Plastiks_5_2013

w w w . p l a s t i c s . r u 69 ТЕХНОЛОГИИ П Л А С Т И К С № 5 ( 1 2 3 ) 2 0 1 3 Дисперсионное смешение выполняют широкие кулачки. В зазорах между гребнями кулачков и цилиндром, а также между кулач- ками создаются высокие напряжения рас- тяжения τ [1]. Элементы объема материала, перемещаясь в этих зазорах, растягиваются, делятся на части меньших размеров, кото- рые активно смешиваются с другими ком- понентами, что обеспечивает равномерное распределение одного компонента в другом. На гребнях кулачков для дисперсионного смешения температурные импульсы могут достигать 30-40°С. При этом общая темпе- ратура материала в этой области может по- вышаться на 10-15°С и зависит от числа по- следовательных кулачков. Материал в малых зазорах находится кратковременно, поэтому не подвергается заметному термомеханиче- скому разрушению. Кулачки имеют различ- ную конфигурацию и размеры (рис. 2). Дистрибутивное смешение основывается на сдвиговом течении и создается кулачка- ми, которые имеют сравнительно большие значения свободного объема Vсв . В таких кулачковых системах (рис. 2) возникающие температурные импульсы на кулачках со- ставляют до 5°С. Общая температура распла- ва в рассматриваемых шнековых элементах близка к исходной температуре или превы- шает ее не более чем на 3°С. К числу элемен- тов дистрибутивного смешения относятся зубчатые смесительные элементы (рис. 3), которые создают ротационное смешение, не вызывают высоких напряжений сдвига τ и поэтому не разрушают наполнитель (сте- клонаполнитель). Процесс смешения характеризуется от- носительной деформацией сдвига в опреде- ленном элементе ε сд , которая равна про- изведению скорости сдвига γ на время t , в течение которого элемент подвергается воздействию. Согласно этому определению, качество смешения в компаундере зависит от частоты вращения шнеков N и времени смешения t см . Вшнековых конструкциях относительная деформация наиболее ощутима в направле- ниях перемещения материала (в направле- ниях наибольшей деформации), то есть в направлении течения вдоль витка шнека и в поперечном к витку направлении. В двух- шнековых конструкциях с плотным зацепле- нием шнеков происходит еще один вариант смешения — «переброс» материала с одного шнека на другой. Унифицированные шнековые элементы могут создавать деформации растяжения и деформации сдвигового характера. При течении с растяжением эффективность смешения выше, чем при сдвиговом тече- нии. При сдвиговом течении элементар- ные объемы ори- ентируются вдоль направления тече- ния, и возникающая ориентация препят- ствует дальнейшему разрушению агломе- ратов материала, в результате смешение становится менее ин- тенсивным. Деформация растяжения более эффективна в случаях смешения полимер- полимерных или полимер-эластомерных компонентов, то есть при получении смесе- вых полимерных блендов, термоэластопла- стов (ТРЕ) на основе термопластичных и высоковязких эластомерных компонентов, а также при получении эластифицированных композиций. Во всех случаях целесообразно создавать импульсный характер приложения деформационных нагрузок (рис. 4). Поэто- му с целью повышения эффективности про- цесса смешения целесообразно регулировать продолжительность приложения напряже- ний, а кулачками создавать переменное импульсное деформационное воздействие, сопровождающееся релаксацией материала и потерей ориентации. Смесительные кулач- ки располагают группами. Устанавливают шнековые элементы, которые обеспечивают дистрибутивное или дисперсионное смеше- ние и их чередующиеся сочетания. Кроме того, трудно разделить дистрибу- тивное и дисперсионное смешение. Кулач- ки для дисперсионного смешения создают преобладающие деформации дисперсион- Рис. 2. Шнековые элементы для дисперсионного и дистрибутивного смешения Дисперсионная составляющая Дистрибутивная составляющая Рисунок 3. Шнековые элементы дистрибутивного типа