37. Экструзия термопластов, сущность процесса. Производительность экструзионной установки, ее зависимость от параметров экструзии.

Экструзия – процесс непрерывного выдавливания материала, находящегося в вязкотекучем состоянии через формующую головку с целью придания ему необходимой конфигурации с последующим охлаждением изделия.

Течение расплава ч/з формующую головку происходит под действием давления, кот. создается за счет сопротивления движения расплава сетками, находящимися на выходе из экструдера.

Экструдер должен обеспечивать передвижение полимера вдоль мат-го цилиндра, его плавление, гомогенизацию р-ва и создание в цилиндре давления. В экструдере происходят как физ-е так и хим-е процессы. К физ. Относят изменение агрегатного состояния(тв–ж) и фазовые переходы (стеклообр.–высокоэластическое–вязкотекучее). Хим-е процессы: термомех-я деструкция (за счет увел. темп-ры и сдвиговых деформаций).

Этим мет-м перераб-тся большинство термопластов, при этом исп-ся экструдеры различных типов. Выделяют: плунжерные, шнековые, дисковые.

Дисковый: 2 диска(неподвижный и вращается). В таких экструдерах можно регул-ть скорость вращения диска, а след-но и степень сжатия пол-ра, деф-ю сдвига и продолжительность нахождения мат-ла в экструдере. Этот тип прим-ся для смешения, гранулир-я и окраш-я пол-ров. Недостаток - нельзя развить высокое давл-е, а след. И получить изделия с высокими мех-ми хар-ми(1,5-2МПа).

Устройство плунжерного типа отличается простотой конструкции,в них легко регулировать давление создаваемое плунжером, но в них нет перемешивания в рез-те чего затрудняется теплопередача, а след. создаются условия для перегрева и термодеструкции материала. К томуже такие машины работают переодически, что уменш. произв-ть процесса.

Шнековые экструдеры бывают одно и 2-хшнековые. Двухшнековые исп-ся как смесительное оборудование, т.к. в них развиваются высокие сдвиговые деформации,при этом шнеки могут вращаться в одном направлении, в разных и на встречу друг другу. Главным элементом является червяк с охл-м или без него(диаметром D и длиной L) вращ-ся в обогреваемом цилиндре,в одном конце которого имеется отверстие для загрузки мат-ла,а на другом конце нах-ся сетка, служ-я для улавливания не проплавленных частиц ,различных включений , а также для дополнительной гомогенизации р-ва, и форм-я головка, определяющая профиль изделия. Хар-й червяка является L/D=20-25.

Сущность процесса: Материал подается в загрузочный бункер экстудера. Вращающийся червяк захватывает не пластифицированный материал от бункера в зоне загрузки и пройдя зоны обогрева материального цилиндра проплавляется, переходит в вязкотекучее состояние и в виде гомогенного расплава продвигается к головке. По мере приближения к головке экструдера для компенсации изменения объема и плотности при переходе термопласта из твердого в расплавленное состояние, площадь поперечного сечения червяка должна уменьшаться . Это достигается путем уменьшения глубины канала червяка.

В силу сопротивления головки в цилиндре машины создается давление и мат-л уплотняется . Под влиянием деф-ции сдвига в мат-ле возникают силы внутреннего трения за счет которых полимер прогревается. Одновременно тепло поступает от нагретых стенок мат-го цилиндра. В рез-те мат-л разогревается до требуемой вязкости, продовливается через головку, которая придает мат-лу определенную форму .

Производительность на прямую зависит от мощности экструдера, которая определяется:

Q-мощность; α-коэф-т заполнения шнека мат-м; N-число оборотов червяка; φ- насыпной вес загружаемого мат-ла

Произв-ть одного и того же экструдера для различных мат-в неодинакова. В паспорте обор-я выбирается произв-ть по ПС и относительно нее уст-ся произв-ть других материалов. На практике увел. произв-ти м/б достигнута различными способами:1)увел-е скорости вращ-я шнека;2)увеличение глубины канала нарезки;3)увеличения угла уклона нарезки;4)улуч-ем рад-го зазора м/у мат.цилинтром и червяком.

Произв-ть будет меняться в зав-ти от вида мат-ла,d червяка и конструкции экстр-й головки.

Рис.а)–зав-ть произв-ти Q экстудера от кол-ва оборотов

Рис б)–завть пр-ти от (геометрии червяка)от глубины нарезки. При малых давлениях целесообразно исп-ть червяки с большой глубиной нарезки ,а при больших давлениях шнеки с малой глубиной нарезки.

Рис.в) При А оптимальное давление и оптимальная произв-ть. Для любого экструдера нох-ся рабочая точка А. Она расположена в месте пересечения кривых хар-х работу червяка и головки.

Рис. г)-1-формующая головка с низким сопротивлением;2-головка с высоким сопрот-м; 3-шнек с мелкой нарезкой;4-шнек с глубокой нарезкой.

Если низкое сопрот-е в головке, то выб-т шнек с глубокой нарезкой. При высоких давлениях берем шнек с мелкой нарезкой, т.к меньше противоток.