|
|
|
Главная --> Справочник терминов Червячном экструдере а — литьевая машина с плунжерным пластикатором (/ — форма; 2 — цилиндр; 3 — бункер; 4 •— плунжер; 5 — торпеда); б — литьевая машина с червячным пластикатором с осевым перемещением червяка (/ •— червяк); в — конструкция типичного червячного пластикатора. / — экструзионное формование (гл. 13); // — литье под давлением при помощи червячного пластикатора с осевым перемещением червяка (14.1); /// — формование раздувом [непрерывная или периодическая экструзия заготовок (15.5)]; IV —термоформование из свежеэк-струдированного листа (15.4). а — литье под давлением (14.1)[1 — поток расплава от червячного пластикатора с осевым перемещением червяка (см. рис. 17.1, поз. 3—8); 2 — аккумулирование расплава; 3 —течение в форсунке, возникающее вследствие перемещения поршня (10.7, 10.8); 4 —течение в каналах круглого и некруглого поперечного сечения (13.1, 13.7, 14.1); 5 —заполнение полости формы (14.1), формирование НМС (3.6, 3.9, 14.1), отверждение (9.3, 9.4, 14.1, 14.2)]; б — формование раздувом (15.5) [/ — течение в трубной головке при формовании полой цилиндрической заготовки (5.4, 13.5, 15.5); 2 — формование заготовки (13.2); 3 — плоскостная деформация заготовки (6.8), формирование НМС (3.6, 15.5); 4 — охлаждение (9.3, 9.4); 5 — извлечение изделия из формы]; в — термоформование (15.4) (/ — нагрев (9.2—9.4); 2 — вакуумформование [двухосная вытяжка (6.8, 15.4), формование НМС (3.6, 3.9)]; 3 — механо- или пневмоформование; 4 — охлаждение и извлечение из формы 9.2, 9.3, 9.5)}. Современные литьевые прессы оснащаются червячными пласти-каторами, что позволяет автоматизировать основные операции процесса литья изделий. На рис. 12.5 показана схема одного из таких прессов. Здесь оси основного цилиндра 1 узла замыкания формы и цилиндра литьевого устройства 7 совпадают, расположены в линию, а ось червячного пластикатора 4 находится к ним под прямым углом. Главный цилиндр 1 — одностороннего действия, для ускорения Дальнейшее развитие конструкций литьевых машин шло по пути совмещения функции пластикации и впрыска в одном агрегате. В результате возникла наиболее распространенная в настоящее время конструкция червячного пластикатора, в котором червяк обладает возможностью не только вращательного, но и возвратно-поступательного движения (рис. VIII.6). В пластикаторах такого типа впрыск осуществляется за счет осевого перемещения червяка. Затем в течение времени, необходимого для затвердевания материала в форме, червяк пластикатора вращается и нагнетает материал в переднюю полость камеры, одновременно перемещаясь назад. Рис. VIII.13. Номограмма зависимости Рпл/Q = f (1/ЛО, рассчитанная для червячного пластикатора литьевой машины ТП-125; материал—полиамид 68. Числа на прямых — температура расплава. Рис. VIII.14. Внешние характеристики червячного пластикатора литьевой машины ТП-125 (материал — полиамид 68): Рис. VIII. 15. Характеристики червячного пластикатора литьевой машины ТП-63 (материал — полиэтилен НД): Естественно, что для того, чтобы приступить к расчету литьевого цикла, необходимо располагать исчерпывающими сведениями о конструкции изделия (чертеж), конструкции формы (чертеж) и характеристиками материала (константы уравнения состояния, кривая течения, коэффициент температурной зависимости вязкости или энергии активации вязкого течения, теплоемкость и скрытая теплота плавления). Предполагается, что такие параметры литьевого цикла, как температура пластикации, до которой необходимо разогреть расплав, и температура формы, известны. Обычно такие данные можно найти в справочных руководствах по технологии переработки пластмасс. Таким образом, задача сводится к теоретическому определению продолжительности литьевого цикла и выбору основных параметров работы червячного пластикатора, обеспечивающих оптимальное использование всего возможного времени для ведения процесса непрерывной пластикации. Дальнейшее развитие конструкции литьевых машин шло по пути совмещения функций пластикации и впрыска в одном агрегате. В результате возникла наиболее распространенная в настоящее время конструкция червячного пластикатора, в котором червяк обладает возможностью не только вращательного, но и возвратно-поступательного движения (рис. XI. 6). В пластикаторах такого типа впрыск осуществляется за счет осевого перемещения червяка. Затем в течение времени, необходимого для затвердевания материала в форме, червяк пластикатора вращается и нагнетает материал в переднюю полость камеры, одновременно перемещаясь назад. Рис. XI. 12. Графики зависимости Pn/Q = = /(l/JV), рассчитанные для червячного пластикатора литьевой машины ТП-125 (материал — полиамид 68). Числа на прямых — температура расплава К. В процессах переработки полимеров обычно приходится продавливать сыпучий материал через трубы или каналы разного типа. В литьевой машине плунжерного типа сыпучий материал проталкивается вперед движущимся плунжером. Материал движется в канале, который по достижении торпеды переходит в кольцевой зазор. В червячном экструдере материал протягивается вперед в спиральном канале, образующемся между червяком и корпусом. Таким образом, основными методами транспортировки и уплотнения, которые используются в процессах переработки полимеров, являются: транспортировка и уплотнение за счет внешнего механического принудительного перемещения поршня и вынужденное движение и уплотнение вследствие перемещения граничной стенки в направлении потока. В первом случае трение между материалом и неподвижными стенками уменьшает транспортирующую способность, тогда как во втором — трение между твердым материалом и подвижными стенками становится источником движущей силы для транспортировки материала. Следует отметить, что эти два механизма транспор- Эффективное удаление высоковязкого расплава возможно либо за счет вынужденного течения (вызываемого трением), при котором нагретая поверхность движется в направлении, параллельном поверхности контакта, либо за счет течения под давлением, при котором нагретая поверхность движется в направлении, перпендикулярном поверхности контакта, по направлению к твердому материалу, выдавливая полученный расплав. Процессы плавления, осуществляемые в червячном экструдере и литьевой машине, служат характерными примерами этих методов плавления. Можно определить эту группу методов плавления как плавление за счет теплопроводности с принудительным удалением расплава. Первый, кто рассматривал эту задачу в приложении к изучению механизма плавления полимерной пробки в червячном экструдере, был Тадмор с сотр. [28—30]. Позднее Вермеулен [31] и Сандстром [32, 37] исследовали этот вопрос экспериментально и теоретически, Маунт [33] экспериментально определил скорость плавления, а Пирсон [34] дал теоретический анализ этой проблемы. Воспользуемся анализом Пирсона. Это выражение приближенное, так как с целью упрощения ис~ пользовался линейный температурный профиль, а не профиль, определяемый из уравнения (9.8-43). Уравнения, описанные выше, были применены для математического описания процесса плавления в червячном экструдере [29, 30], как показано в гл. 12. дере и в сосуде с мешалкой. Функция РВП в червячном экструдере имеет довольно малую ширину, такую же, как и при пробковом течении. Только 5 % объемного расхода задерживается в экструдере в течение времени, вдвое превышающего среднее время пребывания. Вульф и Уайт [43] с помощью радиоактивного трассера провели экспериментальную проверку расчетных значений функции РВП. Рис. 11.26 иллюстрирует прекрасное соответствие полученных авторами экспериментальных результатов с теорией. В работах [44, 45 ] был сделан подобный расчет функций РВП для экструзии неньютоновской степенной жидкости. Лидером и Тадмором [12] описан другой подход к оценке распределения деформаций, основанный на определении изменений во времени положения частиц жидкости в канале, разделенном на мелкие участки. Этот метод пригоден также для анализа пластицирующего экструдера. Результаты таких расчетов приведены на рис. 11.28. При больших скоростях вращения червяка происходит быстрое плавление полимера, и распределение деформаций оказывается подобным тому, какое наблюдается в экструзионном насосе. Увеличение скорости вращения червяка при постоянном объемном расходе приводит к увеличению противодавления. При этом происходит заметный сдвиг функции распределения деформаций в область более высоких значений деформации. И снова мы видим, что распределение деформаций в червячном экструдере довольно узкое. Следовательно, среднее значение деформации у [46] * может служить критерием смесительного воздействия. Средняя деформация пропорциональна величинам IIН, Qp/Qj и 0. Рис. 11.29 иллюстрирует зависимость у от угла винтовой нарезки червяка при различных значениях Qp/Qd- Пропорциональность средней деформации величине IIH установлена экспериментально, как было показано нами ранее при рассмотрении ФРД для случая течения между параллельными пластинами. Точно так же экспериментально было установлено, что средняя деформация возрастает при увеличении противодавления. Аналогичным образом установлены предельные значения угла нарезки червяка, Процесс пластикации в червячном экструдере В описанной конструкции длина канала ограничена периметром дисков. Здесь мы не можем изгибать канал и неограниченно увеличивать его длину, как в червячном экструдере. Однако можно использовать пакет последовательно соединенных дисков для наращивания давления. Блок параллельно расположенных камер обеспечивает большую гибкость процесса и увеличивает производительность. 12.5. Транспортировка гранул полиамида в червячном экструдере. Рассмотрим червяк диаметром 5,057 см с шагом ВИНТОЕОГО канала 5,08 см, диаметром сердечника 3,493 см и шириной гребня червяка 0,5 см; насыпная плотность 0,475 г/см3, коэффициент трения 0,25. Теоретический анализ литья под давлением включает все элементы анализа установившейся непрерывной пластицирующей экструзии, а кроме того, осложняется анализом неустойчивого течения, обусловленного периодическим вращением червяка, на которое накладывается его осевое перемещение. Для управления процессом литья под давлением важной является зона плавления в цилиндре пластикатора. Экспериментально показано, что механизм плавления полимера в цилиндре литьевой машины подобен пластикации в червячном экструдере [1]. На этом основана математическая модель процесса плавления в пластикаторе литьевой машины [2]. Расплав полимера скапливается в полости, образующейся в цилиндре перед червяком. Гомогенность расплава, полученного на этой стадии, влияет как на процесс заполнения формы, так и на качество изделий. В настоящем разделе рассматривается только процесс заполнения формы. Предполагается, что качество смешения и температура расплава остаются постоянными на протяжении всего цикла литья и не изменяются от цикла к циклу. В червячном экструдере происходят расплавление полимера, смачивание пигментных агломератов, их измельчение и диспергирование» По существу в конструкции первых червячных литьевых машин была реализована разновидность литья под давлением, известная в настоящее время под названием «интрузия»33. Интрузия — это процесс литья под давлением, при котором полость формы постепенно заполняется расплавом (термопласта или термореактивного материала), пластицируемым в червячном экструдере, под давлением, развиваемым экструдером. После заполнения полости формы червяк пластицирующего экструдера перестает вращаться и перемещается вперед подобно поршню обычной литьевой машины, создавая в форме давление запрессовки. Сравнение интрузии с режимом работы ранних машин показывает, что единственное их различие состояло в невозможности реализовать в ранних машинах последнюю фазу — фазу запрессовки.  Чередование мономерных Частичным омылением Червячном экструдере Четырехгорлую круглодонную Четвертичные соединения Четвертичных оснований Четвертичная структуры Четвертичную аммониевую Числителе приведены |
- |
Навигация