Теория и практика экструзии полимеров

МОДЕЛИРОВАНИЕ ОДНОШНЕКОВЫХ ЭКСТРУДЕРОВ

Важнейшие конструктивные и рабочие элементы каждого од­ношнекового экструдера — привод, шнек с цилиндром и формую­щий инструмент — можно в известной степени рассматривать как
мускулы, сердце и голову машины. Кроме того, существенную роль играют, по крайней мере у обычных типов машин, внешний обогрев и охлаждение, а также соответствующие приспособления. В случае автогенных машин также не всегда можно обойтись без охлаждения.

Каждый из этих элементов в своей работе и во взаимодействии с другими элементами подчиняется определенным физическим *акономерностям, которые в связи с принятыми условиями рабо - 1Ы позволяют сделать выводы относительно конструкции и разме­ров соответствующих элементов. Однако исследование может иметь смысл только в том случае, если оно учитывает также физи­ко-технологические особенности перерабатываемых пластмасс. 11оскольку число экструдируемых термопластов очень велико и их гехнологические свойства весьма разнообразны, прежде всего воз­никает вопрос, возможно ли все эти материалы перерабатывать одним шнеком либо одним комплектом подобных шнеков (в смысле различной их величины) или для переработки каждого ма­к-риала или группы материалов требуется специальный шнек со - ответствуюшей конструкции.

Flo этому поводу можно сказать, исходя из современного уровня жепериментальных и теоретических знаний: надежда, что все тер­мопласты можно будет перерабатывать с помощью одного универ­сального шнека, притом перерабатывать рационально, т. е. с при­емлемой производительностью, не оправдалась. Очевидно, что фи - шко-тсхнологическое поведение всей совокупности термопластов (от полиамидов с очень низкой вязкостью расплава до нспласгифи - Iшpoeaiтого IIХВ с высокой структурной вязкостью) стишком раз­нообразно, чтобы можно было обеспечить качественную и одно* временно экономичную переработку их только варьированием ре­жима работы (числа оборотов, температуры, давления и т. п.).

В связи с этим возникает вопрос: как следует проектировать и использовать шнек для изготовления определенного изделия из определенного термопластичного материала? Ответ таков: соот­ветствующие данные получают частично с помощью эксперимен - ia и частично на основании теоретических соображений.

Необходимо отметить, что некоторые характеристики боль­шинства термопластов — такие как, например, вязкость, имеют оольшое значение для переработки этих материалов, — не явля­ются материальными константами в общепринятом смысле, так как кроме температуры зависят от соответствующего сопротив­ления сдвигу и частично от времени. Однако даже для тех термо­пластов, свойства которых более или менее постоянны, напри­мер для полиамидов, течение процессов в различных зонах изу­чено не настолько (особенно в зоне пластикации и частично в el ФУ зоч ной зоне), чтобы имеющиеся сведения могли быть ис­пользованы в качестве основы для проектирования соответствую­щих шнеков. Поэтому неудивительно, что один и тот же материал перерабатывается с одинаково хорошим результатом при исполь­зовании различных шнеков, параметры которых при одинаковом диаметре не совпадают даже приблизительно.

Если имеется шнек, который оправдал себя в определенных ус­ловиях производственной переработки конкретного термоплас­тичного материала или группы термопластов, может быть постав­лена задача определения (исходя из этого шнека-модели диамет­ром Dq) данных для конструирования и использования шнеков меньших и больших диаметров D применительно к переработке таких же или аналогичных материалов в соответствующие изде­лия.

Необходимость в использовании определенных закономерно­стей, особенно для проектирования больших шнековых экстру­деров, легко объяснима. Крупные экструдеры выпускаются, ко­нечно, не в таком количестве, как экструдеры среднего и малого типов; для их конструирования и изготовления имеется относи­тельно немного экспериментальных данных, которые в большин­стве случаев могут быть применены с рядом весьма разнообразных допущений. С другой стороны, именно при больших диаметрах шнека, примерно свыше 120 мм, неправильное проектирование (например, шнека диаметром 200 мм и длиной 201) = 4 м) приво­дит к значительным материальным убыткам. Первые попытки вы­ведения законов подобия одношнсковых прессов содержатся в ра­ботах 1952—1953 годов. Однако эти попытки лишь частично удов­летворяли требованиям и возможностям практики.

Исходя из исследования термодинамических процессов, осо­бенно проблем преобразования энергии и теплопередачи, Г. Шен­келем 1201 была приведена достаточно полная система законов моделирования для проектирования и использования одношнеко­вых прессов при переработке пластмасс, которая охватывала всю область возможных способов работы между чисто теплопроводно - конвекционным и чисто адиабатическим режимами |1, 5|.

Очевидно, что множество имеющих значение факторов и пара­метров, а также требование возможно большей экономичности производства машин вызывают необходимость известных ограни­чивающих предпосылок и установления определенных основных пропорций, прежде всего в проектировании шнеков. При этом ус­тановлено, что для надежного, экономичного и универсального проекта крайние значения параметров подходят меньше, чем оп­ределенные средние их значения. Это относится как к длинам и числам оборотов шнеков, так и к способу нагрева пластмассового сырья до необходимой для переработки температуры.

В связи с этим в последующем изложении мы ограничимся оп­равдавшими себя на практике длинами шнека L = (15+25)/), при­чем примем постоянным шаг винтовой нарезки по всей длине шнека. Глубина нарезки входной и средней зон длиной /.] = CD (порядка от 2/3 до 3/4 Ц должна иметь постоянную величину к\

Обшпи длина /. = CD

Участок /.> " CyD

Участок Li = С1)

Вчэ вливание, проиюшилель - ност» С. Мунд­штук с характе­ристикой к

АВЮ1СННЫЙ iiuipen 01 Г| ДО Ту С ДОИО.1-

Внешний обогрев чсрст цилиндр и шнског 7040 7*|. Число оборота

нитсльным внешним обшреиом чсрст ци­линдр и шнек, глу­бина нарезки А>

Л. мощность привоза P. 1 лубииа паре «к и А|

аГ

/

III юна шнека - вилл или на мша и

(ШМОГСМИШ-

рующая)

II тона шнека - 1шстикаиии

I зона шнека - затру точная

Гис. 2.35. Ступенчатый шнек. цилмиф с загрузочной коронкой и формующий инст­румент (к моделированию одношнскового экструдера)

глубина нарезки выдавливающей зоны длиной /.2 = С2/)|пример­но от 1/4 ло /ЪЦ должна быть также постоянной, но иметь вели­чину /»2. Мри этом Л[ > /»2, и в случае h > h2 переход от одного уча­стка к другому должен быть относительно коротким (от 0,5 до 1,00).

Таким образом, речь идет о так называемом ступенчатом шнеке (рис. 2.35).

Конечно, необходимо также указать определенные условия ра­боты. Особо важную роль при этом играет способ нагрева матери­ала между началом и конном шнека. Как будет показано ниже, в зависимости от примененного режима работы получаются неоди­наковые правила моделирования как для режимных параметров, гак и для размеров шнеков.

Теория и практика экструзии полимеров

Постачальник ПВХ, ПУ, промислових та гідравлічних рукавів

Компанія «Укр-Флекс» є провідним постачальником промислових рукавів та шлангів на українському ринку. Завдяки високій якості продукції, широкому асортименту та надійному обслуговуванню, ми забезпечуємо потреби різних галузей промисловості і гарантуємо задоволення …

Причины перейти на инженерные пластики

За последние десятилетия появилось множество полимерных материалов. Физические, механические свойства ряда из них настолько хороши, что они активно используются как альтернатива металлу. Особым спросом пользуются так называемые инженерные пластики. Полипропилен, …

СИСТЕМЫ ОХЛАЖДЕНИЯ РУКАВНЫХ ПЛЕНОК

Системы охлаждения экструзионных агрегатов для производ­ства рукавных пленок должны обеспечивать: — заданную интенсивность охлаждения с целыо получения ка­чественного изделия при заданной производительности экструдера; — заданную структуру пленки; — равномерность охлаждения …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Партнеры МСД

Контакты для заказов оборудования:

Внимание! На этом сайте большинство материалов - техническая литература в помощь предпринимателю. Так же большинство производственного оборудования сегодня не актуально. Уточнить можно по почте: Эл. почта: msd@msd.com.ua

+38 050 512 1194 Александр
- телефон для консультаций и заказов спец.оборудования, дробилок, уловителей, дражираторов, гереторных насосов и инженерных решений.