Рассмотрим процессы, протекающие в полимерном материале в цилиндре экструдера и обусловливающие переход твердого тер­мопласта в однородный расплав.

На рис. 4.6 изображена схема одночервячного экструдера. В загруженный бункер 2 засыпается гранулированный термо­пласт, который захватывается витками вращающегося червя­ка 3. По мере продвижения материала вдоль цилиндра 7 гра­нулы нагреваются от соприкосновения с горячей стенкой ци­линдра, получающей тепло от электронагревателей 4, и посте­пенно переходят в расплав. Кроме того, размягченные гранулы подвергаются действию сдвиговых сил, возникающих при вра­щении червяка. Выделяемое при этом, за счет внутреннего тре­ния тепло повышает температуру материала и способствует окончательному переходу твердого полимера в расплав. Обра­зовавшийся расплав гомогенизируется червяком, продвигается вдоль цилиндра, проходит через пакет сеток $ и поступает в формующую головку 6j назначение которой —+ придать распла­ву определенный профиль. Сетки и головка оказывают сопро­тивление потоку, благодаря чему достигается необходимая од­нородность расплава по вязкости и температуре.

В работающем экструдере различают три потока материала в цилиндре: прямой лоток; обратный поток (противоток); поток утечки. Взаимодействие этих потоков определяет общий поток расплава и, следовательно, производительность экструдера.

Рассмотрим природу этих потоков (рис, 4.7).

Прямой поток возникает за счет воздействия стенок винто­вого канала вращающегося червяка на расплав, заставляя его двигаться вдоль цилиндра а сторону формующей головки. Если бы на пути расплава в цилиндре не было препятствий э виде сеток и головки, то в канале червяка существовал бы один прямой поток и профиль скоростей соответствовал бы показан­ному на рис. 4.7, а. Из рисунка видно, что скорость изменяется от кулевого значения около внутреннего диаметра червяка до максимального значения у стенки цилиндра.

Рис. 4.6. Схема «диичериячноги экструдера:

/ ■- up и под: 2 - - погрузочная аоронка;

И — че;ш*|К; 4 — >лс к трил .предатели; .» - пакет ittok: € голонха; 7 - цк*

■¥1ТНДР

Основными параметрами, определяющими объемный рас­ход— производительность прямого потока, являются: глубина и ширина канала, диаметр червяка и частота его вращения.

Обратный поток (противоток) связан с сопротивлением, ока­зываемым прямому потоку сетками и головкой. При этом со­здается впечатление, что возникает поток расплава, движущий­ся в обратном направлении, хотя в действительности течения расплава в обратном направлении не происходит, а противоток представляет собой ограничение прямого (вынужденного) по­тока (рис. 4.7,6). Величина противотока достигает максималь­ного значения при закрытом выходе (рис. 4.7, в). Па величину обратного потока влияют н основном следующие факторы: глу­бина капала, диаметр червяка, вязкость расплава и давление а головке.

Поток утечки также связан с наличием перепада давления вдоль актового канала и возникает между гребнями витков червяка и внутренней поверхностью цилиндра. Обычно ради­альный зазор между гребнями витков и цилиндром очень мал и составляет не более 0,15 мм. Поэтому поток утечки много меньше, чем прямой и обратный потоки.

Рассмотренная здесь качественная картина движения мате­риала в цилиндре экструдера будет использована при анализе уравнения производительности машины.