СУЩНОСТЬ ЭКСТРУЗИОННОГО МЕТОДА

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.