Расширенное руководство по полимерам. Производство пластиков. Фундаментальные основы. Часть 8

Зона измерения: этот участок представляет собой относительно неглубокую часть шнека на выпускном конце с постоянной глубиной, и отвод, который перемещается на 3 или 4 прохода. Доступно множество различных конструкций винтов для достижения желаемой производительности для различных обрабатываемых пластиков. Общими признаками, общими для всех винтовых пластификаторов, являются винты с соответствующими цилиндрами, которые имеют по меньшей мере один входной патрубок бункера для пластмасс и одно выпускное отверстие для выхода расплава. Существенным фактором является взаимодействие вращающихся полостей шнека и неподвижной стенки цилиндра.

Если пластик нужно смешивать и транспортировать, трение должно быть низким на поверхности винта, но высоким на стенке цилиндра. Если этот основной критерий не будет соблюден, материал может вращаться с помощью винта, вообще не перемещаясь в осевом направлении и наружу через матрицу / форму. Зазор между винтом и стволовой частью обычно очень мал. В выходной зоне поверхности шнека и цилиндра обычно покрыты расплавом, а внешние силы между расплавом и стенками шнекового канала не влияют на процесс, за исключением случаев обработки материалов с очень высокой вязкостью, таких как жесткий ПВХ (поливинилхлорид) и UHMPE (сверхвысокомолекулярный полиэтилен). На поток расплава в выходной секции влияет коэффициент внутреннего трения (вязкость), особенно когда матрица / пресс-форма обеспечивают высокое сопротивление течению расплава.

Постоянно вращающийся шнек пропускает пластик через нагреваемый цилиндр, где он нагревается до нужного температурного значения и смешивается в однородный расплав. Вращение вызывает перемещение вперед. Это основной процесс, приводящий к нагреванию пластика после того, как происходит начальный пуск в цилиндре. Конструкция шнека важна для получения желаемых свойств смешивания и расплава, а также скорости выхода и температурного допуска. Как правило, большинство машин используют один винт дозирующего типа с постоянным шагом для работы с большинством пластиковых материалов. Большая часть энергии, которую винт передает пластиковому материалу, происходит посредством сдвига. Скорость пластика относится к сдвиговому действию между двумя поверхностями, движущимися относительно друг друга. Этими поверхностями являются внутренний диаметр стволовой части и диаметр основания винта.

До 1960-х годов термореактивные материалы (реактопласты) формовались в основном с использованием прессов для сжатия. В то время были разработаны шнековые инжекционные машины с модификациями для обработки реактопластов. Эти модификации включали: сжатие от низкого до нулевого уровня для глубины винтов, более глубоких каналов, винтов с короткой длиной, конструкцию из инструментальной стали, охлаждение шнека с помощью теплоносителей и спиральные спускные отверстия вместо обратных клапанов. Обычно подаваемый пластик течет самотеком (контролируется по весу) из загрузочного бункера вниз в горловину цилиндра пластификатора. Принимаются специальные меры и задействуются устройства, используемые для пластиков, чтобы пластик мог легко течь и не вызывал закупорки оборудования (перекрытие или затвердевание, в результате чего пластик не протекает через бункер).

Обязательное начальное условие заключается в том, чтобы пластик находился в твердом состоянии с температурой ниже точки плавления. Когда винт поворачивается в нагретом цилиндре, пластик попадает в его канал. Во время пластификации в пластике развиваются силы трения, так что расплав движется вперед по направлению к кристаллизатору. Действие, при помощи которого выталкиваются твердые частицы вперед в секции подачи одношнекового экструдера, выдувной или инжекционной машины, всегда было одной из самых слабых характеристик этих машин.

Это прямое усилие подачи около загрузочного бункера часто слабое и неустойчивое и классифицируется как не положительное. Оно может быть настолько незначительным, что конкретная комбинация шнека / цилиндра может требовать определённую добавку для измельчения или какую-то одну форму исходного материала или чаще всего только одну группу пластмасс. Выталкивающее действие приводит к неравномерной подаче, что, в свою очередь, приводит к снижению производительности, неравномерному выходу (скачкам) и низкому качеству продукта. В следующих частях продолжим о проблемах с оборудованием для переработки полимерного расплава.