ЭКСТРУЗИОННЫЕ головки ДЛЯ ПЛАСТМАСС И РЕЗИНЫ

Экструзионные головки с дорном и боковой подачей расплава

В головках с боковой запиткой расплав всегда подается экструдером в головку под углом, который в основном составляет 90°. Это означает, что расплав должен обтекать дорн определенным образом с тем, чтобы добиться равномерного распреде­ления скорости течения на выходе из экструзионной головки.

Наиболее просто эта проблема решается добавлением кольцеобразной канавки большого поперечного сечения, проходящей вокруг дорна и примыкающей к зоне коль­цевого зазора на выходе. Эта зона должна оказывать высокое гидравлическое сопротив­ление течению (рис. 5.57). Такой тип головок можно назвать головками с Т-образным коллектором, «обернутым» вокруг цилиндра [ 132,133]. Однако такая распределитель­ная система дает плохое распределение расплава, при котором время пребывания изменяется в широком диапазоне.

Рис. 5.57. Конструкция распределите­

ля потока с кольцевой ка­навкой и формующим участ­ком одинаковой длины по ширине канала

Еще одним простым решением является использование фигурного рассекателя, обтекаемого потоком расплава по кольцеобразной щели (рис. 5.58). Это решение предполагает равенство путей течения расплава но обе стороны от рассекателя

1

А

Рис. 5.58. Конструкция распредели­теля потока с рассекате­лем в виде кардиоиды

Головки последнего тина не обеспечивают хорошего распределения расплава; не­обходимое распределение может быть получено только добавлением формующего участка головки с высоким гидравлическим сопротивлением [134]. Другим недо­статком головок этого типа является образование на готовом изделии двух характер­ных линий стыка при обтекании расплавом рассекателя.

Конструкции экструзионных головок с боковой подачей расплава к дорну имеют теоретически полностью однородное распределение потока только в случае примене­ния коллекторов типа «рыбий хвост» или «вешалка». Однако их использование воз­можно лишь до тех пор, пока диаметр дорна значительно превышает высоту зазора на формующем участке и диаметр распределительного канала1 (рис. 5.59).

По сравнению с коллекторными широкощелевыми головками в угловых голов­ках с дорном проблемы возникновения высоких перепадов давления и, как след­ствие, образование высоких распорных усилий на больших поверхностях, решаются проще, поскольку для работы при высоких давлениях используются сосуды только трубообразной формы. В общем случае это позволяет создавать конструкции кол­лекторов, независимые от рабочих условий.

Однако из-за высокого значения максимальной длины формующего участка, по­лучаемого при использовании вышеописанной процедуры конструирования, жела­тельно выбирать такую стратегию конструирования, которая учитывает точную дли­ну распределительного канала. В общем случае в расчете используется кольцевое сечение в конце угловой головки, где поток расплава преобразуется в трубчатую за­готовку нужного диаметра. Значительного сокращения длины головки при сравнительно

' В этом случае кривизной канала можно пренебречь, и расчетная задача сводится к широкой плоской щели. — Примеч. науч. ред.

небольшом изменении потерь давления позволяют добиться конструкции с так назы­ваемым коническим преобразователем потока, в которых распределительный канал обвивается вокруг усеченного конуса вместо цилиндра (рис. 5.60).

Поскольку дорн имеет конусность, распределительный канал не может иметь постоянную высоту щели формующего участка [135]. Вместо этого высоту форму­ющей щели необходимо увеличивать в направлении течения таким образом, чтобы
скорость сдвига в щели оставалась постоянной. Из выражения для характерной ско­рости сдвига

61>0

<59,)

получаем выражения для г(у) и г

(5-92)

Г(У) = rmin + У sin а' <5'93)

При разработке конструкции, независимой от рабочих условий, необходимо, что­бы максимальный радиус распределительного канала удовлетворял условию

R0 = 0,889(rmin - О3- (5.94)

Максимальная длина формующего участкау0 на линии поверхности, £ = п:

11 i 1

УО = Атах • rmin(6>29Amax + 5-016rmin)- <5'95)

Максимальный радиус дорна rn'iax может быть рассчитан на основе использования вышеприведенных формул, т. е.

rmax = rmin + (2R0 + Уо> sin а + COS а - (^96)

Это выражение может использоваться для предварительной «прикидки» габа­ритных размеров экструзионной головки.

Радиус распределительного канала представляет собой функцию расстояния и получается на основании требования постоянства скорости сдвига в распределитель­ном канале:

R(Q=R0

Выражение для длины формующего участка имеет вид

1 2

rrlrn 3.^3. А3 . r. Sin а + 4 ДЬ

У(О=У0

^max ■ rmin ' sin « + 4^

Потери давления в коллекторе и среднее время пребывания могут быть вычисле­ны с помощью следующих уравнений:

п

У