Лекция 21.03. Гранулирование полимерных композиций.

Композиции, полученные смешением, перед изготовлением изделий обычно подвергают гранулированию. Гранулирование — это превращение полимеров в сыпучий зернистый продукт, состоящий из однородных по размеру частиц. Гранулы могут быть цилиндрическими, шарообразными, чечевицеобразными, кубическими, прямоугольными и так далее. Размеры гранул влияют на насыпную плотность полимера и задаются при гранулировании в зависимости от метода дальнейшей переработки. Метод гранулирования выбирается в зависимости от требуемой формы гранул с учётом вязкости расплава. Гранулы цилиндрической или чечевицеобразной формы из высоковязких полимеров изготавливают методом выдавливания расплава через цилиндрические отверстия с последующей отрезкой экструдата на решетке вращающимся ножом.

Расплава под действием давления продавливается через отверстие решетки 4 в виде жгутов, которые разрезаются вращающимся ножом 3. При горячей резке, когда срезаются жгуты в виде расплава, нож должен перемещаться по торцу решетки без зазора. Срезанные части экструдата подхватываются струёй сжатого воздуха и транспортируются с помощью пневмотранспорта в бункер. Диаметр гранул (dг), получаемых при горячей резке, зависит от размеров отверстий решетки и от коэффициента эластического восстановления струи расплава.

Длина гранул обычно изменяется от скорости вращения ножей и производительности экструдера. Формула для предварительного расчёта длины:

До до

Где V - объемная производительность

n - число ножей

m - число отверстий

R - радиус отверстия

w - угловая скорость вращения ножей

При гранулировании маловязкий полимеров, экструдата в начале охлаждают, а затем с помощью тянущего устройства направляют в режущее устройство. Термореактопласты гранулируют при комнатной температуре или при нагревании путём механического уплотнения. Для этого используют специальные грануляторы или рефленые вальца.

Таблетирование

Применяется для предварительного уплотнения термореактивный пресс материалов и получения таблеток определённых размера и массы. Таблетирование позволяет уменьшить потери материалов при транспортировке и загрузке перерабатывающее оборудование. Кроме того, таблетирование материалы быстрее нагреваются, снижаются потери теплоты в окружающую среду, облегчается дозирование. Удельный объём таблеток меньше, чем у порошков,поэтому объём загрузочных камер уменьшается, снижается их вес и стоимость.

Удаление воздуха из пресс-материала при таблетирование снижает выброс порошка при смыкания форм. Таблетированный материал нагревается равномерно, что повышает качество изделий. Уплотнение термореактивных пресс-порошков и приданием им конфигурации производится на ротационных или гидравлических таблет-автоматах. Таблетируемый материал из бункера засыпается в полость матрицы где с помощью одного или двух штоков подвергается сжатию и вытяжке под давлением в течение заданного времени. Под действием давления порошок превращается в уплотнённое тело определённых размеров и формы. Основной фактор обеспечивающий образование полосной таблетки - силы электростатического притяжения. Кроме того, при высоких давлениях или при повышенной температуре возможно оплавление полимера, что способствует более прочному соединению частиц и почти полному удавлению воздуха. Таблетки из пресс-материалов как правило изготавливают цилиндрической формы. Уплотнение материала производится в основном при комнатной температуре и удельном давлении примерно 100 МПа. Просторность таблеток изготовленных при таких у ловимых достаточная и использование большего давления не требуется. За счёт этого меньше изнашиваются машины и стоимость снижается из-за меньших электрозащита. Если таблетирование осуществляют при повышенных температурах (80-100 градусов), то удельное давление снижается. Таблетирование волокнистых материалов производят на гидравлических пресс-автоматах с подогревом матрица или на шнековый агрегатах.

Материал из бункера 1 в цилиндр-машину 2 и вследствие вращения шнека 3 перемещается в формующей насадке 4. Поскольку цилиндр нагрет до 80-90 градусов, происходит плавление связующего материала. Под действием давления создаваемого шнеком материал уплотняется и выдавливается из насадки в виде жгута 6, который при опускании ножа 5 разрезается на стержни определённой длины, ссыпающийся в бункер 7. При шприцевании волокнистых материалов происходит разрушение армирующего волокна и прочность отпрессованных изделий снижается. Чем интенсивнее сдвиговые диформации при шприцевании, тем ниже прочность.