Analýza technologie zpracování plastů - na mechanický princip vytlačování

Mechanický princip

Základní mechanismus vytlačování je jednoduchý - šroub se otáčí v sudu a tlačí plast dopředu. Šroub je ve skutečnosti zkosení nebo sklon, který je omotán kolem středové vrstvy. Jeho účelem je zvýšit tlak za účelem překonání velkého odporu. V případě extrudéru existují tři typy odporu, které je třeba překonat: tření pevných částic (krmení) proti stěně válce a vzájemné tření mezi cívkami před rotací šroubu (krmiva zóny (krmení zóny ); Adheze na stěně hlavně; odolnost proti vnitřnímu toku taveniny, když je tlačen dopředu.

Pokud se objekt nepohybuje daným směrem, síla na objekt je v tomto směru vyvážena. Šroub se nepohybuje v axiálním směru, i když se může otáčet laterálně rychle poblíž obvodu. Proto je axiální síla na šroubu vyvážená, a pokud aplikuje velký dopředný tah na plastovou taveninu, aplikuje také stejný zpětný tah na objekt. Zde je aplikovaný tah ložiska působící na tahové ložisko za přívodem.

Většina jednotlivých šroubů jsou praváky, jako jsou šrouby a šrouby používané při zpracování dřeva a strojů. Pokud se dívají zezadu, otáčí se opačným směrem, protože se snaží co nejvíce roztočit hlaveň. U některých extrudersů dvojčat se oba šrouby otáčí v opačných směrech ve dvou válcích a procházejí se, takže jeden musí být pravák a druhý musí být levák. V jiných okluzních dvojčatech se oba šrouby otáčí ve stejném směru a musí mít stejnou orientaci. V obou případech však existuje tah, který absorbuje zpětnou sílu, a Newtonův princip stále platí.

2. Tepelný princip

Extrudovatelné plasty jsou termoplasty - při zahřívání a opět se znovu ztuhnou. Odkud pochází teplo roztaveného plastu? Přehřívání krmiva a ohřívače hlaveň/zemřít může fungovat a jsou důležité při spuštění, ale vstupní energie motoru - tření motoru proti viskózní tavenině - třecí teplo generované v hlaveň při otáčení šroubu - je nejvíce nejvíce Důležitý zdroj tepla pro plasty, s výjimkou malých systémů, šroubů s nízkou rychlostí, plasty s vysokou teplotou taveniny a aplikací pro vytlačování.

Pro všechny ostatní operace je důležité si uvědomit, že ohřívač hlavně není primárním zdrojem tepla v provozu, a proto je účinek na vytlačování menší, než jsme očekávali (viz princip 11). Teplota po válci může být stále důležitá, protože ovlivňuje rychlost transportu pevných látek v zubech nebo v krmivu. Termíny matrice a plísní by měly být obecně požadovanou teplotou taveniny nebo blízké této teplotě, pokud nejsou použity pro konkrétní účel, jako je zasklení, rozdělení tekutin nebo kontrola tlaku.

3. Princip zpomalení

U většiny extruders je změna rychlosti šroubu dosažena nastavením rychlosti motoru. Motor se obvykle otáčí při plné rychlosti přibližně 1750 ot / min, ale to je příliš rychlé pro šroub extrudéru. Pokud se otočí tak rychlou rychlostí, generuje se příliš mnoho třecího tepla a doba rezidence plastu je příliš krátká na to, aby připravila rovnoměrnou, dobře vstupnou taveninou. Typické poměry zpomalení se pohybují od 10: 1 do 20: 1. První etapou může být buď rychlostní nebo kladka, ale druhá fáze používá rychlostní stupeň a šroub je umístěn ve středu posledního velkého rychlostního stupně.

V některých pomalu běžících strojích (jako jsou dvojčata pro UPVC) mohou být 3 stupně zpomalení a maximální rychlost může být až 30 ot / min nebo nižší (poměr až 60: 1). Na druhém extrému mohou některé velmi dlouhé dvojčata pro agitaci probíhat při 600 ot / min nebo rychleji, což vyžaduje velmi nízkou míru zpomalení a spoustu hlubokého chlazení.

Někdy je míra zpomalení neshodována s úkolem - bude příliš mnoho energie na použití - a je možné přidat blok řemenice mezi motorem a první fází zpomalení, která mění maximální rychlost. To buď zvyšuje rychlost šroubu nad předchozím limitem, nebo snižuje maximální rychlost, aby se systém umožnil pracovat při větší procentech maximální rychlosti. Tím se zvýší dostupnou energii, sníží proud a zabrání motorickým problémům. V obou případech se výstup může zvýšit v závislosti na materiálu a jeho chlazení.

4. Krmení jako chladicí kapalina

Vytlačování přenáší energii motoru, někdy i topení, na studený plast, převede jej z pevné na roztavení. Vstupní krmivo je chladnější než teploty povrchu hlavně a šroubu v zóně krmivy. Povrch hlavně v krmivé zóně je však téměř vždy nad rozsahem tání plastu. Je ochlazen kontaktem s částicemi krmiva, ale teplo je zadržováno teplem přeneseným zpět na horký přední konec a kontrolované zahřívání. Dokonce i poté, co je aktuální koncové teplo drženo viskózním třením a není vyžadován žádný vstup tepla hlavně, může být vyžadován po topním ohřívači. Nejdůležitější výjimkou je kazeta pro slottovanou krmivu, která je téměř výhradně pro HDPE.

Povrch kořene šroubu je také ochlazen krmivem a je izolován od stěny hlavně plastovými částicemi krmiva (a vzduch mezi částicemi). Pokud se šroub najednou zastaví, krmivo se také zastaví a jak se teplo pohybuje zpět z teplejšího předního konce, povrch šroubu se v zóně napájecí zóny zahřeje. To může způsobit adhezi nebo přemostění částic na kořenech.

5. V oblasti krmení se držte válce a zasuňte na šroub

Aby bylo možné maximalizovat množství pevných látek transportovaných v hladké zóně krmivy hlavně jediného extrudéru šroubu, měly by se částice přilepit k hlaveň a posunout se na šroub. Pokud se částice drží kořene šroubu, nic je netahne dolů; Objem průchodu a množství pevných látek jsou sníženy. Dalším důvodem špatné adheze ke kořenům je to, že plast se zde může zahřívat a produkovat gely a podobné kontaminující částice, nebo přerušovaně přilnavá a láme se změnami výstupní rychlosti.

Většina plastů přirozeně sklouzne na kořeny, protože jsou při vstupu studené a tření nehřeje kořeny tak horké jako stěny. Některé materiály s větší pravděpodobností přidržují než jiné: vysoce plastizovaný PVC, amorfní PET a některé kopolymery na bázi polyolefinu s adhezivními vlastnostmi požadovanými pro konečné použití.

Pro hlaveň je nezbytné, aby zde plast přilnil tak, aby byl seškráben a tlačen dopředu šroubovým závity. Měl by existovat vysoký koeficient tření mezi granulemi a hlavně a koeficient tření je zase silně ovlivněn teplotou zadní hlaveň. Pokud se částice nedrží, jednoduše se otáčí na místě, aniž by se pohybovaly vpřed - proto je hladké krmení dobré.

Povrchové tření není jediným faktorem ovlivňujícím krmivo. Mnoho částic se nikdy nedotkne hlavně nebo kořene šroubu, takže uvnitř částic musí být tření a mechanické a viskozitní vazby.

Zvláštní případ je drážkovaný válec. Koryto je v zóně krmivy a krmiva je tepelně izolována od zbytku hlavně a je hluboce ochlazena voda. Vlákno tlačí částice do drážky a vytváří velmi vysoký tlak na relativně krátkou vzdálenost. To zvyšuje toleranci kousnutí k nižšímu výkonu stejného šroubu na stejném výstupu, takže se sníží třecí teplo generované na přední straně a teplota taveniny je nižší. To může znamenat rychlejší produkci ve foukaných filmových liniích s omezeným chlazením. Nádrž je zvláště vhodná pro HDPE, což je nejhladší běžný plast, s výjimkou fluorovaných plastů.

6. Nejdražší materiál

V některých případech mohou materiálové náklady představovat 80% nákladů na výrobu-více než všechny ostatní faktory-s výjimkou produktů, které jsou zvláště důležité v kvalitě a balení, jako jsou lékařské katétry. Tento princip přirozeně vede ke dvěma závěrům: Procesory by měli namísto surovin znovu použít šrot a šrot a přísně dodržovat tolerance co nejvíce, aby se zabránilo odchylkám od tloušťky cíle a problémům s produktem.

7. Náklady na energii jsou relativně nedůležité

Ačkoli přitažlivost a skutečné problémy továrny jsou na stejné úrovni jako rostoucí náklady na energii, energie potřebná ke spuštění extrudéru je stále malou zlomek celkových výrobních nákladů. Je tomu tak vždy, protože materiálové náklady jsou velmi vysoké a extrudér je účinný systém. Pokud je zavedeno příliš mnoho energie, plast se rychle stane tak horkým, že jej nelze správně zpracovat.

8. Tlak na konci šroubu je velmi důležitý

Tento tlak odráží odpor všech objektů po proudu od šroubu: obrazovka filtru a kontaminovanou drtivou desku, přenosová trubice adaptéru, pevný míchadlo (pokud existují) a samotná forma. Závisí to nejen na geometrii těchto složek, ale také na teplotě v systému, což zase ovlivňuje viskozitu a propustnost pryskyřice. Nezávisí to na konstrukci šroubu, s výjimkou případů, kdy ovlivňuje teplotu, viskozitu a propustnost. Z bezpečnostních důvodů je důležitá měření teploty - pokud je příliš vysoká, může zemřít a plíseň explodovat a poškodit lidi nebo stroje v okolí.

Tlak je výhodný pro agitaci, zejména v poslední zóně systému s jedním šroubem (měřicí zóna). Vysoký tlak však také znamená, že motor musí vydávat více energie - a proto je teplota taveniny vyšší - což může diktovat tlakový limit. Ve dvojitém šroubu je zapojení obou šroubů mezi sebou účinnějším agitátorem, takže pro tento účel není nutný žádný tlak.

Při výrobě dutých částí, jako jsou zkumavky vyrobené z pavučinových forem zaměřených na pavouky, musí být ve formě vytvořen vysoký tlak, aby se pomohl při rekombinaci samostatných toků. Jinak může být produkt podél linie svaru slabý a během používání se mohou vyskytnout problémy.

9. Výstup = posunutí posledního vlákna / - tlakového toku a úniku

Posunutí posledního vlákna se nazývá kladný tok a závisí pouze na geometrii šroubu, rychlosti šroubu a hustotě taveniny. Je regulován proudem tlaku a ve skutečnosti zahrnuje účinek tažení, který snižuje výstup (označený nejvyšším tlakem) a jakýkoli nadměrný účinek v krmivu, který zvyšuje výstup. Únik na vlákně může být v jednom ze dvou směrů.

Je také užitečné vypočítat výstup na RPM (rotace), protože to představuje jakýkoli pokles čerpací kapacity šroubu najednou. Dalším souvisejícím výpočtem je výstup na použitý výkol nebo kilowatt. To představuje účinnost a je schopna odhadnout výrobní kapacitu daného motoru a pohonu.

10. Smyková sazba hraje hlavní roli ve viskozitě

Všechny běžné plasty mají vlastnosti snižující střihy, což znamená, že viskozita se snižuje, protože se plast pohybuje rychleji a rychleji. Tento účinek některých plastů je zvláště patrný. Například některé PVC zvyšují průtok o faktor 10 a více, když se tah zdvojnásobí. Naopak, smyková síla LLDPE není příliš snížena a průtok se zvyšuje pouze o 3 až 4krát, když se zdůvodnění zdvojnásobí. Snížený účinek redukce smyku znamená vysokou viskozitu za podmínek vytlačování, což zase znamená více motorického výkonu. To může vysvětlit, proč LLDPE pracuje při vyšší teplotě než LDPE. Průtok je vyjádřen smykovou rychlostí, přibližně 100 S-1 v šroubovém kanálu, mezi 100 a 100 S-1 ve většině profilů zemře Zemřete mezery. Koeficient taveniny je běžně používaným měřítkem viskozity, ale je zvrácen (např. Průtok/tah spíše než tah/tok). Měření bohužel není skutečné měření v extrudéru se smykovou rychlostí 10 S-1 nebo méně a velmi rychlým průtokem roztavení.

11. Motor je opačný k válci a válec je opačný k motoru.

Proč není kontrolní účinek válce vždy stejný, jak se očekávalo, zejména v oblasti měření? Pokud je válec zahříván, válec