3. Фактори, які впливають на екструзію гумової суміші. Напір, противоток, потік втрати. Параметри геометрії черв'яка.

Конструктивные характеристики: число и диаметр червяков, отношение ра­бочей длины червяка к диаметру, степень сжатия материала по длине червяка, характер (ступенчатое или бесступенчатое) и диапазон регулирования частоты вращения червяка.

На выходе из профилирующего канала происходит усадка. Для профилей сложного сечения усадка по ширине профиля различна вследствие различия скоростей шприцевания через различные сечения выходного от­верстия. При конструировании это исправляют разгрузочными окнами. Коэффициент трения полимера о поверх­ность червяка должен быть малым, а о стенки цилиндра большим. Поэтому червяки необходимо полировать. Если это условие не выполняется, может происходить вращение материала вместе с червяком и скольжение по корпусу без всякого осевого переме­щения с нулевой производительностью.

На экстру­зию влияет температура. В выдавливающей зоне, где разогре­тый материал находится в вязкотекучем состоянии, он подвергает­ся действию противоположных факторов. Так называемое вынуж­денное движение (напор) возникает вследствие вращения червяка; обратное движение, или противоток, — появляется из-за наличия давления в конце зоны выдавливания (перед головкой). Противо­ток велик при экструзии нагретых материалов малой вязкости. При шприцевании заготовок из резиновых смесей противоток может быть незначительным. К противотоку присоединяется поток утечки через зазор между внутренней по­верхностью цилиндра и гребнем червяка. Этот зазор должен не превышать 0,08. Большой зазор может су­щественно не сказаться на производительности машины, но вызы­вает брак заготовок из-за подвулканизации резиновой смеси, по­павшей в зазор.

Если шаг нарезки червяка t, угол подъема винтовой линии φ, наружный диаметр червяка D, то

t=π(D-2δ)tgφ

При ширине канала ω для червяка, имеющего i заходов, получим: i(ω+s)=t cosφ

s – толщина гребня червяка

Если трением о червяк пренебречь, компонента Vz вектора скоро­сти V в направлении z будет: V_z = Uc cosφ = πDn cosφ

где Uо—компонента вектора скорости в плоскости вращения (перепенд. к направлению l).

Аналогично V_l в осевом направлении при одномерном потоке равно:

V_l = Vz sinφ = Uc cosφ sinφ

Пренебрегая δ получим: ω = (t/i-e) cosφ = πD(1-ie/t) sinφ/i

Если противодавление, создаваемое головкой, отсутствует, то вынужденный поток определяет производительность машины.

При постоянной глубине и ширине канала и постоянной температуре мате­риала производительность Qd выражается формулой: Qd = An

где Qd — расход, определяемый вынужденным потоком; А — постоянная, завися­щая от геометрии экструдера; п — частота вращения червяка.

Такой расход не зависит от вязкости и реологических свойств материала.

В противном случае в материале возникает противоток. И полимер начинает пере­мещаться в зазорах между гребнем нарезки червяка и корпусом (поток утечки) в направлении, обратном вынужденному потоку.

Противоток изменяет профиль скоростей в канале и приводит к увеличению интенсивности циркуляции поперек канала; никакого течения материала назад фактически не возникает. Поэтому такой противоток называют «кажущимся». «Производительность» противотока: Qp = BΔP/ηэф

где В — постоянная, зависящая от геометрии червячной машины; ΔР — градиент давления в головке или корпусе; ηэф — эффективная вязкость полимера.

Интенсивность потока утечки также пропорциональна ΔР и обратна вязкости.

Суммарная производительность: Q_∑ = Qd – Qp - Qут

Поток утечки с не­изношенными червяками, а также при переработке высоковязких материалов, невелик и может не учи­тываться. Тогда: Q_∑ = An - BΔP/ηэф

При свободном выходе производительность равна An с повышением противодав­ления она уменьшается. Интенсивность снижения производитель­ности при повышении давления определяется отношением B/ηэф. Увеличение скорости вызывает смещение характеристики червяка вверх, а увеличение глубины канала, так же как и повышение температуры, повышает крутизну кривой. Это обусловлено тем, что с увеличением глубины канала вынужденный поток возрастает, но медленнее, чем возрастает противоток.