Чистота помещений

изменением геометрии нарезки шнека (исключением многогребневой геометрии в зоне питания; использованием гребней с большим радиусом торца по всему шнеку, исключением направляющего короткого гребня в зоне питания.)

•

Увеличение трения на поверхности материального цилиндра обеспечивается:

• регулировкой температуры материального цилиндра;

• увеличением шероховатости внутренней поверхности цилиндра;

• нарезкой канавок на внутренней поверхности цилиндра.

•

Существует два источника нагрева при пластикации. Первый — нагрев от электро­нагревателей, расположенных вдоль материального цилиндра; второй — за счет об­разования тепла при трении и вязком течении полимерного материала. Нагрев за счет трения происходит при скольжении частиц пластмассы по металлической по­верхности или друг по другу. Нагрев за счет вязкого течения возникает в основном в расплаве полимера при сдвиговых нагрузках из-за вращения шнека. Скорость сдвига является мерой сдвигового воздействия на расплав. В узле пластикации при­мерная скорость сдвига в канале шнека равна отношению тангенциальной скорости вращения шнека к глубине канала. Скорость сдвига в узле пластикации возрастает при увеличении частоты враще­ния шнека.

В результате высокой вязкости расплава в полимерном материале зачастую об­разуется значительное количество тепла. Это особен­но справедливо при высокой частоте вращения шнека. По мере увеличения частоты вращения шнека вклад нагрева за счет вязкости растет, а вклад нагревателей матери­ального цилиндра снижается. Теплообразование за счет сдвига и вязко­сти является фактически преобразованием механической энергии привода шнека в тепловую, что приводит к росту температуры полимерного материала.

Процесс плавления материала начинается с достижения полимером температуры плавления. Плавление обычно начинается на поверхности материального цилиндра на расстоянии примерно 5 диаметров от отвер­стия питателя. Сначала на поверхности ци­линдра образуется пленка расплава. По мере роста толщины пленки расплав собирается на ведущем торце гребня, проталкивая твер­дую пробку на тыльный торец гребня. Твердая пробка находится у заднего торца гребня, расплав собирается у ведуще­го торца, а пленка расплава находится между цилиндром и твердой пробкой. Толщи­на пленки расплава возрастает от заднего торца гребня к ведущему торцу. Предпола­гается, что плавление происходит в основном на поверхности раздела пленки рас­плава и твердой пробки.

Для эффективно­го плавления необходимо поддерживать толщину пленки расплава минимальной. Тол­щина пленки расплава сильно зависит от величины зазора над гребнем шнека. Поэтому его следует сохранять минимально возможным. С увеличением зазора (например, в ре­зультате износа шнека) скорость плавления может существенно снизиться.

Модель плавления, показанная на рис. 4.22, также называют моделью совмещен­ного плавления твердых веществ (СПТВ). Такое плавление наблюдалось во многих экспериментальных исследованиях в одношнековых экструдерах. Но в некоторых случаях наблюдался другой вид плавления, при котором твердые частицы материа­ла разделены и плавают в матрице расплава. Такой тип плавления называют дис­персным плавлением твердых веществ (ДПТВ) [17] или рассеянным смешением расплава [18] (рис. 4.23). ДПТВ наблюдалось в двухшнековых экструдерах и однош­нековых смесителях с ВП-шнеком. При ДПТВ плавление происходит более эффек­тивно, чем при СПТВ.

Рис. 4.22. Модель плавления Маддока

Рис. 4.23. Дисперсная модель плавления

При повышении температуры материального цилиндра количество теплоты, передаваемое от него потоку, возрастает. В то же время теплообразование за счет сил вязкого трения в тонкой пленке расплава снижается, так как повышение тем­пературы материального цилиндра снижает вязкость расплава в пленке.

При низкой часто­те вращения шнека, когда нагреватели цилинд­ра являются основным источником теплоты, более высокие температуры цилиндра повы­шают скорость плавления. Однако при высокой частоте вращения шнека основ­ная доля теплоты, идущей на плавление, при­ходится на долю теплоты, генерирующейся за счет сил вязкой диссипации. Поэтому в дан­ном случае повышение температуры матери­ального цилиндра может фактически умень­шить долю теплоты, идущей на разогрев мате­риала.

Для повышения эффективности плавления используют следующие способы:

• Предварительный нагрев полимерного материала перед его входом в узел пластикации.

• Повышение температуры материального цилиндра при работе на низких час­тотах вращения шнека.

• Снижение температуры материального цилиндра при работе на высоких час­тотах вращения шнека.

• Обеспечение малого зазора над гребнем шнека.

Существуют очевидные пределы увеличения глубины канала. Если она слиш­ком велика, способность к плавлению в узле пластикации станет недостаточной для работы на больших скоростях перемещения в шнеке. Подобная проблема может быть решена увеличением длины узла пластикации.

Оптимальная гео­метрия зоны перемещения расплава шнека зависит от вязкости расплава полимера и условий переработки. Существует несколько практических способов, которые могут улучшить пере­мещение расплава, а именно:

• понижение температуры материального цилиндра;

• повышение температуры шнека;

• уменьшение зазора над гребнем;

• снижение сопротивления потока;

• увеличение частоты вращения шнека.

В некоторых случаях при литье под давлением используется вентиляционное отвер­стие (клапан) для удаления летучих веществ из пластмассы. Вентиляция требует специальной конструкции шнека, позволяющей создавать область нулевого давле­ния под вентиляционным отверстием. Это условие называется условием вентиля­ционного потока, и его соблюдение необходимо для предотвращения вытекания рас­плава полимера через вентиляционное отверстие. Используемый в вентилируемом экструдере шнек называется двухстадийным (рис. 4.32).

Рис. 4.32. Двухстадийный экструдер

Системы вентиляции часто используются для гигроскопичных полимеров в целях снижения в них уровня влажности. Также можно удалять и другие летучие ве­щества, например, мономеры, растворители и воздух. Во многих случаях удаление летучих с помощью вентилирования экономически выгоднее, чем предварительная сушка сырья.

Эффективного удаления летучих веществ можно добиться выполнением сле­дующих условий:

• Полимерный материал должен быть полностью расплавлен к тому моменту, когда он достигает зоны под вентиляционным отверстием (клапаном). По этой причине вентиляционное отверстие не должно располагаться слишком близко к загрузочному отверстию.

• Давление под вентиляционным отверстием должно быть нулевым; следова­тельно, зона улавливания и отвода летучих примесей должна иметь большую пропускную способность и быть заполненной лишь частично.

• Зона шнека непосредственно перед зоной улавливания и отвода летучих должна быть полностью заполнена расплавом полимера. Это достигается вве­дением зоны шнека с низкой пропускной способностью.

• Зона шнека, расположенная за зоной улавливания и отвода летучих (вторая стадия), должна иметь большую пропускную способность по сравнению с зо­ной шнека, предшествующей зоне улавливания и отвода. Этого можно до­биться увеличением глубины канала и/или шага винтового гребня на второй стадии по сравнению с первой.

Смешение

Требования к узлам пластикации литьевых машин со временем постоянно повыша­ются, поскольку отсутствие эффективного смешения в ВП-шнеке зачастую ограничивает качество литьевых изделий.

Трехзонные шнеки стали стандартом универсального шнека общего назначения благодаря гибкости в работе. Однако пределы возможностей этой конст­рукции шнеков были быстро исчерпаны, когда появилась необходимость оператив­ного смешения в процессе литья. Целью практически любого производителя являет­ся переработка различных материалов без замены шнека. Для обеспечения такой возможности шнек должен отвечать следующим требованиям:

• тонкое измельчение вторичных компонентов;

• гомогенное смешение первичных и вторичных компонентов;

• термическая гомогенность расплава;

• высокая скорость потока;

• минимизация сдвиговых напряжений;

• возможность самоочистки;

• минимальный износ.

Виды течения

Для разработки оптимальной конструкции шнека необходимо понимать прин­ципы смешения и определить виды течений, формируемых шнеком. Течения, возни­кающие при переработке пластмасс, подразделяются на ротационное (вискозиметрическое), сдвиговое и растяжения.

Как видно из названия, ротационный поток соз­дает среду, которая вращает элементы жидкости. Поскольку такие течения не дают заметного смешения, их следует избегать.

Сдвиговое течение, показанное на рис. 4.33, является наиболее распространенным в процессах переработки пластмасс. Данное изображение является упрощенной моделью течения в канале шнека, при котором верхняя скользящая стенка представляет собой материальный цилиндр, а стацио­нарная стенка — шнек.

Течения с растяжением, иногда называемые безвихревыми, создают такую среду, при которой элементы расплава растягиваются или разрыва­ются, как показано на рис. 4.34.

Рис. 4.34. Течение с растяжением

Скорость сдвига(у) =v/H Рис. 4.33. Сдвиговое течение

При смешении полимеров и/или добавок, входящих в состав композиции, необ­ходимо добиваться гомогенности смеси. Однако компоненты могут иметь очень раз­личающиеся свойства (например, вязкость), что может вызвать значительные пробле­мы при смешении.

В перера­ботке полимеров смешение может быть разделено на две основные категории: распределительное и диспергирующее.

Распределительное смешение включает в себя увеличение пространственного расстояния между твердыми агломе­ратами или каплями без уменьшения их размера. Такое распределение достигается приложением высоких нагрузок к системе таким образом, чтобы площадь поверхно­сти раздела двух или более фаз увеличивалась, а размеры частиц вторичных фаз уменьшались. В конечном состоянии наблюдается статистическое распре­деление частиц по всему объему.

Разделение частиц является другим возможным ви­дом смешения. В этом случае частицы с различными характери­стиками будут диспергироваться и предпочтительно перемещаться в определенные области [20].

Зоны смешения

Наилучшим методом оптимизации смешения является вве­дение в шнек зоны смешения. Такие зоны полезны как для уменьшения размеров до­менов вторичной (диспергированной) фазы и статистического их распределения, так и для уменьшения колебаний температуры расплава перед впрыском полимерного материала в форму. Для успешной реализации зон смешения на стадии пластикации в процессе литья под давлением они должны иметь следующие характеристики:

• минимальная потеря напора; предпочтительнее способность к созданию дав­ления при движении вперед;

• ламинарное течение;

• поверхность материального цилиндра должна очищаться смесителем для по­лучения эффекта самоочистки;

• легкость сборки, установки, управления, очистки и разборки;

• легкость производства и приемлемая стоимость.

На перемещение и смешение расплава сильно влияет конструкция шнека.

При литье под давление термопластов преимущественно применяются стандартные, так называемые трехзонные шнеки (Рис 3.1)

Геометрия стандартного трехзонного шнека

Отличительным признаком этого универсального шнека для термопластов является раз­деление шнека на следующие три зоны.

Зона загрузки втягивает материал, находящийся в состоянии сыпучего твердого веще­ства, из воронки для материала Вращением шнека он подается дальше. Подача твердо­го материала обуславливается различными условиями трения гранулята о шнек и о ци­линдр. Материал начинает подплавляться. Высота профиля шнека большая, так как удельный объем грану­лированного твердого материала больше, чем объем его расплава.

Зона компрессии сжимает материал, подведенный из зоны загрузки, и он продолжает расплавляться. Высота профиля шнека плавно уменьшается.

Зона дозирования гомогенизирует расплав и нагревает материал до окончательной тем­пературы выпуска расплава. Высота профиля в этой зоне остается постоянной.

Длина шнека при литье под давлением чаще всего лежит в диапазоне 18 Д - 22 Д. Зона загрузки занимает около половины длины шнека. Зона компрессии и зона дозирования имеют почти одинаковую длину - по четверти длины шнека Длина витка трехзонного шнека составляет около 1 Д, а отношение шага к глубине витка находится между 2 и 3, при этом 2,3 является наиболее употребительной величиной.

С помощью универсального шнека (зона загрузки около 50%, зона компрессии около 30% и зона дозирования около 20% длины шнека) может перерабатываться без про­блем большинство материалов

Однако, для оптимальной переработки каждой группы материалов требуется собственная геометрия шнека.

При изготовле­нии пластмассовых деталей переработчику должна быть известна геометрия шнека, чтобы установить в соответствии с геометрией темпера­турный режим на шнековом цилиндре, противодавление шнека и скорость вращения шнека

При литье под давлением иногда требуются такие большие объемы массы, что для тра­диционных трехзонных шнеков приготовление такого количества расплава с достаточ­ной термической и механической однородностью является невозможным. Для этого необходимы дополнительные элементы для смешивания и диспергирова­ния. По этой причине шнеки часто оснащаются режущим и смесительным блоками (Рис 3.2). Режущий блок устанавливается в конце зоны дозированияв направлении потока перед смесительным блоком.

Зубчато-дисковый смесительный блок

Рис. 3.2: Распространенные режущие и смесительные блоки на пластицирующих шнеках

Для достижения равномерной степени диспергирования весь поток разделяется на множество частичных потоков. Отдельные частичные потоки направляются через перепускную щель и подвергаются деформации резанием.

Недостаток при применении режущих блоков состоит в нарушении осевого профиля давления. Повышается температура массы, уменьшается вязкость и снижается производительности по массе при увеличении пластикационной производительности.

Применением многозаходного шнека можно также повысить производительность по пластикации. Характерным для многозаходных шнеков является малая толщина пленки расплава на стенке цилиндра, что повышает передачу теплоты и таким обра­зом повышает производительность по расплавлению.

Рис. 3.3 Геометрическая структура двухзаходного трехзонного шнека.

При этой геометрии шнека получают равномерный профиль дав­ления по длине шнека, уровень давления по длине шнека ниже, а низкий профиль давления снижает нагрузку на шнек

Так же могут использоваться барьерные шнеки (Рис. 3 4). Они могут обеспечивать более высокую производитель­ность по плавлению, и улучшенную одно­родность расплава.

В барьерных шнеках вместо зоны ком­прессии там, где материал начинает плавиться, вводится дополнительная барьерная перемычка, которая разделяет канал шнека на канал для твердого материала и канал для расплава, так что различающиеся фазы дан­ного полимера разъединяются

На твердый материал действуют более высокие усилия сдвига, которые имеют следствием более высокую диссипационную теплоту.

Как говорилось ранее, главными для распределительного смешения являются переориентация элементов расплава и значительные нагрузки. Некоторые из обыч­ных распределительных зон смешения представляют собой ромбовидные, гребне- щелевые, с переменной глубиной и с кольцом Твенте.

Существует много вариантов ромбовидных зон смешения, наиболее распростра­ненной из них является зона в форме ананаса (рис. 4.48). Углы двух винтовых зубьев одинаковы, но противоположны по направлению, что дает симметричную алмазную форму. Зубья ромбовидной зоны смешения создают расщепление и переориента­цию, а в результате — отличное распределительное смешение. Такие устройства имеют эффект самоочищения, при котором материальный цилиндр очищается зубь­ями зоны смешения. Один из недостатков подобных конструкций — потеря давле­ния, хотя и существует некоторая возможность снижения таких потерь за счет изме­нения угла винтовой нарезки. Другой недостаток заключается в возможности появ­ления зоны застоя на задней стороне и в корневой части ромбовидных зубьев [30].

Как и подразумевает название, гребнещелевая зона смешения имеет открытые щели в гребне шнека. Наиболее простым методом создания зоны такого типа явля­ется простая механическая нарезка щелей в гребнях стандартного шнека. Обычно используемый тип зоны смешения (смеситель Сакстона) [31] показан на рис. 4.49. Такой смеситель обеспечивает периодическое расщепление и переориентацию, что приводит к эффективному распределительному смешению при одновременной са­моочистке. Также он имеет преимущество в создании дополнительного давления за счет ориентации гребней.

Зона смешения с переменной глубиной канала обычно многосекционная, при этом глубина канала периодически изменяется относительно друг друга (рис. 4.50). Это заставляет материал перемещаться из одного канала в другой. В такой зоне ме­ханизмы расщепления и переориентации не сильно выражены, что делает способ­ность к распределительному смешению такого устройства умеренной.

Рис. 4.48. Зона смешения в форме ананаса Рис. 4.49. Смеситель Сакстона

Смесительное кольцо Твенте оказа­лось отличным средством распределитель­ного смешения при экструзии и в настоя­щее время успешно применяется в литье под давлением, особенно при проведении одновременного компаундирования. Это устройство состоит из зоны с полусфери­ческими полостями и свободно плаваю­щим кольцом с отверстиями (рис. 4.51). По мере движения расплава полимерного материала по зоне смешения он должен не­прерывно перемещаться из кольца в по­лость и обратно. Такое действие обеспечи­вает отличное расщепление и переориен­тацию. Недостатком такого устройства является то, что оно не может создавать давления, то есть является понижающим давление. Также оно имеет невысокую орга­низацию потоков, что может привести к трудностям при смене типа изделия и при ра­боте с термочувствительными материалами.

Рис. 4.50. Каналы шнека с зоной смешения волнового типа

Диспергирующее смешение до определенной степени может быть получено в распределительном смесителе, и наоборот. Однако, когда размельчение является не-

Путь полимерного материала

Стационарный материальный цилиндр

Рукав с отверстиями, вращающийся в направлении №2

Смешивающий элемент, вращающийся в направлении №1

Рис. 4.51. Зона смешения Твенте

Рис. 4.52. Объемное кольцо

обходимым для используемой смеси, следует использовать специально сконструи­рованный диспергирующий смеситель.

Наиболее простым диспергирующим смесителем является объемное кольцо, по­казанное на рис. 4.52. Такое устройство имеет дополнительное плечо на шнеке, кото­рое подвергает материал высокому сдвиговому напряжению. Достоинства данного устройства заключаются в том, что оно достаточно легко монтируется, количество воздействий высоких нагрузок легко прогнозируется по числу использованных ко­лец и время их воздействия на полимерный материал контролируется длиной сме­сителя. Такое устройство сильно снижает давление, поэтому следует принимать ме­ры для предотвращения разложения полимера.

Вероятно, самым распространенным диспергирующим смесителем является плавающая зона смешения. Это устройство имеет впускающие и выводящие кана­лы, которые соединены небольшой площадкой, обычно называемой барьерным гребнем. При протекании материала из впускающего канала в выводящий через барьерный гребень расплав подвергается воздействию высокой сдвиговой нагрузки. Именно в этом месте происходит диспергирующее смешение. Кроме того, при про­хождении полимера по каналам происходит пересечение потоков, обеспечивающее некоторое распределительное смешение. Одним из достоинств такого смесителя яв­ляется то, что частицам большого размера трудно пройти через смеситель из-за ма­лого зазора между барьерным гребнем и материальным цилиндром. Кроме того, вся масса материала подвергается воздействию сильного диспергирующего смешения. Наиболее распространенный вид такого устройства — зона смешения Ле Роя или Маддока [32] (рис. 4.53). Поскольку в конструкции Ле Роя гребни или стенки кана­лов, как и барьерный гребень, параллельны оси шнека, винтовой угол составляет 90 град, устройство является сильно понижающим давление. Такое понижение дав­ления может увеличить температуру расплава и время пребывания материала в рас-

Рис. 4.53. Зона смешения Маддока/Ле Роя

Рис. 4.56. CRD- смеситель

плавленном состоянии, что способствует разложению полимера. Винтовой угол можно изменить так, чтобы получить нейтральное или создающее давление устрой­ство, показанное на рис. 4.54. Для большинства полимеров оптимальный винтовой угол составляет порядка 45 град [29]. Недостатки большинства таких устройств: только один акт диспергирующего смешения и вероятность существования зон за­стоя.

Из рассмотренного материала видно, что оптимальное смесительное устройст­во — это то, которое создает условия для распределительного смешения с многочис­ленными расщеплениями и переориентацией одновременно с многочисленными актами диспергирующего смешения, предпочтительно на основе течения с растяже­нием. Устройство также должно быть самоочищающимся, легко вводимым в суще­ствующую систему и экономичным в изготовлении. Двумя устройствами, в которых сделана попытка соединить все эти черты, являются смеситель с удлиняющими шпильками (СУШ) и зона смешения Раувендааля (CAD-смеситель) ([33, 34], рис. 4.55 и 4.56).

Рис. 4.54. Z-образный плавающий смеситель (Зорро-смеситель)

Рис. 4.55. Зона смешения с удлиняющими шпильками

Интересным свойством таких смесителей является то, что они конструируются с использованием численных методов. В данном случае метод граничных элемен­тов [35] необходим для оптимизации формы и конфигурации краев и щелей, что обеспечивает отличное диспергирующее и распределительное смешение. Эти уст­ройства имеют такую геометрию краев, которая дает течение с растяжением. В СУШ это обеспечивается размещением шпилек с алмазной формой по окружности шнека, что гарантирует акт диспергирующего смешения для всей массы материала. Подоб­ное устройство достаточно просто для монтажа одновременно с несколькими коль­цами в ряд для увеличения числа актов диспергирующего воздействия. Также такое устройство — хороший распределяющий смеситель, который действует аналогично смесителю с перекрестной нарезкой (при обеспечении обратного смешения) [36]. Устройство СУШ является понижающим давление, но граненые шпильки можно расположить на шнеке по винтовой окружности, что позволит получить шнек с меньшим понижением давления.

Зона смешения Раувендааля [37] выглядит как шнек с несколькими гребнями, но имеет несколько четких характеристик, которые делают ее эффективной при дис­пергирующем и распределительном смешении. Гребни смешения в CRD- смесителе сделаны таким образом, чтобы иметь большой зазор, который позволяет полимеру перетекать через них обратно. Это увеличивает распределительное смешение за счет обратного смешения [36]. Кроме того, толкающий торец гребня скошен или изогнут таким образом, чтобы получить сильное течение с растяжением при перетекании полимера через гребень, что видно на рис. 4.57. Для обеспечения самоочистки не­сколько гребней с небольшим зазором расположены вдоль смесителя. Для большего увеличения диспергирующей и распределительной способности CRD- смесителя в гребнях механически прорезаются ленточные щели. Это обеспечивает лучшее рас­пределение при увеличении эффекта диспергирования за счет краевых граней ще­лей, которые создают течение с растяжением. Поскольку такая система представля­ет в своей основе многогребневый шнек с некоторыми специальными дополнитель­ными характеристиками, то она способна создавать давление при движении вперед, легко встраивается в существующую систему и относительно дешева. Если требует­ся дополнительное обратное смешение [36], винтовые гребни можно развернуть и добавить удлиняющие шпильки (рис. 4.58).

Другим доступным способом смешения при литье является включение в систе­му статического смесителя между узлом пластикации и литьевой формой. Это по­зволяет обеспечить смешение практически на последней стадии процесса. Как вид-

Искривленный торец гребня

щель в гребне

Рис. 4.57. Создание течения с растяжением в зоне смешения Раувендааля: а — течение через модифицированный гребень; b — течение через ленточную щель

Рис. 4.58. Комбинация зон смешения Раувендааля с удлиняющими шпильками

но из названия, статическии смеситель не перемещается; смешение происходит по мере движения полимера по устройству. Статические смесители имеют преимуще­ства в том, что легко встраиваются в существующую схему, относительно дешевы и их модели позволяют гибко регулировать необходимое смешение. Поскольку такие устройства не динамические, они понижают давление и следует избегать образова­ния зон застоя. Статические смесители различной формы выпускаются целым ря­дом производителей [4].

4.3 Заключение

Качество отливки сильно зависит от процессов, происходящих в узле пластикации литьевой машины. Основными функциями узла пластикации являются прием и пе­ремещение твердых гранул материала и добавок, осуществление плавления, переме­щение расплава, удаление летучих, обеспечение необходимого уровня смешения и создание давления. Важнейшее значение имеет поддержание каждой из этих функ­ций на постоянном уровне от цикла к циклу.

Авторы надеются, что с помощью информации, представленной в этой главе, чи­татель сможет глубже понять процессы, происходящие в узле пластикации, возмож­ные проблемы и способы их решения и то, как исключить их возникновение в даль­нейшем.

Литература

1. Rauwendaal, С., Ed., Mixing in Polymer Processing, Marcel Dekker (1991), New York.

2. Rauwendaal, C., Plastics World, (1990) November, 45-49.

3. Schwittay, D., Spritzgieflschnecken fur die Thermoplastverarbeitung, Company Literature Bayer A.G. (1978).

4. Rauwendaal, C., Polvmer Extrusion, 4^th ed. Hanser Publishers (2001). Munich.

5. Peischl, G. C., Bruker, I., Polym. Eng. Sci. (1989), 29,202.

6. Fraser, K., Coyle, D. J., Bruker, I. «Evaluation of an Injection Molding Mixing Screw,» SPE ANTEC (1989), Dallas, TX, 214-219.

7. Rauwendaal, C., Plastics World (1991), 43-47.

8. Spalding, M., Dooley, J., Hyun, K. S., «The Effect of Flight Radii Size on the Performance of Single Screw Extruders,» SPE-ANTEC (1999).

9. Rauwendaal, C., International Polymer Processing VII (1992), 1,26-31.

В литьевой машине шнек при вращении нагнетает массу расплава полимерного материала в переднюю часть материального цилиндра, что при увеличении объема этой массы вызывает отход шнека назад. Когда камера заполняется до определенного объема, шнек начинает двигаться вперед, к форме, проталкивая в нее расплав.

По­скольку каналы и полости, составляющие литниковую систему и форму, достаточно малы, для заполнения формы расплаву требуется преодолеть значительное сопро­тивление. В результате расплав вместо заполнения формы может потечь назад в пластикатор. Для исключения этого нежелательного эффекта применяются различные запирающие системы. Обычно считается, что обратно в канал шнека вытекает менее 5% расплава.

В литьевых машинах используются различные типы запирающих систем, извест­ные как обратные клапаны. Наиболее широкое распространение получили шарико­вые и кольцевые клапаны. Каждый из них обладает своими преимуществами и недос­татками и, как правило, используется для работы с конкретным типом материала.

Шариковый клапан. Когда шнек движется назад, шарик находится в крайнем переднем положении и расплав может протекать к кон­цу шнека. Когда шнек перемещается вперед, шарик смещается в крайнее заднее по­ложение, прижимаясь к седлу и образуя герметичный затвор (рис. 4.9). В таком по­ложении клапан закрыт.