ТЕОРІЯ ЕКСТРУЗІЇ одношнековий екструдер
ТЕОРІЯ ЕКСТРУЗІЇ: екструдер одношнековий
Основним обладнанням екструзійного процесу є черв'ячний прес або екструдер, оснащений формуючою головкою, в якому відбувається безперервна пластикація та гомогенізація полімеру, отримання однорідного розплаву та його видавлювання через формуючу головку у вигляді профілю виробу.
Принциповий пристрій одношнекового екструдера:
1-шнек; 2-матеріальний циліндр; 3-завантажувальний бункер; 4-охолодні канали; 5-кільцеві зонні нагрівачі; 6-термопари; 7-формуюча головка; 8-корпус екструдера; 9-механічна передача; 10-патрубок для відведення охолоджувальної води; 11-підшипниковий вузол; 12-електродвигун.
Принцип роботи
Принципове пристрій одночерв'ячного екструдера показано малюнку. Полімерний матеріал з бункера 3 надходить у матеріальний циліндр 2, захоплюється обертовим черв'яком 1 і транспортується до формуючої голівки, фрагмент якої показаний позицією 7. При цьому полімер в першій, живильній, зоні черв'яка l1 розм'якшується і ущільнюється в пробку, в зоні стиснення , а в зоні дозування l3 гомогенізується та готується до подачі у формуючу голівку. Для забезпечення необхідного теплового режиму та умов транспортування на матеріальному циліндрі встановлені кільцеві зони нагрівачі 5 з індивідуальними вентиляційними пристроями; ділянка циліндра поблизу завантажувального отвору охолоджується водою каналами 4, а для контролю температури служать термопари 6. Конструкція черв'яка, як правило, передбачає його внутрішнє охолодження водою, що подається і відводиться через пристрій 10. Черв'як отримує обертання від електромеханічного приводу, що складається 2 або змінногоструму та редукуючої механічної передачі 9. Осьове зусилля, що діє на черв'як у напрямку, протилежному транспортуванню розплаву, сприймається підшипниковим вузлом 11. Усі робочі вузли екструдера змонтовані в корпусі 8.
Черв'як. Служить для транспортування, перемішування та подачі розплаву під певним тиском у формуючу головку.
Основними геометричними параметрами черв'яків є діаметр, довжина, зонність, глибина каналу по зонах, крок і напрямок гвинтової лінії, а також коефіцієнт стиснення, що показує відношення об'єму одного витка гвинтового каналу в зоні завантаження обсягу одного витка в зоні дозування.
Для переробки термопластів зазвичай застосовуються циліндричні черв'яки з постійним кроком та змінною глибиною гвинтового каналу. Вони порівняно прості у виготовленні та забезпечують високу продуктивність. Чим більший діаметр черв'яка, тим вища продуктивність екструдера.
Довжина черв'яків L характеризується її ставленням до діаметру D. Це співвідношення може змінюватися в інтервалі 8-35.
Зонування хробаків, тобто. зміна глибини каналу за довжиною на відрізки, зони залежить від фізико-хімічних властивостей термопластів. Існує три групи черв'яків для переробки термопластів:
Для переробки полімерних матеріалів, схильних до деструкції (ПВХ, ПФ, ацетилцелюлозні етроли та ін) успішно застосовуються так звані двостадійні екструдери. У черв'яків подібних екструдерів слідом за зонами завантаження та стиску слід зона дегазації глибина нарізки якої значно збільшена. Для запобігання переповненню зони дегазації розплавом перед нею на черв'яку передбачають невелику локальну зону із зворотним різьбленням, що створює опір прямому потоку.
Циліндр піддається наступнимвпливів: нерівномірного за довжиною нагрівання; змінному тиску розплаву полімерного матеріалу, значення якого може змінюватися від часток МПа, до 60-80 МПа; різким температурним коливанням внаслідок циклічності нагрівання-охолодження при терморегулюванні. На робочу поверхню циліндра впливають термохімічні процеси, що супроводжують пластикацію полімеру, його стирають абразивні частинки, що входять до складу матеріалу, що переробляється. Все це обумовлює застосування як монолітних, нероз'ємних циліндрів, так і секційних конструкцій, що складаються з окремих частин, що поєднуються фланцевими сполуками. Крім того, нерідко в циліндрах застосовують запресовані гільзи, виготовлені з високолегованих хром-, що містять нікель сталей.
Завантажувальна частина секційного циліндра має канали чи сорочку для охолодження.