Методички / 1058

Используемое оборудование: Модель одношнекового экст-

Распределение давления по типуАсоответствует случаю,

рудера, снабженная датчиком давления и головкой с изменяе-

когда производительность зоны плавления шнека намного ниже

мым проходным сечением; секундомер, воронка для залива

производительности зоны выдавливания, а. кривая типа В – слу-

рабочей жидкости; стакан для слива жидкости; мерный цилиндр.

чаю, когда плавление полимера идет с такой же скоростью как и

выдавливание расплава через головку. В этих условияхдавление

Порядок выполнения работы:

начинаетповышатьсявзонеплавления, апередголовкой развивает-

1.Ознакомиться с устройством модели одношнекового экстру-

ся болеевысокоедавление, чтоведеткповышению производитель-

дера. Выполнить эскиз модели с указанием основных геометри-

ности по сравнению с вариантом А.

ческих параметров шнека, определяющих производительность

Кривая типа Ссоответствует условиям,при которыхпроизво-

экструдера.

дительностьзоны плавлениявыше, чем производительностьзоны

2.Подключить к электросети (220 V) через розетку привод моде-

дозирования.

Зона дозирования (III). Продвижение гетерогенного мате-

ли. Убедиться в свободном вращении шнека. Проверить возмож-

риала (расплав, частички твердого полимера) продолжает сопро-

ность свободного перемещения заслонки, регулирующей про-

вождаться выделением внутреннего тепла, которое является ре-

ходное сечение головки.

зультатом интенсивных сдвиговых деформаций в полимере. Рас-

3.При вращающемся шнеке и незаполненном рабочем цилиндре

плавленная масса продолжает гомогенизироваться, что проявля-

откорректировать показания манометра, замеряющего давление

ется в окончательном плавлении остатков твердого полимера,

перед головкой. Манометр должен показывать "0" при полнос-

усреднении вязкости и температуры расплавленной части.

тью закрытой заслонке.

В межвитковом пространстве расплав имеет ряд потоков,

основными из которых являются продольный и циркуляционный.

4.При вращающемся шнеке и полностью закрытой заслонке го-

Величина продольного (вдоль оси шнека) потока определяет

ловки установить стеклянную воронку в загрузочное окно рабо-

производительность экструдера Q, а циркуляционного – каче-

чего цилиндра экструдера, под выходное отверстие головки

ство гомогенности полимера или смешения компонентов.

подставить стакан для слива жидкости и заполнить рабочий ци-

22

11

Таким образом, из трех основных форм сечений головок

тер изменения Q от Р, т. е. угол наклона прямых 1 и 2 на рис. 8.

можно рассчитать К головки, состоящей из их сочетаний.

Последнее имеет важное практическое значение.

Рисунок 8 – Зависимость производительности Q от

давления Р расплава на выходе из экструдера:

1, 2 – характеристики шнека; 3 – характеристика головки;

а и б – рабочие точки

Рисунок 9 – Схемы плоскощелевых головок для

При небольшом колебании

P (см. рисунок 6), которое

может возникнуть при практической работе, последнее сказыва-

изготовления листа

1 – устройство, регулирующее толщину потока в головке;

ется на величине колебания ΔQ1

или ΔQ2. Чем больше ΔQ, тем

2 – регулировочный винт для губок; 3– формующиегубки;

больше пульсация расплава, т. е. больше неравномерность во

D– ширина (диаметр) подводящего канала; w – ширина формующей

времени скорости и выхода расплава. Это сказывается в первую

щели; l0, l1 – длины пути расплава; lф – длина плоской формующей

части щели; dщ – толщина формующей щели.

очередь на разнотолщинности получаемых изделий.

Для получения качественных изделий необходимо, чтобы

Разнотолщинность тем больше, чем выше Q. Из уравне-

ния (3) легко показать, что при прочих равных условиях у экст-

заключительный отрезок пути расплав перемещался некоторое

время при постоянной длине lф и толщине dщ калибруемой фор-

18

15

рудеров с большим L/D колебания ΔQ, т.е. пульсация, меньше,

ловкой профиль, выходит практически под очень небольшим из-

чем у экструдеров с меньшим L/D.

быточным давлением из фильерной части головки. Кривая 3 на

При равенстве D первый тип экструдера называется длин-

рисунке . 6 показывает зависимость Q от Р. Количество расплава

ношнековым, второй – короткошнековым. Кроме того, увеличе-

Qгол, выходящего через головку, можно представить следующим

ние L способствует получению расплава более гомогенного, так

соотношением:

как время воздействия на него шнека больше, чем в короткошне-

Qгол = К P/η,

(5)

ковых экструдерах. Изделия, получаемые из гомогенного рас-

где Р = P – Рвыx – перепад давления в головке (здесь P – давле

плава, обладают лучшими свойствами.

ние на входе в головку – конец зоны III, Рвыx – давление на вы-

ходе из головки); η – вязкость расплава в головке; К – постоян-

Течение расплава через сетки и формующую оснастку.

ная, характеризующая сопротивление течению расплава в кана-

лах и формующей части головки.

Расплав вращающимся шнеком продавливается через ре-

шетку, к которой прижаты металлические сетки. Сетки фильт-

Если в головке имеется только один цилиндрический ка-

руют, гомогенизируют и создают сопротивление движению рас-

нал, например для изготовления прутка, то

плава, на них теряется часть давления. Проходя через систему

К = πR4/(8lф),

(6)

фильтрующих сеток, порции полимерного расплава с большей

вязкостью задерживаются на сетках. Этого времени должно хва-

а уравнение (5) преобразуется в известное уравнение Пуазейля.

тить для того, чтобы порция расплава достигла заданной темпе-

Для плоской формующей щели (рисунок 7):

ратуры.

Сверхвысокомолекулярные фракции полимера и различ-

К = w δщ /12lф

(7)

ные примеси задерживаются сетками и через некоторое время

Для головки с кольцевым формующим зазором (труба):

они вместе с сеткой удаляются из цилиндра экструдера.

К = π(Rн + Rв)(Rн – Rв)3/(12lф),

(8)

После прохождения сеток гомогенизированный расплав

где Rн – наружный радиус щели; Rв – внутренний радиус щели;

под остаточным давлением (Р = 5,0 - 35 МПа) продавливается в

w – ширина щели; dщ – толщина щели; lф – длина плоской

формующую оснастку и, приобретая заданный формующей го-

формующей части щели.

16

17