ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Особенности процессов вальцевания и каландрования из "Оборудование предприятий по переработке пластмасс" Процессы, происходящие в вальцах и каландрах — валковых машинах — при переработке полимерных материалов, в значительной степени аналогичны, и прежде всего — по характеру взаимодействия валков с материалом, по основным силовым соотношениям, возникающим при прохождении массы через зазор между валками. [c.173] Отличие вальцевания от каландрования заключается главным образом в технологических особенностях, которые, естественно, приводят к необходимым конструктивным различиям в оборудовании. [c.173] Вальцы позволяют осуществлять несколько технологических процессов при переработке полимерных материалов. Вальцевание — это комплексное понятие, включающее в себя процессы смешения, пластикации и гомогенизации, перетирания, дробления. Все эти процессы являются подготовительными. Смешение на вальцах может осуществляться непрерывно и периодически. Пластикация и гомогенизация массы происходит при многократном ее пропускании через зазор между валками (при определенных температурных и скоростных режимах). Перетирание и дробление на вальцах обеспечивается благодаря тому, что при движении в зазоре материал сжимается, раздавливается и истирается, поскольку валки имеют, как правило, различные окружные скорости. В зависимости от возникающих при этом напряжений и свойств материала происходит пластическая деформация или разрушение материала. [c.173] Каландры позволяют осуществить окончательный технологический процесс формования. Каландрование — это процесс образования бесконечной ленты (листа, полотна, пленки) заданной толщины и ширины из размягченного полимерного материала, однократно пропускаемого через зазор между двумя или несколькими валками . Кроме того, на каландрах можно осуществлять следующие технологические процессы листование и промазку тканей. [c.173] Рассмотрим характер течения (перемеш ения) полимерного материала при его переработке в валковых машинах (рис. V. ). [c.174] Здесь 1 з, — диаметры заднего и переднего валков, мм п , п — число оборотов заднего и переднего валков, об [мин. [c.174] Принимая теперь ai=a2=a, р = р2 = р, Ni=Nz = N и преобразовывая уравнение (V.5), получаем неравенство (У.З). [c.175] Следует отметить, что величина угла трения р зависит от вязкости (температуры) перерабатываемого материала. [c.175] Наряду с исходными свойствами обрабатываемого материала существенное значение имеет жесткость валков, скорость их вращения, температура поверхности валков, равномерность подачи и распределения материала в зазоре и т. д. Из схемы переработки полимеров на вальцах периодического действия (см. рис. V.1, а) видно, что масса после загрузки одной или последовательно несколькими порциями (положение Г) проходит через зазор между валками (положение II), прилипает к одному из них (положение III) и после вальцевания подрезается (положение/F). После многократно повторенных операций в указанной последовательности (количество повторений определяется экспериментально) масса срезается отдельными полосами вдоль образующей по длине валка и сматывается в рулоны. [c.175] В каландрах, как и в вальцах, валки врап1,аются навстречу друг другу (с различными или одинаковыми скоростями), что обеспечивает непрерывное передвижение материала заготовки (листа, полотна, пленки) к последней паре валков. Схема течения материала в зазоре валков каландра представлена на рис. У.З. Для нормальной работы каландра необходимо правильно установить зависимости между величинами начального зазора (на входе в каландр), промежуточных зазоров (между промежуточными парами валков, количество и расположение которых определяется конструкцией каландра) и калибрующего зазора (на выходе из каландра). В промежуточных и калибрующем зазорах должен создаваться лдополнительный запас материала. Из рис. V.3 видно, что запас (величина Н) обеспечивает непрерывное заполнение зазора (минимальное значение которого йо)- По выходе из зазора полимерная заготовка или окончательно изготовленное изделие увеличивает свою толщину (в основном благодаря эффекту высокоэластической деформации). Рациональное соотношение между величинами fei/Ao и h jh позволяет правильно решать задачи выпуска высококачественной продукции, так как от этого зависят энергетические и тепловые параметры процесса, а также обеспечение требуемого (заданного) калибра (толщины) изделия [/i2 = (1,22 - 1,30) /го]. [c.176] Поведение полимерных материалов в зазоре между вращаюпщмися валками подчиняется определенным закономерностям, описывающим процесс деформирования неньютоновских, высоковязких масс. Эти закономерности позволяют рассматривать с позиций гидродинамики процессы вальцевания и каландрования, создавая предпосылки для расчета их энергосиловых параметров и производительности. [c.176] Гидродинамический анализ установившегося процесса переработки (по профилю распределения скоростей на рис. V.4, а) показывает, что суш,ествуют две принципиально различные области течения, которые разделены сечением Хг. [c.178] До сечения происходит поступательное движение материала у поверхности валков в сторону минимального зазора и встречное движение, зона которого расположена в центре потока. [c.178] Ниже сечения Х , материал движется только поступательно. Скорость слоев материала у валков больше скорости слоев в центре. По мере уменьшения зазора скорость массы в центре возрастает от нуля до величины v. Эпюра скоростей приобретает форму прямоугольника, боковая сторона которого соответствует линейным скоростям валков. [c.178] Начиная с сечения X j, скорость слоев материала центральной зоны превышает линейные скорости валков и в минимальном сечении достигает максимального значения. При введении фрикции характер течения сохраняется, однако линии тока в данном случае смещены в сторону тихоходного валка. При этом в сечении X j эпюра скоростей будет иметь форму трапеции, боковые стенки которой соответствуют линейным скоростям валков. В остальных сечениях эпюры скоростей также несимметричны. Существование поступательного и встречного течения объясняет наблюдаемое на практике явление вращения запаса . Следует отметить, что внутри запаса материал также перемещается по двум замкнутым траекториям, которые в центральной зоне сводятся в неподвижные центры. Наличие замкнутых линий тока и отсутствие осевых перемещений слоев перерабатываемых материалов существенно снижает смесительный эффект вальцов. [c.178] Геометрическая схема, поясняющая поведение полимерного материала в каландрах, представлена на рис. V.4, б. Она относится к слушаю симметричного процесса каландрования. Использование выражения (V.6) позволяет получить для данного случая приближенные уравнения для определения распорных усилий, полезного момента сопротивления и других величин. Уточнение здесь связано с учетом нелинейной связи касательных напряжений т со скоростью сдвига у. Эта связь выражается рядом эмпирических реологических законов, из которых степенной записывается наиболее математически просто, что делает его более приемлемым в практических расчетах. [c.178] Таким образом, изменение знака градиентов скоростей сдвига связано с ускорением или замедлением движения материала в валковом зазоре каландра. [c.179] Для расчета основных параметров процессов переработки рекомендуются следующие зависимости. [c.179] Учет фрикции требует определения суммарного момента сопротивления, зависящего от момента, потребляемого быстроходным л тихоходным валками. [c.180] Время загрузки Tj и выгрузки Тг определяется в основном организацией труда, время переработки Тд — технологическим режимом работы. [c.180] Вернуться к основной статье