Течение расплава через формующую оснастку

Расплав вращающимся шнеком продавливается через решетку, к которой прижаты металлические сетки. Сетки фильтруют, гомогенизируют и создают сопротивление расплава, на них теряется часть давления. На сетках задерживаются порции полимерного расплава, имеющие большую вязкость, и достигают необходимой температуры; сетками задерживаются сверхвысокомолекулярные фракции полимера.

После прохождения сеток гомогенизированный расплав под остаточным давлением продавливается в формующую оснастку, и, приобретая определенный профиль, выходит из фильерной части головки. Фильера придает расплаву полимера необходимую форму. При прохождении расплавом формующей оснастки наблюдается эффект разбухания: как правило, поперечное сечение экструдата несколько больше поперечного сечения фильеры, что объясняется изменением распределения скоростей материала по поперечному потоку. Скорости у стенок фильеры меньше, чем скорость в центре из-за наличия пристенного трения, создающего напряжение между соседними слоями. После выхода материала из фильеры трение на его боковой поверхности отсутствует, скорости выравниваются под действием ранее возникших напряжений в материале. Выравнивание скоростей сопровождается перемешиванием слоев полимера вследствие восстановления высокоэластичных деформаций, из-за чего происходит расширение поперечного сечения.

Раздув, вытяжка и охлаждение заготовки-рукава

Выходящая из фильеры под небольшим давлением заготовка охлаждается воздухом, вытягивается по длине тянущими валками и раздувается по ширине воздухом, подаваемым внутрь рукава. Процесс деформирования рукава происходит в интервале между головкой и линией кристаллизации, а охлаждение происходит вплоть до сжатия тянущими валками. Таким образом, до линии кристаллизации происходит разбухание экструдата относительно размера кольцевого зазора, растяжение и раздув трубчатой заготовки, охлаждение расплава, кристаллизация (для кристаллических полимеров).

Вытяжка и раздув рукава приводят к уменьшению толщины заготовки и к ориентации макромолекул в пленке, что, в свою очередь, увеличивает её прочность. Количественно раздув характеризуется степенью раздува ε_Р, определяемой как отношение диаметра раздутого рукава к диаметру рукава, выходящего из кольцевого зазора пленки и степенью вытяжки, рассчитываемой как отношение скорости движения пленки после тянущих валков к скорости движения экструдата из головки.

Большая часть вытяжки в продольном направлении реализуется ближе к формующей части головки, а раздува – ближе к линии кристаллизации.

Так как раздув и вытяжка возможны лишь до тех пор, пока полимер находится в вязкотекучем состоянии, то для ограничения степени вытяжки и степени раздува можно изменять скорость кристаллизации и высоту лини кристаллизации. Это достигается изменением интенсивности охлаждения формуемого рукава. Охлаждение рукава не имеет специфических особенностей и может рассматриваться как обычный теплообмен.

Конструктивные особенности используемого для экструзии полиэтиленовой пленки оборудования

При экструзии полиолефинов используют одношнековые экструдеры с отношением длины червяка к диаметру не менее от 15:1 до 33:1, рекомендуемое значение составляет 24:1. Использование длинных шнеков устраняет пульсацию расплава и улучшает гомогенизацию компонентов перерабатываемое смеси (полимера и технологических добавок) Зазор между гребнями шнека и внутренней поверхностью цилиндра выбирают в интервале 0,125-0,375мм. Для экструзии пленок рекомендуется степень сжатия примерно 3:1. Большая сила сжатия дает высокий внутренний нагрев, хорошее перемешивание смеси и отвод воздуха, захваченного расплавом [10]

Для экструзии полиэтилена рекомендуется использовать шнек с уменьшающимся шагом нарезки [11]Его конструкция схематически изображена на рисунке 1.3

Рисунок 1.3–Шнек для экструзии полиэтилена

Экструзия полиэтилена производится па экструдерах с несколькими зонами обогрева и независимой регулировкой температур. Температура в экструдере постепенно повышается в направлении от входа в машину к выходу из нее. В экструдер загружается холодный полиэтилен во избежание образования сводов в бункере. Рекомендуемые температуры по зонам цилиндра при экструзии пленки из ПЭВП приведены в таблице 1.1

Таблица 1.1–Температурные режимы экструзии полиэтиленовой пленки [1]