Фізична модель процесів, що протікають у черв'ячному пресі.

Розглянемо черв’ячний прес холодного живлення, який живиться гранулами полімеру. Фізична модель процесу, що протікає в черв'ячному пресі представлена на рисунку 4.2. В міру переміщення гранул вздовж циліндра преса, можна виділити три функціональні зони:

– зона живлення, де полімер рухається у твердому вигляді;

– зона плавлення, у якій з’являються дві фази потоку (твердий полімер і розплав);

– зона гомогенізації (дозування), де полімер рухається у вигляді тільки розплаву.

Оскільки різкого переходу від зони до зони не має, то між цими зонами існують перехідні області.

1 – воронка, 2 - черв'як, 3 – циліндр, 4 – активна сторона витка, 5 - пасивна сторона витка

Рисунок 4.2 – Фізична модель процесу, що протікає в черв'ячному пресі

Гранульований полімер, що надходить із завантажувальної воронки 1, захоплюється черв'яком 2 і переміщується вздовж циліндра 3. Оскільки канал черв'яка заповнений гранулами цілком, то внаслідок існування сил тертя об стінку циліндра і об черв'як, вже в перших витках відбувається стиснення гранул і підвищення тиску. На поверхнях тертя виділяється теплота, тому зона живлення охолоджується водою, щоб у ній не утворився передчасно розплав.

Коли полімер виходить за межі охолодження зони живлення, то внаслідок теплоти тертя та зовнішніх нагрівачів, практично відразу, біля стінки циліндра утворюється плівка розплаву. Сухе тертя гранул, що має місце в зоні живлення, переходить у в’язкістне тертя, утворюється плівка розплаву, яка прилипає до стінки циліндра, і її швидкість на поверхні стінки дорівнює нулю. Зсув відбувається вже в самій плівці розплаву. Через те, що зсув в масі розплаву викликає дисипацією енергії, то плівка розплаву прогрівається і стає джерелом теплоти дисипації.

Спочатку розплав заповнює простір між гранулами. Коли товщина плівки перевищить проміжок між стінкою циліндра і гребенем витка черв’яка, гребень починає зрізати розплав зі стінки циліндра – з цього моменту закінчується коротка перехідна область між зонами живлення та плавлення.

Плівка розплаву зрізується штовхаючою (активною) стороною витка 4, і цей розплав утворює зону плавлення. Плівка розплаву рухається вздовж активного гребня витка, її товщина дуже мала, і в ній відбувається інтенсивна дисипація.

Зона розплаву 3 характеризується підвищеним тиском, що сприймає нерозплавлений полімер між стінкою циліндра і пасивною стороною витка 5. Відбувається процес плавлення і зрізанням розплаву зі стінок циліндра, що відрізняється високою інтенсивністю.

Поступово частка розплаву підвищується, а твердого полімеру – зменшується. Настає момент, коли залишки полімерної пробки руйнуються, і часточки що не розплавилися змішуються з розплавом. Робота механізму плавлення закінчується. З цього моменту починається перехідна область між зонами плавлення і гомогенізації, що закінчується тоді, коли залишки розплаву майже цілком розплавляються.