Теория и практика экструзии полимеров

ЛЕНТОЧНЫЕ ШНЕКОВЫЕ СМЕСИТЕЛИ

За последние годы все большее применение в легкой промыш­ленности находят полиэфирные волокна, окрашенные в массе.

Крашение в массе является наиболее прогрессивным направле­нием в технологическом и экономическом отношении, поскольку позволяет получить волокна и нити в завершенном товарном виде непосредственно на предприятиях синтетических волокон, а так­же обеспечивает глубину окраски и повышенную устойчивость к мокрым обработкам, свету и грению. При крашении в массе син­тетических волокон неравномерность распределения красителя не подчеркивается структурной или механической неоднородностью волокон и не зависит от типа красителей, как это имеет место при поверхностном крашении волокон.

Среди известных способов крашения в массе синтетических волокон наиболее перспективным является метод «инъекции* красящих композиций в расплав полимера непосредственно перед формованием волокна, обладающий следующими существенными преимуществами |66|:

— повышается качество окрашенного волокна;

— существует возможность крашения волокон расплавами кра­сителей, полимерными концентратами красителей, концентрата­ми красителей на основе инертных носителей (например, поли- этиленгликоля ПЭГ-115);

малые габариты оборудования для крашения, что позволяет оснащать установками крашения существующие производства;

— отсутствие загрязнения сточных вод;

— уменьшение расхода красителей;

— легкость перехода с цвета на цвет;

— короткое время пребывания красящих композиций при вы­соких температурах, что позволяет значительно расширить цвето­вую гамму окрашенного волокна и применять менее термостойкие красители;

— низкая энергоемкость оборудования.

Основной стадией непрерывного процесса крашения в массе полиэфирных и других синтетических волокон является введение п предварительное распределение красителя в расплаве полимера i последующим смешением. Целесообразность проведения про­цесса смешения волокнообразующих расплавов полимеров с кра­сителями в шнековых машинах обоснована следующими техноло - шческими требованиями:

— перемешивание высоковязких продуктов;

получение необходимой степени распределения красителей в полимере за один проход через смеситель (при непрерывных процессах);

— минимальное время пребывания красителей в зоне высоких гемнератур;

— достижение высоких напряжений сдвига;

— уменьшение неочишаемых застойных зон в смесителях (не - перемешанных объемов).

Наиболее эффективной шнековой машиной для непрерывного процесса смешения расплавов полимеров с красителями является ленточный шнековый смеситель |67|, представляющий собой пру­жину прямоугольного сечения, вращающуюся относительно не­подвижных наружного корпуса и внутреннего сердечника.

В аппарате такого типа имеют место равномерный спектр вре­мен пребывания элементов жидкости, большая величина дефор - мации сдвига и высокая расходно-напорная характеристика по сравнению с обычными шнековыми машинами.

Однако высокая степень смешения в канале ленточного шнека зависит от точности дозирования исходных компонентов ввиду юго, что отсутствует перемешивание подлине шнека.

При конструировании ленточных шнековых смесителей необ­ходимо знать закономерности течения в них расплавов полимеров и иметь математические зависимости для определения поля ско­ростей, градиентов скоростей, времен пребывания, деформации сдвига и расходно-напорной характеристики.

Знание таких закономерностей позволяет избежать сталии фи­зического моделирования.

Характерной особенностью процесса смешения расплавов по­лимеров с красителем является предварительное распределение исходных компонентов на входе в смеситель |68|.