ЭКСТРУЗИОННЫЕ головки ДЛЯ ПЛАСТМАСС И РЕЗИНЫ

Конструирование распределительных головок для эластомеров

При формовании плоских и трубчатых заготовок из эластомеров в экструзион­ной головке должна присутствовать распределительная систехма, позволяющая соот­ветствующим образом направлять материал, поступающий из экструдера. Концеп­ции и методы конструирования головок для экструзии термопластов были подробно рассмотрены в главе 5. Критический анализ и оценка формул, полученных для термо­пластов, позволили применить некоторые из них и к процессу переработки эластоме­ров. И такой подход успешно применяется на практике.

В особенности это относится к угловым головкам для экструзии шлангов и ка­бельной изоляции, конструкция которых не зависит от режимов экструзии. Посколь­ку на резиноперерабатывающих предприятиях свойства перерабатываемого .матери­ала часто изменяются от партии к партии, использование головок, независимых от рабочего режима и перерабатываемого материала, выгодно, так как позволяет ком­пенсировать колебания свойств материала.

В работе [9] описаны конструкции и приведены данные по оценке угловых голо­вок с дорнодержателем для переработки различных композиций. Их конструкции разработаны на основе соотношений, описанных в работах [24,34], и формул, приве­денных в главе 5. Во всех случаях конструкции головок была признаны эффективны­ми с точки зрения распределения расплава. В соответствии с методикой, изложенной в работе [ 23], была разработана широкощелевая головка с шириной щели 200 мм. Эта головка для экструзии композиционных материалов на основе каучука, также пока­зала независимость от режимов переработки и свойств материала. Таким образом, рассмотренные принципы конструирования могут считаться применимыми для раз­работки головок для эластомеров [9, 35]. Если разработка конструкции, независи­мой от режима переработки, невозможна, как, например, для коллекторов типа рыбий хвост, следует попытаться сделать конструкцию как можно менее чувствительной к рабочим условиям. Нечувствительными к рабочему режиму считаются головки для переработки материалов, у которых показатель степени в степенном уравнении течения постоянен в широком диапазоне вязкости как в канале головки, так и на формующем участке [36].

Приведенные выше примеры основаны на формулах для численного моделирова­ния распределительных систем, полагая, что в коллекторе материал течет как в трубе круглого сечения, а в зоне сопротивления имеет место течение через плоскощелевой канал. Эти формулы позволяют получать конструкцию, независимую от свойств материала (по крайней мере, теоретически). Практика доказала их реальную приме­нимость. Строго говоря, на некоторых участках головки возможно многомерное те­чение[31], полное описание которого можно получить только путем моделирования с помо­щью МКЭ [37].

Иногда эластомеры проявляют при течении ярко выраженную псевдопластич- ность, что отражается на величине показателя степени в степенном законе.

Поэтому имеет смысл проверять независимость конструкции головки от свойств перерабатываемого материала, сравнивая показатели степени степенного уравнения течения для круглого и щелевого каналов в верхнем и нижнем диапазонах скоростей сдвига.

Как показано в главе 5, конструкция широкощелевой головки, кроме заданной высоты и ширины формующей щели, характеризуется еще двумя свободными пара­метрами R0 и у0, которые связаны друг с другом через давление. Скорости сдвига на формующем участке головки и в распределительном канале определяются следую­щими формулами:

60 В Н2'

Изменение расхода пропорционально влияет на изменение значений обеих ско­ростей сдвига. Независимость от режима переработки сохраняется до тех пор, пока изменение скорости сдвига не приведет к соответствующему изменению вязкости. Чем дольше обе скорости сдвига остаются в диапазоне линейного изменения кривой вязкости, тем меньше будет сказываться влияние изменения рабочего режима. В иде­альном случае оба конечные значения скоростей сдвига одинаковы. В этом случае конструкция головки будет полностью независима от режима переработки. К воз­можным недостаткам такой конструкции относятся большая длина формующего уча­стка, что увеличивает габаритные размеры головки, высокое давление при работе и, соответственно, большие распорные усилия [38].

Правильный выбор длины канала и его формы (например, в виде простого прямо­угольника или прямоугольника со скругленными боковыми сторонами) [39] значи­тельно улучшает результаты расчета экструзионных головок для композиций на ос­нове каучука [40].