е, поперечное сечение к-рого напоминает восьмерку. Примерно в средней части червяков располагаются секции с обратной нарезкой, создающей встречное движение материала, в результате чего смесь перемешивается более интенсивно. Т. к. угол подъема вин-.тового канала в зоне встречного потока материала мал, общее поступательное движение его по направлению к гранулирующей головке остается неизменным. С.-гранулятор применяется для удаления летучих, напр. из гранулированного каучука, для гомогенизации смесей на основе поливинилхлорида и др. полимеров.

В роторно-червячных С, напр. типа микструдеров (ФРГ), различают: 1) зону питания, в пределах к-рой роторы имеют винтовую взаимно зацепляющуюся нарезку (здесь масса пластицируется и продавливается под давлением дальше); 2) зону смешения, где роторы имеют профиль, подобный роторам С. типа «Бенбери» (за исключением того, что обе лопасти ротора простираются на всю длину зоны смешения); 3) зону дозирования, в которой роторы выполнены как обычные дозирующие червяки (здесь смесь окончательно гомогенизируется и продавливается через гранулирующую решетку головки).

В конструкциях С. типов фарелл и ZSK сочетаются двухчервячный экструдер с двухроторным С. В С. типа фарелл полимер и все остальные ингредиенты смеси непрерывно загружаются в С. и проталкиваются незацепляющимися червяками в смесительную камеру, в к-рой расположены двухлопастные роторы. Время пребывания смеси в камере регулируется изменением (с помощью дроссельной заслонки) сопротивления щелевой головки экструдера. Такой С. применяется для гомогенизации термопластов, а также для приготовления резиновых смесей. Отличительная особенность С. типа ZSK — составные роторы, подающие секции к-рых набираются из взаимно зацепляющихся трехзаходных червяков, а смесительные — из треугольных кулачков, число к-рых можно изменять в зависимости от технологич. требований. Червяки расположены рядом внутри многосекционного корпуса, имеющего несколько зон для отсоса летучих. Для лучшего захвата порошкообразного материала червяками в загрузочном окне смонтирован трехлопастной питатель. Количество смесительных зон м. б. доведено до четырех при применении червяков увеличенной длины. Такие С. применяют в основном для введения в композиции стабилизаторов, для гранулирования порошкообразного полиэтилена низкого давления и полипропилена.

Для непрерывного смешения, проведения механохи-мич. синтезов и введения наполнителей в пластмассы и эластомеры применяют, напр., двухроторный модификатор, а также дисковый экструдер.

Расчет смесителей (любых конструкций) должен включать: определение производительности и мощности, необходимой для обеспечения работы С. В отдельных случаях (напр., для роторных смесителей) производят тепловой расчет, главная цель к-рого — определение темп-ры смеси и в итоге выбор необходимых вариантов системы охлаждения. Для расчета отдельных конструктивных параметров (напр., радиусов лопасти, размеров лопатки) используют эмпирич. ф-лы.

Лит.: Рябинин Д. Д., Л у к а ч Ю. Е., Смесительные машины для пластмасс и резиновых смесей, М., 1972; Макаров Ю. И., Аппараты для смешения сыпучих материалов, М., 1973; Оборудование предприятий по переработке пластмасс, под ред. В. К. Завгороднего, Л., 1972; Herrmann Н., Schne-ckenmaschinen in der Verfahrenstechnik, Berlin—[u. a.], 1972.

P. В. Торнер.

СМЕШЕНИЕ полимерных материалов (mixing, Mischen, melangeage) — технологич. процесс, применяемый для введения в полимер ингредиентов полимерных материалов (вулканизующих агентов, наполнителей, пластификаторов, стабилизаторов и др.), а также для совмещения различных полимеров (см. Совместимость) с целью получения гомогенных смесей.

Тип и количество вводимых при С. ингредиентов зависят прежде всего от природы исходного полимера и предполагаемой области применения получаемой композиции. О составе конкретных композиций см. статьи о пластмассах, каучуках, клеях, лакокрасочных материалах (напр., Полиамидные пластмассы, Бутадиен-сти-ролъные каучуки, Алкидные лаки и эмали, Полиакриловые клеи). С. осуществляют в различных смесителях периодич. или непрерывного действия.

Смешение высоковязких сред. С. высоковязких полимеров (вязкость 50 н-сек/м2, или 500 пз) друг с другом или с сыпучими либо жидкими ингредиентами осуществляется гл. обр. под действием механич. сил (из-за высокой вязкости смеси диффузия протекает крайне медленно). Процесс характеризуется очень низкими значениями критерия Рейнольдса (Re<^l), что соответствует ламинарному течению (т. наз. ламинарное С). Ингредиенты (напр., сажа, мел, красители) вводят в виде более или менее крупных кусков (от неск. мм до десятков сл»), к-рые в процессе С. также измельчаются (т. е. подвергаются диспергированию). Эксплуатационные характеристики изделий зависят не только от равномерности распределения смешиваемых ингредиентов, но и от полноты протекания при С. физико-хим. процессов, напр. набухания полимера в пластификаторе, формирования сажекаучукового геля при изготовлении саженаполненных резиновых смесей.

При С. высоковязких полимеров в результате гл. обр. деформации сдвига увеличивается поверхность раздела введенных ингредиентов, и распределение их в массе становится более однородным. Если в исходном состоянии поверхность раздела между распределяемой (диспергируемой) фазой и дисперсионной средой ориентирована нормально к направлению деформирующего усилия, процесс С. происходит интенсивно и получается гомогенная смесь; если же эта поверхность ориентирована параллельно, перемешивания происходить не будет. Поскольку деформация сдвига определяется не только напряжением сдвига, но и реологич. характеристиками среды, интенсивность С. сильно зависит от соотношения вязкостей диспергируемой фазы и дисперсионной среды. Если вязкость диспергируемой фазы намного превышает вязкость дисперсионной среды, то, хотя последняя и будет подвергаться значительным деформациям сдвига, диспергируемая фаза практически не будет деформироваться. Это объясняется тем, что внутренние силы вязкого трения, к-рые определяются вязкостью дисперсионной среды и обусловливают С. (при условии нормальной ориентации поверхности раздела между диспергируемой фазой и дисперсионной средой к направлению деформирующего усилия), недостаточны для деформации более вязкой фазы. Поэтому при С. целесообразно добавлять менее вязкий компонент к более вязкому; для этого обычно темп-рный режим С. выбирают таким, чтобы вязкость дисперсионной среды была больше, чем диспергируемой фазы.

Измельчение вводимых в полимер твердых ингредиентов до частиц заданного размера, обеспечивающего гомогенность смеси, происходит в результате воздействия на ингредиенты напряжений сдвига, возникающих из-за наличия в системе относительного смещения дисперсионная среда — диспергируемая фаза. Силы, связывающие частицы ингредиента в более крупные образования, независимо от их природы, можно охарактеризовать двумя показателями: абсолютной величиной и радиусом действия. При оценке абсолютной величины предполагают, что простейшее образование состоит из двух частиц. В этом случае для разрушения такого образования необходимо, чтобы: 1) силы вязкого трения, возникающие на поверхности образования, были достаточно велики и могли преодолеть силы взаимодействия частиц (адгезию, электростатич. притяжение и др.); 2) разделенные частицы были удалены друг от друга на расстояние, превышающее радиус действия этих сил, иначе, как только силы, вызывающие разрушение образования, уменьшатся (это всегда происходит при вращении образования в поле напряжений), частицы вновь соединятся.

Поиск оптимальных условий измельчения (диспергирования) связан с определением сил вязкого трения и выявлением начальной ориентации диспергируемого образования по отношению к направлению деформирующего усилия. Увеличение напряжения сдвига всегда способствует более интенсивному измельчению. Для каждой системы, подлежащей С, существует свое критич. напряжение сдвига, ниже к-рого измельчения не происходит. Если напряжение сдвига незначительно превышает критич. значение, в процесс будут вовлечены только наиболее крупные образования, имеющие благоприятную начальную ориентацию. Если конструкция смесителя не обеспечивает периодич. изменения ориентации образований к направлению деформирующего усилия (т. е. в системе реализуется только одномерная деформация сдвига), при С. разрушатся лишь те агрегаты, исходная ориентация к-рых близка к оптимальной. Остальные просто ориентируются в направлении деформации. Напротив, периодич. изменение направления деформации приводит к периодич. переориентации образований, обеспечивающей дальнейшее их измельчение. В итоге каждое образование окажется благоприятно ориентированным относительно направления деформации и будет разрушено.

При С. полимеров в вязкотекучем состоянии под действием напряжений сдвига происходят различные механохимич. реакции (см. Механохимия).

Смешение жидких маловязких систем. С. маловязких полимерных р-ров или эмульсий происходит в результате одновременного протекания молекулярной диффузии и механич. перемешивания. Для интенсификации С. его стремятся вести в турбулентном режиме (от Re>30 до Re>200). Поэтому иногда С. жидких маловязких систем наз. турбулентным.

Смешение сыпучих материалов. С. сыпучих (порошкообразных и гранулированных) полимерных материалов проводят с целью нанесения красителей на гранулы, получения композиций с определенным индексом расплава (напр., в производстве материалов на основе поливинилхлорида и полиолефинов) и др. Этот вид С. применяют также при изготовлении резиновых смесей из гранулированных или дробленых каучуков.

Оценка качества смешения. Для оценки качества С. используют статистич. критерии, позволяющие сравнить статистич. характеристики полученной (реальной) и «идеальной» смесей. При описании однородности (гомогенности) смеси обычно предполагают, что диспергируемая фаза и дисперсионная среда состоят из частиц одинакового размера. Такое допущение позволяет ввести в качестве условной характеристики дисперсионной среды понятие «числ