ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Закономерности движения полимера в цилиндре экструдера из "Технология переработки пластических масс" Основой теоретического анализа работы червячного экструдера является установление закономерностей движения полимера в цилиндре под влиянием вращающегося червяка. На рис. 4.8 изображен червяк общего назначения с тремя зонами загрузки (пнтанпя), сжатия (плавления) и дозирования (выдавливания). [c.102] Зона загрузки — это участок червяка от загрузочного отверстия до места появления слся расплава на поверхности цилиндра или червяка. Гранулы или порошок полимера поступают в зону загрузки из бункера и захватываются витками вра-п1,ающегося червяка. Червяк заставляет вращаться частицы твердого полимера, и в то же время они продвигаются в осевом направлении, подобно свинчиваемой гайке с вращающегося винта. Величина осевого перемещения материала зависит от соотношения коэффициентов трения между частицами полимера и поверхностями червяка и цилиндра. Чем меньше коэффициент трения между червяком и материалом, тем больше скорость движения полимера в зоне питания. [c.103] Для уменьшения коэффициента трения поверхность червяка полируется до десятого или двенадцатого классов шероховатости поверхности. Рекомендуется также охлаждение червяка подачей внутрь воды, что несколько снижает коэффициент трения материала о его поверхность. [c.103] Для увеличения коэффициента трения материала о поверхность цилиндра в современных экструдерах цилиндры снабжаются пазами. Профиль пазов делают прямоугольным, трапециевидным или в виде полуцилиндра с таким расчетом, чтобы в него входила половина гранулы полимера. Глубина паза по ходу движения материала обычно уменьшается, и на расстоянии =(4 5)0 от бункера поверхность цилиндра становится гладкой. Пазы размещаются параллельно оси цилиндра или по спирали в направлении движения материала. [c.103] Экструдеры, снабженные цилиндрами с винтовыми канавками, характеризуются высокой производительностью и малым ее колебанием в зависимости от различных факторов. Например, производительность таких экструдеров при переработке полиэтилена, полипропилена и поливинилхлорида в 1,5—2 раза выше, чем экструдеров с гладким цилиндром. Увеличению коэффициента трения материала о поверхность цилиндра способствует нагревание последнего, т к как с приближением температуры к точке размягчения полимера коэффициент трения воз- )астает (рис. 4.9). [c.103] Другими факторами, влияющими на эффективность движения материала в зоне питания, являются глубина канала и угол подъема винтовой линии нарезки. Смысл применения червяка с глубокой нарезкой очевиден, так как при этом увеличивается объем транспортируемого материала и обеспечивается максимальная производительность. Оптимальное значение угла подъема зависит от коэффициента трения полимера о поверхность червяка. Как показали теоретические исследования и практика эксплуатации экструдеров, оптимальным является угол подъема винтовой линии нарезки, равный 17,7°. [c.104] Следовательно, максимальное перемещение твердых частиц полимера в зоне загрузки обеспечивается, если выполняются следующие условия 1) малое значение коэффициента трения полимера о поверхность червяка 2) высокий коэффициент трения материала о поверхность цилиндра 3) охлаждение червяка 4) нагревание цилиндра в зоне загрузки до температуры, близкой к температуре плавления полимера 5) глубокий канал винтовой нарезки в зоне загрузки 6) угол подъема винтовой линии нарезки червяка равен 17,7°. [c.104] В зависимости от вида перерабатываемого термопласта длн-на зоны загрузки может составлять от О до 75% всей длины червяка. [c.104] Зона сжатия — следующий за зоной загрузки участок червяка. Размягченные и частично расплавленные гранулы термопласта из зоны загрузки поступают в зону сжатия, или зону плавления. За счет тепла нагревателей цилиндра и тепла внутреннего трения материал окончательно переходит в вязкотекучее состояние. [c.104] Так как плотность расплава примерно в два раза больше, че.м насыпная плотность твердого полимера, то образующийся расплав занимает вдвое меньший объем, чем гранулы. Поэтому, чтобы расплав заполнил объе.м винтового канала целиком, что важно для интенсивного перемешивания, его необходимо сжать. Для обеспечения сжатия расплава червяк в зоне плавления имеет по ходу движения расплава уменьшающийся объем винтового канала, что достигается за счет уменьшения глубины нарезки. Уменьшение объе.ма винтового канала червяка оценивается степенью сжатия. [c.104] Наиболее распространены червяки с постоянны.м шагом и переменной глубиной нарезки, так как изготовить их легче, чем червяки с переменным шагом и постоянной глубиной нарезки. [c.105] Наряду с фактором увеличения плотности материала вдвое при плавлении по сравнению с насыпной плотностью твердого термопласта имеются и другие факторы, учитываемые при определении степени сжатия колебание подачи материала при загрузке, эффективность перемешения твердых частиц и др. С учетом этих факторов рекомендуемая степень сжатия червяков для экструзии термопластов составляет от 2,8 до 3,5. [c.105] Длина зоны сжатия зависит от природы перерабатываемого полимера. Для экструзии кристаллических полимеров при.ме-няются червяки с короткой зоной сжатия, так как данные полимеры плавятся в узком температурном диапазоне. Аморфные полимеры переходят в вязкотекучее состояние постепенно, поэтому червяки для переработки аморфных полимеров имеют длинную зону сжатия. [c.105] Зона дозирования — последний участок червяка перед головкой. Эта зона имеет постоянную, но. меньшую, чем в зоне загрузки, глубину канала. За счет развиваемых в зоне дозирования больших сдвиговых деформаций происходит окончательная пластикация и гомогенизация расплава и образуется однородный по структуре, температуре и вязкости расплав. В этой зоне происходит выравнивание скорости течения расплава. Зона дозирования работает как насос с постоянным объемным расходом и определяет фактическую производительность машины. [c.105] Вернуться к основной статье