Получение изделий из пластика на экструдере

Экструзионные машины с числом шнеков более одного подразделяются на два типа: с последовательным или параллельным рас¬положением шнеков. Последние могут быть с незацепляющимися или зацепляющимися шнеками, одинаковой или различной длины. Незацепляющимся шнеки могут иметь также и различные диаметры; цилиндры и шнеки изготавливаются как с равными по длине диаметрами, так и конусными. В зависимости от требований к качеству смешения компонентов и их природы винтовая нарезка шнеков может прерываться и в этих местах иметь на валу специальные насадки либо отрезки с обратной нарезкой винта. В этом случае создаются интенсивные противотоки расплава полимеров. Выпускаются машины, в которых цилиндр имеет специальные канаты (как у мясорубки). Конструктивно экструдеры выполняются с горизонтальным или вертикальным расположением шнеков. Все перечисленные модификации машин применяются для переработки, смешения гранулированных и порошкообразных компонентов пластмассы, а также для получения изделий из полимеров с недостаточной термостабильностыо, например из ПВХ. Так, для получения изделий из ПВХ применяют экструдеры с зацепляющимися шнеками, так как в этом случае при экструзии не происходит застоя материала, шнеки самоочищаются, обеспечивают постоянство объемной и весовой производительности. Процесс экструзии на машинах с последовательным расположением шнеков иллюстрирует схему каскадной технологии переработки пластмасс. В этих машинах каждая часть звена выполняет свою функцию автономно для зон I, II и III одношнекового экструдера. В этом случае возможно менять длину отрезков шнека, выполняющих функции I—III технологических зон, подбором типа соответствующего звена каскада. Имея довольно небольшой набор по длине и конструкции шнеков с цилиндрами, можно составлять агрегаты необходимой длины, диаметра и других геометрических размеров шнеков и цилиндров. Наибольшее распространение получили двухшнековые экструдеры. Процесс экструзии материала на них имеет существенные отличия от процесса экструзии на одношнековой машине. В машинах с незацепляющимися шнеками значительно усилен эффект смешения компонентов, гомогенизации расплава. Такие экструдеры используют также как непрерывные смесители для получения многокомпонентного полимерного материала. В машинах с зацепляющимися шнеками смесительный эффект минимален, но исключительно точны дозировка и подача расплава. Такие машины не имеют застойных зон расплава, их применяют для экструзии порошкообразных, нетермостойких пластмасс (ПВХ и др.). Рассмотрим процессы, происходящие при переработке на двухшнековом экструдере с зацепляющимися шнеками, Большое значение для питания машин порошкообразным сырьем имеет направление вращения шнеков. При однонаправленном вращении шнеков с одинаковыми углами нарезки питающим является лишь один из шнеков. Второй шнек своим вращением способствует лучшему заполнению нарезки первого. Не исключено, что некоторая часть материала, проходя в зазор между нарезкой и гребнем шнеков, увлекается вторым шнеком. При встречном вращении шнеков условия захвата порошкового материала наиболее благоприятны. Материал захватывается шнеками, уплотняется и подается вперед в уплотненном виде. Материал не прилипает к шнекам, так как не может вращаться на них, При таком движении шнеков возникают значительные распорные усилия, прижимающие шнеки к стенкам цилиндра. Способ применяют при переработке "мягких" порошков и других сыпучих веществ. При противоположном вращении шнеков условия захвата порошка резко меняются, так как шнеками захватывается та часть материала, которая заполняет углубления нарезки, примыкающие к стенкам цилиндра. Для рыхлого, плохосыпучего материала при таком вращении шнеков снижается производительность машин, так как условия захвата для каждого шнека такие же, как и для одношнековой машины. При противоположном вращении шнеков один из них должен быть с лево-, а другой — с правосторонней нарезкой винтовой части. Условия продвижения материала по длине шнеков. Движение материала в экструдере с зацепляющимися шнеками характеризуется отсутствием перетекания расплава из кольцевого пространства одного шнека в пространство другого. Материал движется отдельными дозированными порциями, равными объему межвиткового пространства. Поэтому в двухшнековых экструдерах с зацепляющимися шнеками смесительный эффект минимален, но максимальна объемная точность поступления расплава в формующую головку. Часть материала, проникающая в зазор между впадиной и гребнем другого шнека, интенсивно перетирается, происходит се локальный разогрев. По мере продвижения материала к головке шнек начинает работать как винтовой дозирующий насос. Продвижение расплава за один обо рот шнеков приблизительно равно шагу шпека. Из-за этого нет смысла иметь конструкции машин с большой величиной L/D. Большинство двухшнековых машин имеет L/D = 12*15. Двухшнековые экструдеры применяю для производства труб, профилей из ПВХ и других полимеров. В этих машинах шнеки вращаются в противоположные стороны. В четырехшисковых экструдерах шнеки вращаются попарно в противоположные стороны. Эти машины обладают большой емкостью материального цилиндра, обеспечивают хорошее перемешивание и гомогенизацию композиций. Двухкаскадные, последовательно расположенные двухшнековые экструдеры позволяют отделить стадии смешения и пластикации от дозирования расплава и управлять этими стадиями, что расширяет возможности варьирования технологических параметров каждой технологической стадии. На подобных машинах производят трубы из непластифицированного ПВХ диаметром до 400 мм и толщиной стенки до 30 мм.