ЧЕРВЯЧНЫЕ МАШИНЫ
Червячные машины - один из наиболее распространенных видов оборудования, используемого в промышленности производства и переработки полимерных материалов. В различных отраслях промышленности эти машины иногда называют экструдерами, шприц-машинами, червячными пластикаторами и т. д., причем, как правило, каждое из этих названий связано с каким-либо конкретным направлением их применения. Например, при производстве и переработке резиновых смесей их называют шприц-машинами. Область применения червячных машин достаточно широка и определяется теми процессами, которые могут быть реализованы в их рабочих органах.
Главные рабочие органы червячной машины - полый цилиндр и вращающийся в нем червяк. Основной процесс, происходящий во всех червячных машинах, - это транспортирование материала вдоль винтового канала, образованного внутренней поверхностью цилиндра и нарезкой червяка. Транспортирование, как правило, сопровождается интенсивным деформированием материала и развитием давления в винтовом канале. Одновременно с транспортированием в канале могут протекать самые различные процессы: смешение компонентов материала, обусловленное его деформированием; нагрев материала за счет превращающейся в тепло работы деформирования или за счет тепла, поступающего от цилиндра, снабженного нагревателями; переход материала из твердого в вязкотекучее состояние за счет нагрева; инициированные нагревом различные химические реакции в материале; уплотнение и монолитизация рыхлых сыпучих материалов вследствие развивающегося давления; удаление из материала какого-либо из компонентов например, отжатие под действием давления влаги из каучука или регенерата, удаление растворенных в расплаве полимера газообразных веществ).
Червячная машина работает, как правило, совместно со сменным инструментом (экструзионной головкой), устанавливаемым на выходе из отверстия цилиндра. Материал продавливается через каналы экструзионной головки под действием давления, развивающегося в канале червяка. Основные функции головок состоят в следующем: придание непрерывно выдавливаемому из головки материалу конфигурации будущего изделия или полуфабриката; наложение слоя материала на какой-либо сердечник, протягиваемый через головку; фильтрация материала (очистка его от инородных твердых включений). Многие головки выполняют одновременно две или три функции.
Иногда червячная машина не имеет головки. В этом случае она нагнетает материал в промежуточную емкость, откуда он периодически отбирается для формования в изделия, например, методом прессования.
Благодаря отмеченному многообразию процессов, которые могут быть осуществлены в экструзионных машинах, они используются на всех основных стадиях производства полимерных материалов и изделий из них: при получении полимеров, при приготовлении композиционных материалов на основе полимеров и олигомеров, при формовании полуфабрикатов и изделий из этих материалов.
При получении полимеров червячные машины (экструдеры) устанавливают на выходе из трубчатых реакторов или полимеризационных колонн. В этом случае экструдер используется для удаления расплава из остаточного мономера и подачи его в гранулирующую головку.
При приготовлении композиционных материалов экструдер чаще всего используется как смеситель, осуществляющий введение в полимер красителей, стабилизаторов, пластификаторов, наполнителей и про-чих добавок, а также грануляцию получаемого композиционного материала. Таково использование червячных машин при производстве реактопластов и резиновых смесей. В резиновой промышленности они используются также для пластикации каучука, фильтрации и грануляции резиновых смесей, девулканизации резины и обезвоживания регенерата.
При формовании полуфабрикатов и изделий червячные машины используются прежде всего для пластикации материала, т. е. для перевода его в вязкотекучее состояние путем нагрева.
При экструзионном методе формования изделий экструдеры выполняют функции пластикатора и насоса, непрерывно продавливающего полученный в винтовом канале расплав материала через головку. Экструзионным методом получают изделия и заготовки с различной конфигурацией поперечного сечения и любой длины, наносят изоляцию на провода и кабели, покрытия на строительные профили из дерева и металла, получают трубы, листы, пленки и волокна. В резиновой промышленности этот метод используется также для производства заготовок протекторов, камер и ободных лент пневматических шин, для обрезинивания проволоки и т. д.
При экструзионно-выдувном методе формования функции экструдера те же, что и при экструзионном; назначение его в этом случае - получить трубчатую заготовку расплава для последующего формования из нее изделия.
. При формовании изделий методами прессования и литья под давлением, червячные машины выполняют функции пластикатора и дозатора, подготавливающего для последующего формования дозу расплава с заданными температурой и массой.
Червячные машины чаще всего не эксплуатируются самостоятельно, а входят в состав специали-зированных агрегатов, состоящих из ряда машин, работающих согласованно. Например, агрегат для произ-водства листов включает в себя помимо экструдера каландр, а также отрезное и транспортирующее устройство. В литьевом методе формования червячный пластикатор-дозатор не я.вляется самостоятельной машиной, а входит в состав литьевой машины в качестве одной из сборочных единиц.