Движение полимера в канале червяка

Червяк, вращаясь в левую сторону, захватывает соседние слои полимера, а стенка цилиндра стремится задержать полимер. Поэтому витки червяка давят на материал, заставляя его двигаться вперед. В результате этого происходит движение влево по спирали с одновременным циркуляционным движением поперек винтового канала червяка. Такое движение по- [c.122]

Наиболее распространенный подход к рассмотрению работы экструдера состоит в обращении движения, т. е. червяк рассматривается как неподвижный, а цилиндр как вращающийся. Вращение цилиндра заставляет полимер одновременно совершать в канале как наступательное, так и циркуляционное движение. Циркуляционное движение материала, расположенного у поверхности цилиндра, направлено назад, а у поверхности червяка—вперед. Циркуляционное движение важно для процессов смешения и теплопередачи, но не влияет на производительность машины. Поток, направленный вперед по каналу, возникает вследствие существования продольного движения цилиндра относительно червяка и называется вынужденным потоком. Если противодавление, создаваемое головкой или клапаном, установленным на выходе из экструдера, отсутствует, то вынужденный поток определяет производительность. При постоянной глубине канала червяка и постоянной температуре расплава производительность или объемный расход упрощенно выражается следующим образом [c.123]

Зона дозирования. После окончания плавления винтовой канал червяка оказывается заполненным расплавом полимера. Начиная с этого момента, движение расплава в канале червяка становится подобно движению вязкой жидкости в канале винтового насоса. Фактическое движение расплава в зоне дозирования осуществляется по винтовой траектории (рис. У.4). Это движение принято представлять как сумму двух независимых движений з [c.203]

Зона питания. Полимер в виде гранул, порошка или непрерывной ленты (экструзия резиновых смесей) поступает через загрузочную воронку в винтовой канал червяка и увлекается им за счет разницы сил трения между полимером и стенкой цилиндра и полимером и стенками винтового канала. Очень грубой аналогией движения полимера на этой стадии является взаимодействие винта и гайки. Представим, что масса поступающего через бункер полимера —это гайка, а червяк — винт. При вращении винта гайка начинает перемещаться вдоль винта. Следует лишь иметь в виду, что эта гайка имеет возможность проскальзывать относительно стенок цилиндра, препятствующих ее вращению. Поэтому расстояние, на которое перемещается такая гайка-полимер за один оборот червяка, не равно шагу нарезки за счет проскальзывания полимера относительно стенок оно во много раз меньше. [c.239]

Таким образом, вначале, при движении твердых частиц полимера, преодолеваются силы внешнего трения, а затем при переходе полимера в расплавленное состояние, — силы внутреннего) трения. При открытом конце канала величина внешней силы, вызывающей движение полимера, зависит от суммы величин внешнего и внутреннего трений. Если поток расплава при выходе его из канала червяка встречает сопротивление — решетку, сетки, головку или какое-нибудь сочетание названных элементов, — величина внешней силы, способной вызвать движение полимера, зависит от суммы величин внешнего и внутреннего трений, а также величины сопротивления потоку. [c.146]

После окончания плавления винтовой канал червяка на границе зоны плавления (сжатия) и дозирования оказывается заполненным расплавом полимера, и движение расплава становится подобным движению вязкой жидкости в канале винтового насоса. [c.121]

Для наглядного рассмотрения основных особенностей материального потока, связанных с силами трения и противотока, корытообразный спиральный канал червяка условно распрямим впрямую линию. Тогда профили скоростей движения полимера по сечению можно представить схемой, приведенной на рис. П1-29. [c.136]

Заканчивая анализ поперечных срезов (рис. 12.8), рассмотрим другие детали физических процессов, протекающих в винтовом канале червяка. Относительное движение поверхности цилиндра, направленное поперек винтового канала, увлекает за собой расплав и перемещает его к заполненному расплавом участку канала,находящемуся у толкающей стенки, одновременно создавая поперечный градиент давления и циркуляционное течение. Это гидродинамическое давление несомненно способствует дроблению твердой пробки полимера, расположенной у передней стенки винтового канала. А так как расплавленный полимер непрерывно удаляется из пленки расплава за счет относительного движения цилиндра, то твердый слой должен начать двигаться по направлению к поверхности цилиндра. В то же время нерасплавленный полимер скользит по витку вследствие этого ширина пробки, движущейся по каналу, непрерывно уменьшается до тех пор, пока пробка, наконец, полностью не исчезнет. С другой стороны, в данном сечении винтового канала размеры пробки остаются во времени неизменными. Таким образом, налицо все элементы установившегося процесса плавления, сопровождающегося удалением расплава вследствие вынужденного течения (см. разд. 9.8). Более того, подобный механизм плавления может существовать только в тонкой пленке расплава у поверхности цилиндра. Учитывая также существенное различие между интенсивностью плавления без и с удалением образовавшегося расплава, мы приходим к выводу, что плавление на сердечнике червяка (даже при проникновении расплава под твердый слой) так же, как взаимодействие между слоями расплав- [c.430]

Основное допущение, на котором основан вывод модели, заключается в предположении о существовании установившегося режима. Далее предполагается, что плавление происходит только на поверхности цилиндра, а образующийся расплав удаляется вследствие существования вынужденного течения твердая пробка однородна, деформируема и непрерывна. Локальные значения скорости движения твердой пробки по винтовому каналу червяка постоянны. Медленные изменения этой скорости, так же как и изменения физических свойств (т. е. плотности пробки), условий процесса (т. е. температуры цилиндра) и размеров (глубины канала), могут быть учтены процедурой счета, который последовательно проводится для участков червяка небольшой длины, расположенных друг за другом. Предполагается также, что физические и теплофизические свойства полимера постоянны, а поверхность раздела пленка расплава — твердая пробка имеет температуру плавления и явно выражена. [c.442]

Материал циркулирует в канале, двигаясь вниз у набегающей на него стенке, затем пересекает канал у червяка, поднимаясь вверх у противоположной стенки и вновь пересекает канал, но уже у поверхности цилиндра. Это движение не происходит по замкнутой линии. В целом материал перемещается по траектории, напоминающей скрученную спиралью веревку, уложенную в канале червяка. Перемещение полимера в зоне загрузки и в зоне дозирования является основой для теоретического анализа работы экструдера. [c.119]

Описанный механизм плавления пробки реализуется при ее движении по каналу до тех пор, пока сохраняется достаточная прочность пробки, т. е. пока ее ширина больше 0,1—0,2 ширины винтового канала. Как только ширина пробки уменьшается до этих значений, циркуляционное движение в слое расплава, собирающемся перед толкающей стенкой, разрушает остатки пробки, дробя ее на мелкие куски. Сечение червяка, в котором начинается дробление пробки, можно считать концом зоны плавления. От этого сечения и до конца червяка расплав полимера движется в зоне дозирования. [c.240]

Поступательное движение твердого полимера в зоне загрузки тормозится трением полимера о стенки канала и цилиндра. Это трение преодолевается усилием, которое прикладывается передней стенкой нарезки вращающегося червяка. Усилие, приложенное к полимеру, создает давление на стенках машины. Величина давления в зоне загрузки зависит от природы полимера и формы его частиц (табл. У-1). [c.147]

При любых условиях шприцевания расплава относительное движение червяка и стенок корпуса вызывает деформацию сдвига в находящемся в канале червяка материале. Мощность,-расходуемая на сдвиг полимера, превращается в тепло и вызывает повышение температуры полимера. Количество выделяющегося в материале тепла увеличивается с уменьшением глубины канала или увеличением длины червяка и с повышением скорости вращения червяка. [c.179]

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]

Дозирующая зона определяет производительность экструзионной головки. В дозирующей зоне существует два основных потока. Вынужденный поток (прямой поток) представляет собой поступательное течение расплава, которое возникает вследствие движения червяка. Течение расплава в обратном направлении (противоток) возникает под действием развивающегося в экструзионной головке повышенного давления вследствие ограничения прямого потока. На величину противотока (точнее на ограничение прямого потока) оказывают влияние глубина канала, диаметр и длина червяка, вязкость расплава и величина давления расплава в головке. Таким образом, производительность дозирующей зоны равна разности между расходом прямого потока и противотока расплава полимера и определяется по следующему уравнению [c.156]

В качестве первого этапа исследований в области, для которой практически отсутствуют экспериментальные данные, проведено исследование теплоотдачи от металлической стенки к расплаву полимера при его движении в круглых каналах различной длины и диаметра. Опыты проведены на экспериментальной установке, состоящей из двух основных частей червячной машины с диаметром червяка 45 мм и длиной 550 мм и экспериментального участка в виде круглого канала. [c.121]

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]

В загрузочной воронке мы начинаем медленное и в некоторой степени неустойчивое движение вниз, которое сопровождается многократно повторяющимися столкновениями с соседними гранулами и кратковременными зависаниями в своде. Это продолжается до тех пор, пока мы не достигнем зоны сужения — горловины питающего отверстия. Здесь винтовой гребень подхватывает гранулы и толкает их вперед. Он мгновенно догоняет нашу гранулу, и она начинает вращаться (при этом изменяется ее система координат). Теперь мы регистрируем свое движение относительно червяка, и поэтому кажется, что цилиндр вращается в противоположном направлении. Мы находимся в мелком канале, ограниченном гребнями червяка, его сердечником и поверхностью цилиндра, и начинаем медленное движение по каналу, сохраняя свое местоположение относительно ограничивающих канал стенок. По мере передвижения соседние гранулы нажимают на нашу гранулу со все возрастающим усилием, причем пространство между гранулами постепенно уменьшается. Большинство гранул испытывает такое же воздействие, за исключением тех, которые контактируют с цилиндром и червяком. Движущаяся поверхность цилиндра оказывает интенсивное тормозящее воздействие, в то время как трение о поверхность червяка приводит к возникновению силы трения, направленной вдоль винтового канала. Из разд. 8.13 известно, что это торможение о поверхность цилиндра является движущей силой, вызывающей перемещение частиц твердого полимера в канале червяка. Оба эти фрикционных процесса приводят к выделению тепла, возрастанию температуры полимера, и в особенности слоя, расположенного у поверхности цилиндра. В каком-то сечении температура слоя может превысить температуру плавления или размягчения полимера, и фрикционное торможение переходит в вязкое трение, т. е. твердый полимер перемещается по каналу червяка за счет напряжений сдвига, генерируемых в пленке расплава. Однако в более общем случае еще до начала сколько-нибудь значительного фрикционного разогрева экстремальные условия достигаются на тех участках, где цилиндр разогрет до температуры, превышающей температуру плавления, что ускоряет появление пленки расплава. Это означает окончание той части процесса транспортировки гранул, которая происходит в зоне питания, когда в экструдере присутствует только твердый нерасплавленный материал. К этому моменту наша гранула оказывается до некоторой степени деформированной соседними гранулами, с которыми она тесно контактирует, образуя вместе с ними достаточно прочный, хотя и деформируемый твердый блок, движущийся подобно пробке по каналу червяка. Тонкая пленка, отделяющая слой нерасплавлениого полимера от цилиндра, подвергается интенсивной деформации сдвига. Разогрев твердой пробки происходит как за счет тепла, генерируе- [c.431]

Дарнелл и Мол вывели уравнение, описывающее движение твердых частиц под действием различных сил. Прежде всего они предположили, что по размеру частицы больше, чем одна четвертая часть глубины канала. Поэтому при движении материала деформация сдвига не играет существенной роли. Иначе говоря, движение частиц напоминает движение сплошной пробки. Мелкодисперсные порошки могут подвергаться действию сдвига и текут подобно расплаву полимера . Пробка твердого материала должна перемещаться в винтовом канале в направлении, перпендикулярном нарезке. Но в то же время червяк захватывает материал, заставляя его совершать вращательное движение. Поэтому перемещение пробки в осевом направлении оказывается меньше, чем в том случае, если бы она двигалась в направлении, перпендикулярном нарезке. Действительное перемещение материала происходит под углом к винтовой нарезке, величина которого зависит от соотношения коэффициентов трения между частицами и [c.119]

Двухчервячные С. выполняются с правой и левой нарезкой червяков, с эксцентриковыми, линзовидными и самоочищающимися трехгранными кулачками и др. Двухчервячный С.-гранулятор представляет собой модификацию двухчервячного экструдера с незацепляю-щимися червяками различной длины, вращающимися с одинаковой скоростью в противоположных направлениях в корпусе, поперечное сечение к-рого напоминает восьмерку. Примерно в средней части червяков располагаются секции с обратной нарезкой, создающей встречное движение материала, в результате чего смесь перемешивается более интенсивно. Т. к. угол подъема вин-. тового канала в зоне встречного потока материала мал, общее поступательное движение его по направлению к гранулирующей головке остается неизменным. С.-гра-нулятор применяется для удаления летучих, напр, из гранулированного каучука, для гомогенизации смесей на основе поливинилхлорида и др. полимеров. [c.213]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология