Plastics_4_2013

w w w . p l a s t i c s . r u 57 ТЕХНОЛОГИИ П Л А С Т И К С № 4 ( 1 2 2 ) 2 0 1 3 что подача компонентов в экструдер и частота вращения шнека разделены (рис. 2). Обычно в экструдерах производитель- ность (подача) определяется частотой вра- щения шнеков. Подача компонентов в компаундер обеспечивается системой до- зирования. Частота (в пределах заданного диапазона) регулируется приводом шнека независимо от подачи. Независимость ча- стоты вращения шнеков и подачи позволяет управлять энергией, передаваемой в объем материала при смешении, и интенсивностью смешения компонентов. Разделение подачи и частоты дало воз- можность реализовать режим «голодного» питания компаундера. «Голодное» питание позволяет регулировать подачу и частоту вра- щения шнеков независимо друг от друга. Особенность данного оборудования за- ключается еще и в том, что его главные элементы (секции цилиндра и шнековые элементы) специализированы и унифициро- ваны таким образом, что они стали не только конструктивными, но и технологическими параметрами компаундирования. Компаундер «запитывается» компонен- тами рецептуры в режиме «голодного» пи- тания. Материал (сырье) поступает в первую секцию цилиндра через первое загрузочное отверстие. На длине примерно в 4-6 диаме- тров шнека материал захватывается и уплот- няется. Первая секция ввода компонентов охлаждается. Далее следуют обогреваемые секции цилиндра. Уплотненный материал представляет со- бой твердую пробку спрессованных гранул. В обогреваемой секции осуществляется плотный контакт материала со стенкой ци- линдра, благодаря чему возникает кондук- тивный теплообмен между горячей стенкой цилиндра и материалом. В расплаве, находящемся у стенки цилин- дра в межвитковом пространстве и в зазоре между гребнем шнека и цилиндром, фор- мируются напряжения сдвига τ . В результа- те этого дополнительно генерируются дис- сипативные потери тепла, обеспечивающие дальнейший более эффективный разогрев материала. Количество выделяемой дисси- пативной энергии Θ (в ккал/с) зависит от вязкости полимера в пристенной области (температуры стенки цилиндра) и от ско- рости сдвига γ , то есть от частоты вращения шнека N : Θ = f ( τ,γ )= f ( η,γ 2 ) = f ( η , N 2 ). Повышение температурыстенкицилиндра снижает выделение диссипативного тепла, так как уменьшается вязкость расплава. Уменьшение темпе- ратуры стенки увели- чивает долю диссипа- тивного тепла. Р а з м я г ч е н и е материала в пер- вых витках шнека осуществляется по следующей схеме. Расплавленный ма- териал образуется в витках шнека. Рас- плав занимает про- странство у стенки ведущего витка и от- тесняет нерасплав- ленные гранулы к противоположному витку шнека. По мере развития этого про- цесса доля расплава в витках шнека увели- чивается, а доля нерасплавленного мате- риала сокращается. По такому механизму проплавляется и нагревается весь матери- ал в первых витках шнека. Сущность этого процесса в том, что большая часть тепла на нагревание материала вводится за счет выделяемого диссипативного тепла. Рас- плавленный материал по виткам шнека по- стоянно продвигается в направлении от за- грузочного отверстия. Далее конструктивно предусматривается закрытая секция. Переход материала из состояния твердой пробки в расплавленное состояние умень- шает его объем. Поэтому заходность по- следующих витков шнека в первых секциях изменяется — увеличивается. Во второй секции устанавливают шне- ковые кулачковые элементы для разогрева и гомогенизации температуры расплава по объему. Эта секция соединяется с предше- ствующей открытой секцией и последующей открытой секцией, в которую поступают Бункер Весовой дозатор Рисунок 2. «Голодное» питание двухшнекового экструдера 2-О Рисунок 3. Транспортная секция шнеков (показана большой стрелкой), обеспечивающая переход расплава во вторую открытую секцию (2-О)