ТЕМАТИЧЕСКИЕ НОМЕРА

Принципиальное устройство одношнекового экструдера:

1-шнек; 2-материальный цилиндр; 3-загрузочный бункер; 4-охлаждающие каналы; 5-кольцевые зонные нагреватели; 6-термопары; 7-формующая головка; 8-корпус экструдера; 9-механическая передача; 10-патрубок для отвода охлаждающей воды; 11-подшипниковый узел; 12-электродвигатель.

Принцип работы

Принципиальное устройство одночервячного экструдера показано на рисунке. Полимерный материал из бункера 3 поступает в материальный цилиндр 2, захватывается вращающимся червяком 1 и транспортируется к формующей головке, фрагмент которой показан позицией 7. При этом полимер в первой, питающей, зоне червяка l1 размягчается и уплотняется в пробку, в зоне сжатия l2 он расплавляется, а в зоне дозирования l3 гомогенизируется и подготавливается к подаче в формующую головку. Для обеспечения требуемого теплового режима и условий транспортирования на материальном цилиндре установлены зонные кольцевые нагреватели 5 с индивидуальными вентиляционными устройствами; участок цилиндра вблизи загрузочного отверстия охлаждается водой по каналам 4, а для контроля температуры служат термопары 6. Конструкция червяка, как правило, предусматривает его внутреннее охлаждение водой, подаваемой и отводимой через устройство 10. Червяк получает вращение от электромеханического привода, состоящего из электродвигателя 12 постоянного или переменного тока и редуцирующей механической передачи 9. Осевое усилие, действующее на червяк в направлении, противоположном транспортированию расплава, воспринимается подшипниковым узлом 11. Все рабочие узлы экструдера смонтированы в корпусе 8.

Червяк. Служит для транспортировки, перемешивания и подачи расплава под определенным давлением в формующую головку.

Основными геометрическими параметрами червяков являются диаметр, длина, зонность, глубина канала по зонам, шаг и направление винтовой линии, а также коэффициент сжатия, показывающий отношение объема одного витка винтового канала в зоне загрузки к объему одного витка в зоне дозирования.

Для переработки термопластов обычно применяются цилиндрические червяки с постоянным шагом и переменной глубиной винтового канала. Они сравнительно просты в изготовлении и обеспечивают высокую производительность. Чем больше диаметр червяка, тем выше производительность экструдера.

Длина червяков L характеризуется её отношением к диаметру D. Это соотношение может изменяться в интервале 8-35.

Зонирование червяков, т.е. изменение глубины канала по длине на отрезки, зоны зависит от физико-химических свойств термопластов. Существует три группы червяков для переработки термопластов:

•с высоким содержанием кристаллической фазы (полиолефины, полиамиды);
•частично-кристаллизующиеся, аморфные полимеры (полистирол, ПЭНП);
•аморфные полимеры с низкой термостабильностью (поливинилхлорид).

Для переработки полимерных материалов, склонных к деструкции (ПВХ, ПФ, ацетилцеллюлозные этролы и др.), успешно применяются так называемые двухстадийные экструдеры. У червяков подобных экструдеров вслед за зонами загрузки и сжатия следует зона дегазации глубина нарезки которой существенно увеличена. Для предотвращения переполнения зоны дегазации расплавом перед ней на червяке предусматривают небольшую локальную зону с обратной резьбой, создающую сопротивление прямому потоку.

Цилиндр подвергается следующим воздействиям: неравномерному по длине нагреву; переменному давлению расплава полимерного материала, значение которого может изменяться от долей МПа, до 60-80 МПа; резким температурным колебаниям вследствие цикличности нагрева-охлаждения при терморегулировании. На рабочую поверхность цилиндра оказывают воздействие термохимические процессы, сопровождающие пластикацию полимера, его истирают абразивные частицы, входящие в состав перерабатываемого материала. Все это обуславливает применение как монолитных, неразъемных цилиндров, так и секционных конструкций, состоящих из отдельных частей, объединяемых фланцевыми соединениями. Кроме того, нередко в цилиндрах применяют запрессованные гильзы, изготовленные из высоколегированных хром-, никельсодержащих сталей.

Загрузочная часть секционного цилиндра имеет каналы или рубашку для охлаждения.