Зона плавления экструдера давление

Рис. У.53. Исследование влияния флуктуации п на производительность, температуру и давление экструдера. Материал — полиэтилен высокого давления ( Хо = 0,34) кгс-сек 1см Ь= 1,08-10 1/°С Tg 112° С). Кривые — внешние характеристики червяка при разных значениях п (1 — 3 2 — 2 3 — 4). Числа на кривых — температура расплава в °С. Наклонные прямые — характеристики головки. Рабочие точки /, //, 11 — головка с малым сопротивлением IV, V, VI — головка с высоким сопротивлением. Геометрические характеристики червяка иО = = 26,3 см О = 6,3 см 1 = 48 см, 2 = 23,8 см (зона плавления) Ах = 0,96 см кг = 0,17 см 1 = 6,3 СМ, е = 0,63 см 6 = 0,02 см.

Математическое описание процессов, происходящих в экструдерах, перекачивающих расплавы, справедливо и для пластицирующей экструзии. Однако при этом необходимо дополнить его описанием движения твердых частиц полимера в загрузочных бункерах под действием гравитационных сил, а также описанием распределения давления, условий образования сводов и зависания в бункере, распределения температуры и давления в зоне питания методом расчета длины зоны задержки и распределения давления и температуры в пробке гранул, описанием интенсивности плавления и изменения ширины пробки вдоль зоны плавления, включающим определение средней температуры расплава, перетекающего из тонкой пленки в область циркулирующего запаса. Далее необходимо располагать методами расчета мощности, потребляемой в зонах питания, задержки и плавления, а также методами предсказания условий, вызывающих флуктуации производительности экструдера. Казалось бы, можно свести всю задачу моделирования к описанию полей скоростей, температуры и напряжений как в твердой, так и в жидкой фазах, из которых можно рассчитать все другие интересующие нас переменные. Однако в случае пластицирующей экструзии получить строгое решение задачи гораздо труднее, чем в случае экструзии [c.433]

В процессе переработки исходный материал из загрузочного устройства поступает в червяк и перемещается в осевом направлении в винтовом канале червяка, образовакном внутренней поверхностью материального цилиндра и нарезкой червяка.. При движении материал уплотняется, расплавляется, проис.хо-дит удаление воздуха и гомогенизация расплава, развивается давление, под действием которого подготовленный расплав продавливается через формующий ивстру.мент. Соответствекно в одночервячно.м. Экструдере в направлении движения материала могут быть выделены зоны питания (загрузки), плавления (пластикации) и дозирования (выдавливания) длиной Ьи Ьп и д соответственно (см. рис. 4.1). В ряде случаев для экструдеров специального назначения могут быть выделены зоны дегазирования, смешения, диспергирования и т. д. [c.120]

Суммарное давленпе, развиваемое на выходе из экструдера, представляет собой су.мму давлений, создаваемых в каждой из функциональных зон. Перепад давления, создаваемый в зоне плавления, может быть получен для степенной жидкости из уравнения [94] [c.142]

При работе в дросселирующем режиме вектор скорости ие уменьшается меньше, а скорости повышается больше, чем при работе в насосном режиме, поэтому при любом давлении р[ или р1 производительность агрегата выше, чем при работе в насосном режиме (рис. 5.16). Дросселирующий режим может быть обеспечен в том случае, когда создается высокое давление в зоне загрузки и плавления, особенно в экструдерах с продольным или винтовыми канавками на внутренней поверхности цилиндра. Часть этого давления расходуется на развитие дополнительного потока в винтовых каналах, а остальное — в формующей головке. [c.122]

Рассмотренная схема течения характерна для случая, когда отсутствует перепад давления вдоль винтового канала. Обычно в зависимости от давления, развиваемого в конце зоны плавления, и сопротивления формующей головки экструдер может работать в двух режимах. В том случае, когда в зоне загрузки и плавления создается низкое давление, зона дозирования работает как нагнетающий насос и давление к выходу из экструдера повышается, т. е. в зоне дозирования имеется отрицательный градиент давления (рис. 5.11). В результате часть расплава течет по винтовым каналам шнека в направлении к зоне плавления со скоростью Уд,,, которая совпадает по направлению со скоростью Vq, возникающей от вращения шнека (рис. 5.12,6). При увеличении давления в головке перепад давления вдоль винтового канала возрастает, поэтому скорость v p также повышается (рис. 5.12, а). При геометрическом сложении векторов скорости Удр и vq изменяется эпюра скорости течения расплава в тангенциальном направлении (рис. 5.13). Таким образом, чем больше перепад давления, тем [c.120]

Другой метод реализации описанного способа плавления осуществлен в одночервячных экструдерах и других машинах подобной конфигурации, в которых деформация материала является следствием напряжений сдвига, вызванных движением стенок. В частности, в червячных экструдерах, которые спроектированы и работают таким образом, что в зонах питания червяка (см. разд. 12.1) развиваются очень высокие давления, наблюдаются более высокие скорости плавления, чем те, которые предсказываются моделями плавления, основанными на анализе плавления по механизму теплопроводности с принудительным удалением расплава за счет движения стенок. [c.298]

Реализация теплового удара в данном случае способствует замене внешнего трения гранул внутренним сдвигом. При этом возникают интересные теоретические задачи исследование неизотермического процесса плавления с учетом градиента давления в зонах действия энергетического парадокса , а также разработка и решение математической модели неизотермического напорного течения расплава полимера в дисковой части комбинированных экструдеров, где действует не только градиент давления, развиваемый червяком, но и нормальные напряжения в дисковом рабочем зазоре. Ожидает своего решения также неизотермический процесс плавления и образования расплава в чисто дисковых экструдерах, хотя нам и представляются более перспективными комбинированные экструдеры, которые могут обеспечить стабильный режим переработки термопластов. [c.107]

В современных экструдерах стремятся обеспечить независимость работы зоны загрузки и зоны нагнетания, что важно для стабильности производительности, т. е. равномерного выхода экструдата. С этой целью увеличивают длину загрузочной зоны (до 8 D) и в ней помещают рифленую втулку, интенсивно охлаждаемую водой. При этом в конце втулки возникает значительное подпорное давление, благодаря которому колебания в сопротивлении головки не влияют на производительность экструдера. Для обеспечения начала плавления за короткий срок пребывания гранул в соседнюю зону подводится максимальное количество тепла, а далее расплав пластицируется преимущественно за счет энергии вязкого трения. [c.117]

Экструзия, так же как и литье под давлением, наиболее производительный и распространенный способ переработки ТФП. Для экструзии используют червячные экструдеры с отношением длины к диаметру червяка (20 4-25) 1. Б длинных цилиндрах создается большая площадь теплопередачи и нагревание полимера происходит равномерно. Отношение длины зоны питания, транспортирования и плавления к длине зоны гомогенизации и сжатия- расплава до давления, достаточного для выдавливания его через мундштук, составляет примерно 3 1. Решетка в головке экструдера способствует переводу вращательного движения расплава в прямолинейное. Необходимо регулирование частоты вращения червяка от 1 до 60 об/мин. Приспособления для приема изделий должны обеспечивать быстрое охлаждение и точную стабилизацию температуры. [c.199]

В пластицирующем экструдере можно выделить два самостоятель ные участка транспортировки. Первый участок расположен непо средственно за областью плавления здесь можно применять модели описанные в предыдущем разделе, без какой-либо модификации Кроме того, транспортировка расплава происходит в слое расплава который граничит с твердой пробкой. На этом участке ширина слоя по мере продвижения по каналу увеличивается. Более того, непрерывно увеличивается также и массовый расход находящегося перед толкающей стенкой расплава в результате притока расплава из пленки. Обе эти величины, а также средняя температура пленки расплава могут быть рассчитаны на основании модели плавления. Следовательно, модель движения расплава в зоне дозирования можно использовать для приблизительного расчета локального градиента давления и изменения температуры в пределах малых шагов расчета, используя средние значения локального расхода и локальную ширину слоя расплава [2, 27]. На рис. 12.20 представлены результаты таких расчетов. При этом предполагают, что процесс плавления оказывает сильное влияние на процесс нагнетания расплава, а возможное влияние последнего на плавление пренебрежимо мало. В действительности расплав, находящийся перед пробкой, сжимает ее и создает на ее поверхности тангенциальные напряжения, которые наряду с вязким трением в пленке расплава и силами трения, действующими у сердечника червяка и винтового канала, определяют распределение напряжений в твердой пробке передней стенки. Попытки такого анализа взаимодействия двух фаз, которые в принципе могут позволить прогнозировать деформационное поведение пробки, ее ускорение и разрушения, можно найти в работах [13, 28]. [c.452]

Теоретический анализ литья под давлением включает все элементы анализа установившейся непрерывной пластицируюш,ей экструзии, а кроме того, осложняется анализом неустойчивого течения, обусловленного периодическим враш,ением червяка, на которое накладывается его осевое перемеш,ение. Для управления процессом литья под давлением важной является зона плавления в цилиндре пластикатора. Экспериментально показано, что механизм плавления полимера в цилиндре литьевой машины подобен пластикации в червячном экструдере [1 ]. На этом основана математическая модель процесса плавления в пластикаторе литьевой машины [2]. Расплав полимера скапливается в полости, образующейся в цилиндре перед червяком. Гомогенность расплава, полученного на этой стадии, влияет как на процесс заполнения формы, так и на качество изделий. В настоящем разделе рассматривается только процесс заполнения формы. Предполагается, что качество смешения и температура расплава остаются постоянными на протяжении всего цикла литья и не изменяются от цикла к циклу. [c.518]

Фактическая длина зоны дозирования определяется кинетикой процессов плавления и суш,ественно зависит от температурного режима и производительности экструдера. Модельный процесс эк tpy-дера в соответствии с взглядами Тадмора и его школы может быть представлен следуюпщм образом. Сначала для выбранного рёжима рассчитывается объемная производительность зоны дозирования. Затем по определенной производительности при заданной температуре цилиндра определяется суммарная длина зон плавления и питания. После этого определяется давление и температура расплава на выходе из червяка. [c.229]

Большинство одночервячных экструдеров, применяемых в промышленности переработки пластмасс, является пластицирующими, т. е. полимер загружают в них преимущественно в виде твердых частиц (гранул). Гранулы перемещаются в загрузочной воронке под действием сил тяжести и заполняют канал червяка, в котором они транспортируются и сжимаются за счет сил трения, затем плавятся или пластицируются под действием сил трения. Наряду с плавлением происходят процессы генерирования давления и смешения полимера. Таким образом, процесс пластнцирующей экструзии (рис. 12.7) включает все четыре элементарные стадии транспортировку твердых частиц в зонах 1, 2 я 3 плавление, перекачивание и смешение в зоне 4. Удаление летучих может происходить в зонах 3 и 4 благодаря особой конструкции червяка. [c.428]

В результате экспериментов установлено, что на большей части червяка экструдера сосуш,ествуют твердая и жидкая фазы, однако разделение их приводит к образованию слоя расплава у толкающего гребня червяка и твердой полимерной пробки у тянущего гребня. Ширина слоя расплава постепенно увеличивается в направлении вдоль винтового канала, в то время как ширина твердой пробки умень -шается. Твердая пробка, имеющая форму непрерывной винтовой ленты изменяющейся ширины и высоты, медленно движется по каналу (аналогично гайке по червяку), скользя по направлению к выходу и постепенно расплавляясь. Все поперечное сечение канала червяка от точки начала плавления до загрузочной воронки заполнено нерасплавленным полимером, который по мере приближения к загрузочному отверстию становится все более рыхлым. Уплотнение твердого полимера позволяет получать экструдат, не содержащий воздушных включений пустоты между частицами (гранулами) твердого полимера обеспечивают беспрепятственный проход воздушных пузырьков из глубины экструдера к загрузочной воронке. Причем частицы твердого полимера движутся по каналу червяка к головке, а воздушные пузырьки остаются неподвижными. Хотя описанное выше поведение расплава в экструдерах является достаточно общим как для аморфных, так и для кристаллических полимеров, малых и больших экструдеров и разнообразных условий работы, оказалось, что при переработке некоторых композиционных материалов на основе ПВХ слой расплава скапливается у передней стенки канала червяка [12]. Кроме того, в больших экструдерах отсутствует отдельный слой расплава на боковой поверхности канала червяка, чаще наблюдается увеличение толщины слоя расплава на поверхности цилиндра [131. Как отмечалось в разд. 9.10, диссипативное плавление — смешение возможно в червячных экструдерах в условиях, которые приводят к возникновению высокого давления в зоне питания. В данном разделе будет рассмотрен процесс плавления, протекающий по обычному механизму. Отметим, что на большей части длины экструдера [c.429]

Схема прядильной головки экструзионного типа с горизонтальным червяком приведена на рис. 10.3. Прядильная экструзионная машина представляет собой комбинацию червячного экструдера, широко используемого при переработке пластических масс, II прядильного шестеренчатого насосика. Для плавления полипропилена достаточно одночервячной экструзионной машины с червяком определенной степени сжатия [33]. Отношение длины червяка к диаметру должно составлять (15н-20) 1, а коэффициент сжатия 4, Основную техническую трудность при формовании волокон на прядильных головках экструзионного типа составляет регулировка давления расплава полимера в переходной зоне между червяком и шестеренчатым прядильным насосиком. [c.239]

Материал, загруженный в экструдер в виде гранул, чешуек или порошка, уплотняется, и монолитная масса перемещается по винтовому каналу, как цробка. В этой пробке деформация сдвига отсутствует до тех пор, пока температура материала не достигнет точки плавления. Таким образом, в первоначальной стадии, когда материал нагревается в твердом состоянии, движение пробки подчиняется классическим законам трения. Рассматривая движение материала в зоне загрузки с этой точки зрения, можно получить соотношения, позволяющие определить давление в любой точке вдоль оси червяка. [c.39]

Производительность и устойчивая работа экструдера определяются стабильной подачей и установившимся характером движения материала в смешанной зоне питания и пластикации. Экструдер работает устойчиво только при движении расплавленного материала по спиральной траектории. Условия возникновения и устойчивости такого движения расплава еш е полностью не выяснены. Сейчас их подбирают для каждого материала опытным путем, при этом добиваются необходимого распределения температур в зоне питания и пластикации, изменяя зазор между корпусом и диском, а также скорость вращения диска. Любая элементарная частица материала, попадающая в зазор, под действием радиального давления перемещается к центру корпуса, пересекая цилиндрические сечения с постоянным радиусом. Во всех точках таких сечений скорости сдвига равны (вследствие симметрии и однородности поля скоростей сдвига). Так как механическая энергия превращается в тепловую, то постепенно нри прохождении расплава через зазор вязкость материала выравнивается по всему объему. Таким образом, в дисковом экструдере генерация тепла, необходимого для нагрева и плавления материала, связана с процессом внутреннего трения. Вследствие этого необходимая продолжительность пластикации и гомогенизации материала резко сокращается, что особенно важно для нетермостабильных материалов. [c.266]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология