Дегазация

Дегазации осуществляется при помощи вентилируемого экструдера – такой экструдер имеет вентиляционное отверстие, расположенное в материальном цилиндре. Обязательным условием при дегазации является использование шнеков специальной конструкции – они необходимы, чтобы в экструдере возле вентиляционного отверстия находилась область с нулевым давлением. Процесс дегазации необходим, если в пластмассе достаточно в большом количестве содержатся летучие вещества, которые способны спровоцировать различные проблемы.  Чаще всего наличие в пластмассах летучих веществ приводит к образованию к экструдируемом изделии поверхностных дефектов, либо пор.

Очень часто процесс дегазации используется во время экструзии гигроскопических материалов, поскольку равновесное влагосодержание данных материалов превышает допустимый при экструзии уровень – для большинства пластмасс он составляет 0,1%. Для некоторых пластмасс данный уровень гораздо меньше равновесного влагосодержания.

В целом, для таких материалов предусматривается два варианта: предварительная сушка, либо удаление влаги при помощи вентиляционного отверстия. Отметим, что процесс сушки является весьма продолжительным:  в зависимости от типа пластмассы, может потребовать 4-40 часов. При этом удаление влаги непосредственно в экструдере через вентиляционное протекает гораздо быстрее – это объясняется высокими температурами внутри экструдера.

Следует отметить, что существует некоторое количество гигроскопических полимеров, которые очень плохо подвергаются вентилированию. Например, некоторые полимеры под воздействием повышенных температур, а также при наличии влаги, подвержены быстрой деструкции (сложный полиэфир). Сам процесс деструкции под воздействием влаги  называют «гидролизом». Процесс вентилирования таких материалов для удаления избытки влаги обязательно повлечет к деструкции материала (в той, либо иной степени). Поэтому перед экструдированием сложный полиэфир, как правило, подвергают сушке. Для данного материала не применяется процесс дегазации для удаления через вентиляционное отверстие влаги во время протекания самого процесса экструзии. Также высокую чувствительность к гидролизу проявляют такие полимеры, как нейлон (полиамид), полиуретан, поликарбонат.

В вентилируемых экструдерах, как мы уже говорили, необходимо применение шнеков специальной конструкции, создающих вблизи вентиляционного отверстия область с нулевым давлением – такие конструкции шнеков называются двухступенчатыми. Возникновение области с нулевым давлением достигается благодаря наличию перед вентиляционным отверстием зоны дозировании (неглубокой), а также применению зоны дегазации, обладающей большой глубиной межвиткового канала внизу вентиляционного отверстия. Сразу после зоны дегазации находится короткая зона сжатия, после которой следует вторая зона дозирования (зона нагнетания).

Зона питания, первая зона сжатия и первая зона дозирования составляют первую ступень шнека. Зона дегазации, вторая зона сжатия и зона нагнетания – вторая ступень шнека. Чтобы обеспечить заданные параметры функционирования шнека, важно, чтобы перемещающая способность в зоне нагнетания шнека была больше, чем в зоне дозирования. Зона дозирования должна определять скорость процесса экструдирования, выступая в качестве динамической заглушки. В данном случае зона дегазации шнека будет заполняться лишь частично, благодаря чему вентилирование будет происходить требуемым образом. Если же зона дегазации будет полностью заполнена, вероятно вытекание пластмассы через вентиляционное отверстие – данное явление принято называть вентиляционным потоком.

Очень важно, чтобы межвитковый канал шнека под вентиляционным отверстием заполнился пластмассой лишь частично, как для одношнековых, так и для двухшнековых экструдеров.

При этом расплав полимера должен передвигаться исключительно на передней нагнетательной части витка шнека. Тольк в том случае, если данное условие будет выполняться, можно гарантировать отсутствие давления в области вентиляционного отверстия. Если же в области вентиляционного отверстия будет наблюдаться повышение давления, тогда расплав станет вытекать через вентиляционное отверстие – получиться вентиляционный поток. Данная проблема является весьма актуальной для вентилируемых экструдеров.

Вентиляционный поток будет наблюдаться в том случае, когда скорость перемещения второй ступени шнека не соответствует скорости перемещения первой ступени. То есть, вентиляционный поток происходит тогда, когда первая ступень нагнетает больше материала, чем может принять и перенести вторая ступень шнека. Такая ситуация может произойти только в случае неправильной конструкции шнека. Также вентиляционный поток может наблюдаться в случае, если экструдера установлена экструзионная головка, обладающая высоким гидравлическим сопротивлением. Давление расплава в экструзионной головке создается только на 2-й ступени шнека, поскольку в зоне дегазации установлено меньшее значение. Как результат, высокое значение давление расплава в экструзионной головке уменьшает нагнетательную способность второй ступени, не оказывая при этом никакого влияния на величину нагнетательной способности первой ступени.

В случае увеличения давления материала в экструзионной головке можно достичь точки, в которой нагнетательная способность второй ступени уменьшится до показателей нагнетательной способности первой ступени. Такое давление будет выступать критическим для вентиляционного потока материала в экструзионной головке. В случае дальнейшего увеличения давления в экструзионной головке будет наблюдаться вентиляционный поток. Значение критического для вентиляционного потока давления материала в экструзионной головке зависит от конструкции шнека, свойств текучести пластмассы, а также эксплуатационных режимов самого процесса переработки.

Яндекс.Метрика