В материальном цилиндре червячной литьевой машины при транспортировке материала от бункера к соплу происходит его интенсивное перемешивание, расплавление, прогревание (рис. 5.17). Червяк может быть условно разделен на три зоны: зону загрузки, зону пластикации и зону дозирования.

Б зоне загрузки твердые частицы материала захваты­ваются нитками червяка и транспортируются вперед; коэффи­циент трения материала о стенки цилиндра должен превышать коэффициент трения материала о червяк. Условия транспор­тировки материала в зоне загрузки зависят от параметров чер­вяка, температур цилиндра и червяка, формы гранул, а также свойств полимерного материала. Для пластикации наиболее предпочтительны материалы, гранулы которых имеют хорошую сыпучесть и большую насыпную массу. Нпгб<. >шаи объемная производительность достигается прп к он чесы Л, цилиндричес­кой и. шар'юбрп-мн. Г? фо? vг, ч грщ-лл

У л-.-.- ;• .и. не т.; р.. материал перемешивается в результате смешения слоен. Производительность зоны загрузки зависит от параметров червяка—диаметра, глубины канала и угла подъ­ема винтовой линии. Увеличение диаметра червяка и глубины канала в зоне загрузки способствует повышению производи­тельности.

В зоне пластикации по мерс продвижения вдоль ци­линдра материал разогревается и размягчается (рис. 5.17, и). В этой зоне материал плавится и из твердого состояния пере­ходит в вязкотекучее. Здесь материал поначалу состоит одно­временно из твердых гранул и расплава.

При движении вдоль червяка в лоне пластикации иераенла - вившиеся частицы материала смешиваются с расплавившимися и вовлекаются вместе, с ними, в винтовое движение. Прежде всего расплавляется материал вблизи толкающей кромки пин­товой нарезки червяка. Остальная часть канала остается за­полненной гранулированным материалом. В следующих витках зона расплавленного материала в сечении канала увеличива­ется.

На рис. 5.17. б, в представлена схема расположения матери­ала в первых витках червяка в зоне пластикации. Около стен­ки цилиндра {зона 7) материал находится в расплавленном со­стоянии. Около передней толкающей кромки витка (зона II) происходит циркуляционное движение з расплавленном мате­риале. В зоне III поверхность гранул оплавляется, гранулы уплотняются, слипаются, частично расплавляются и включают­ся з циркуляционное движение. В зоне IV наряду с расплав­ленным материалом в канале червяка находятся твердые гра­нулы,

Воздух, поступающий с гранулированным материалом, ухо­дит через зазоры между гранулами и не проникает в расплав. Прн переработке порошкообразного материала процесс удале­ния воздуха затрудняется.

Размягчение материала сопровождается его уплотнением и межвнткоаом пространстве. В конструкции червяка предус­матривается сжатие материала на определенном участке чер­вяка (в зоне сжатия). Сжатие материала достигается измене­нием глубины канала при постоянном шаге или изменением шага при постоянной глубине канала.

В зоне доз и ров а н и я материал находится в полностью расплавленном (вязкотскучсм) состоянии (рис. 5.17. г). При нормальном режиме пластикации твердые гранулы до этой зоны не доходят. В этой зоне материал стабильно разогревает­ся и приобретает заданную температуру. В зоне дозирования движение материала носит сложный характер. Циркуляция расплава к каналах червяка создает условия для хорошего пе­ремешивания. Расплав подвергается интенсивным деформациям сдвига, способствующим выделению тепла. В зависимости от свойств перерабатываемого материала выбираются червяки с различными параметрами (глубина канала нарезки и шаг). В случаях, когда сдвиговые напряжения могут значительно ра­зогреть материал и вызвать его деструкцию, небольшое уплот­нение создается путем изменения шага червяка (а не глубины капала, как обычно). Величина деформаций сдвига зависит также от диаметра и частоты вращения червяка.

Суммарный поток материала в зоне дозирования складыва­ется из четырех потоков: основного — вызванного вращением червяка относительно поверхности цилиндра, обратного—воз­никающего под действием градиента давления (направленного вдоль канала червяка по направлению к бункеру), поперечно­го — возникающего в нормальном сечении канала червяка и обеспечивающего смешение материала, а также потока утечек между гребнями витка червяка и внутренней стенкой цилиндра.

Совокупность процессов, происходящих в каждой зоне, оп­ределяет производительность пластикатора и качество распла­ва. Изменением основных параметров процесса и подбором гео­метрических характеристик червяка можно регулировать про­изводительность пластикатора и достигать требуемых темпера­тур материала.

Основными факторами процесса пластикации являются па­раметры червяка (длина, диаметр, шаг, глубина канала), час­тота вращения червяка, давление пластикации. Эти факторы определяют производительность нластикационного цилиндра, температуру материала, точность набора порции. :

Пластикационная производительность — это количество пла - стнцированного материала, которое может подготовить инжек - ционная часть литьевой машины за 1 ч:

(?,■., = 3,6 Ур/^, (5.3)

где С,— пластикационная производительность, кг/ч; V — объем отлипки. см3: р — плотность, г/с. ч3; /„. время пластикация с.

Время пластикации может быть выражено через технологи­ческое время цикла, представляющее собой сумму времени вы­держки материала под давлением и времени охлаждения мате­риала в форме без давления. Продолжительность указанного технологического времени зависит от теплофизических свойств

материала, толщины изделия и режима переработки. Поэтому производительность машины является величиной переменной.

Для оценки общего влияния совокупности этих факторов, а также каждого из них в отдельности можно использовать опыт экструзии термопластов (см. гл. 4). Однако процесс пла- - етикацни пластмасс на литьевых машинах имеет некоторые особенности, которые следует учитывать.

Как it при экструзии, температура расплава определяется не только режимом работы внешних источников тепла (нагре­вателей цилиндра), по н тепловыделениями от внутреннего тре­пня, возникающего за счет сдвиговых деформаций материала. Поэтому температурные режимы в существенных пределах можно регулировать, изменяя температуру обогревателей и ча­стоту вращения червяка пластикатора.

В отличие от процесса экструзии процесс пластикации пла­стмасс в червячных нластикаторах литьевых машин является циклическим. Червяки пластикаторов, работающих в цикличес­ком режиме, отличаются от червяков экструдеров тем, что об­щая длина их (и. соответственно, длина каждой из зон) в среднем на -10—50% меньше. Это возможно за счет того, что средняя скорость движения материала в канале этих червяков из-за периодических выстоев меньше, чем при стационарном режиме. Рабочая длина червяка уменьшается при перемещении назад для набора порции материала. При этом производитель­ность червяка падает

Особенности процессов пластикации, происходящих в чер­вячных нластикаторах, существенно влияют на требования, предъявляемые к конструктивным параметрам пластикатора. Для обеспечения возможности регулирования параметров про­цесса пластикации частота вращения червяка должна плавно регулироваться, Ход червяка не должен превышать 10—15% его длины. Давление пластикации - ыкже должно плавно регу­лироваться. Наилучшнх результатов можно добиться в том случае, если режим давления пластикации при отходе червяка регулируется автоматически,