Зона дозирования (III)

Продвижение гетерогенного материа­ла (расплав, частички твердого полимера) сопровождается выде­лением внутреннего тепла, которое является результатом интен­сивных сдвиговых деформаций в полимере. Расплавленная масса продолжает гомогенизироваться, что проявляется в окончатель­ном плавлении остатков твердого полимера, усреднении вязкости и температуры расплавленной части. В межвитковом пространст­ве расплав имеет ряд потоков, основными из которых являются продольный и циркуляционный. Величина продольного потока (вдоль оси шнека) определяет производительность экструдера Q, а циркуляционного — качество гомогенизации полимера или сме­шения компонентов. В свою очередь, продольный поток склады­вается из трех потоков расплава: прямого, обратного (по шнеку) и потока утечек.

На рисунке 4 показаны эпюры распределения скоростей пря­мого (а), обратного (б) и результирующего (в) потоков расплава в межвитковом пространстве шнека. Если бы не было сопротивле­ний потока (например, при отсутствии сеток и головки), то рас­пределение скоростей V результирующего потока изобразилось бы рисунке 4, а: у поверхности шнека V— max, у неподвижной по­верхности цилиндра V= 0.

Рисунок 4 - Эпюры скоростей расплава:

а — прямой поток; б — обратный поток; в — результирующий поток;

h — расстояние между движущейся (шнек) и неподвижной (цилиндр) поверхностями.

При наличии сеток, оснастки, трения о поверхность цилиндра и шнека создается обратный поток, или противоток (рис. 4, б). Результирующий поток, изображенный на рисунке 4, в, представ­ляет собой сумму эпюр, приведенных на рисунке 4, а и б. При от­сутствии сопротивления расплава (сняты головка, сетки) давле­ние чуть больше атмосферного; при максимальном сопротив­лении (заглушка вместо головки) давление максимально, а величины прямого и обратного потоков равны.

α = ; β = ; γ = ,

здесь D — диаметр, L — длина, h — глубина нарезки; φ — угол подъема винтовой линии шнека; δ — зазор между гребнем и поверхностью цилиндра; е — ширина гребня шнека.

Рисунок 5 - Зависимость производитель­ности Q от давления Р расплава на вы­ходе из экструдера: 1,2 — характеристики шнека; 3 — характе­ристика головки;

а и б — рабочие точки.