Поведение полимера при экструзии

Характер действия полимера, помещенного в экструдер, можно детально изучить при экструзии гранулированного материала в одношнековой машине. Ход данного технологического процесса состоит из поэтапной пластификации и транспортировки материала путем вращения шнека в разделах цилиндра.

Эти разделы подразделяются на три зоны:

1. питания (I);

2. пластификации (II);

3. дозировки расплава (III).

Разделение червяка на эти этапы довольно условно и ведется по технологическому признаку, указывающему на конкретное действие, осуществляемое в определенной зоне шнека. Цилиндр насчитывает несколько зон обогрева, обладающих конкретной протяженностью, которая зависит от размещения нагревательных элементов на его поверхности и степени их нагрева. Разделение зон I-III и рубежи нагревающих зон цилиндра не всегда идентичны. На успех передвижения материала оказывают влияние обстоятельства перемещения твердой массы материала из тела бункера загрузки, а также наполнение пространства между витками.

Этап загрузки сырья

Помещаемая в бункер среда может быть в виде порошка, гранул, лент. Равномерность дозирования является залогом отменного качества экструдата.

Гранулы — наилучший вариант. Это обуславливается тем, что полимерные гранулы практически не приводят к эффекту «зависания» и создания заторов в теле бункера по сравнению с порошком. Также гранулы легче поддаются пластификации и гомогенизации.

Загрузка пустот между витками шнека, происходящая под воронкой бункера, осуществляется на протяжении червяка, равного величине 1-1,5 значениям его диаметра D.

Превращение материалов, носящих многокомпонентный характер, предполагает наличие обособленных дозаторов:

• шнековых (иначе объемных),

• вибрационного типа,

• весового,

• прочих типов.

Сыпучие качества каждого из материалов зависят от влажности: так, чем больше влажность, тем меньше сыпучесть. Материалы с высокой гигроскопичностью перед загрузкой должны проходить обязательный процесс сушки.

Производительность оборудования можно повысить при использовании устройств, позволяющих вести подачу компонентов из бункера к цилиндру в принудительном порядке. Уплотнение среды в полостях между витками червяка позволяет вытесняемой воздушной среде следовать обратно через бункер. Воздух необходимо удалять, иначе его неудаленная часть объединится с расплавом и уже после прохождения головки создаст нежелательные полости в получаемом изделии.

Длительное функционирование оборудования чревато перегревом как самого цилиндра под воронкой бункера, так и тела бункера. В такой ситуации гранулы тяготеют к слипанию, что останавливает их подачу в область вращающегося червяка. С целью недопущения подобного перегревания цилиндра в последнем предусматриваются полости, в которых циркулирует охлаждающая жидкость. Охлаждению подвергается лишь загрузочная зона.

1. Зона питания (I). Гранулированный или порошкообразный полимер, поступающий из тела бункера, наполняет пустоты между витков шнека с уплотнением.

2. Зона пластификации и плавления (II). Выполняется подплавление поступившего полимера, который примыкает к наружной оболочке цилиндра. Значительное увеличение давления расплава (Р) возникает на рубеже первой и второй зон. Именно здесь образуется «затор» из спрессованной среды, который продвигается по червяку скольжением (твердая среда первой зоны становится расплавленной во второй). Именно эта «пробка» служит фактором роста давления расплавленной массы. Давление идет на форсирование сопротивления, которое оказывается сетками, течением самого расплава по канальцам головки и конечным формованием.

3. Зона дозировки (III). Размягченная полимерная масса и далее подвергается гомогенизизации, но еще не значится однофазной, так как пока еще состоит из частиц расплавленного и твердого характера. Лишь в конце зоны пластик обретает гомогенность и становится пригодным к продавливанию сквозь структуру чистящих сеток и формующей головки.