Когда дело доходит до экструзии пластиковых труб, необходимо следовать этим 11 основным принципам!

Нинбо Фанли Технолоджи Лтд.этопроизводитель механического оборудованияс почти 30-летним опытом работыоборудование для экструзии пластиковых труб, новое оборудование для защиты окружающей среды и новых материалов. С момента своего создания Fangli разрабатывалась с учетом требований пользователей. Благодаря постоянному совершенствованию, независимым исследованиям и разработкам в области основных технологий, а также освоению и освоению передовых технологий и других средств, мы разработалиЛиния экструзии труб ПВХ, Линия экструзии труб PP-R, Линия экструзии полиэтиленовых труб для водоснабжения/газа, который был рекомендован Министерством строительства Китая для замены импортной продукции. Мы получили титул «Первоклассный бренд в провинции Чжэцзян».

01  Mмеханические принципы

Основной механизм экструзии очень прост – шнек вращается в цилиндре и толкает пластик вперед. Винт на самом деле представляет собой наклонную поверхность или уклон, который окружает центральный слой. Его цель – увеличить давление, чтобы преодолеть большее сопротивление. Дляэкструдер, необходимо преодолеть три типа сопротивления: трение твердых частиц (корма) о стенку цилиндра и их взаимное трение в течение первых нескольких оборотов шнека (зона подачи); прилипание расплава к стенке ствола; и логистическое сопротивление внутри расплава, когда он продвигается вперед.

Ньютон однажды объяснил, что если объект не движется в заданном направлении, то силы, действующие на этот объект, уравновешиваются в этом направлении. Винт не движется в осевом направлении, хотя вблизи окружности он может быстро вращаться вбок. Таким образом, осевая сила, действующая на винт, уравновешена, и если он оказывает большое прямое давление на расплав пластика, то оно также оказывает такое же воздействие на объект назад. В этом случае тяга, которую он оказывает, приходится на подшипник за впускным отверстием – упорный подшипник.

Большинство одиночных винтов имеют правую резьбу, как винты и болты, используемые в деревообработке и машиностроении. Если смотреть сзади, они вращаются в противоположных направлениях, поскольку пытаются вывернуться из ствола как можно дальше назад. В некоторыхдвухшнековые экструдеры, два винта вращаются назад и пересекают друг друга в обоих стволах, поэтому один должен быть правым, а другой левым. В других окклюзированных двойных винтах два винта вращаются в одном направлении и, следовательно, должны иметь одинаковую ориентацию. Однако в любом случае существуют упорные подшипники, которые поглощают обратную силу, и принцип Ньютона по-прежнему применяется.

02  Тепловой принцип

Экструдируемые пластмассы являются термопластами: они плавятся при нагревании и снова затвердевают при охлаждении. Откуда берется тепло для плавления пластмасс? Предварительный нагрев сырья и нагреватели цилиндра/формы могут сыграть свою роль и важны при запуске, но энергия, потребляемая двигателем (тепло трения, вырабатываемое в цилиндре, когда двигатель вращает шнек, преодолевая сопротивление вязкого расплава), является наиболее важным источником тепла для всех пластмасс, за исключением небольших систем, низкоскоростных шнеков, пластмасс с высокой температурой плавления и экструзионных покрытий.

Для всех остальных операций важно осознавать, что нагреватель ствола не является основным источником тепла при операции и, следовательно, играет меньшую роль в экструзии, чем можно было бы ожидать (см. Принцип 11). Температура задней части ствола по-прежнему может иметь значение, поскольку она влияет на зацепление или скорость переноса твердых частиц в сырье. Температура штампа и пресс-формы обычно должна соответствовать желаемой температуре плавления или быть близкой к ней, если только они не используются для определенных целей, таких как лакирование, распределение жидкости или контроль давления.

03  Принцип замедления

В большинствеэкструдерыСкорость винта изменяется путем регулировки скорости двигателя. Двигатель обычно вращается на полной скорости около 1750 об/мин, но это слишком быстро для шнека экструдера. Если он вращается с такой высокой скоростью, выделяется слишком много тепла от трения, а время удерживания пластика слишком мало для приготовления однородного, хорошо перемешанного расплава. Типичные коэффициенты уменьшения составляют от 10:1 до 20:1. Первая ступень может представлять собой либо шестерню, либо набор шкивов, но вторая ступень состоит из всех шестерен, а винт расположен в центре последней большой шестерни.

В некоторых медленно работающих машинах (таких какдвойные винты для ПВХ) может быть 3 ступени замедления, а максимальная скорость может составлять всего 30 об/мин или меньше (соотношение 60:1). С другой стороны, некоторые из очень длинных сдвоенных шнеков, используемых для смешивания, могут работать со скоростью 600 об/мин или выше и, следовательно, требуют очень низкой скорости замедления, а также значительного глубокого охлаждения.

Иногда скорость замедления неправильно соответствует задаче – энергии будет слишком много для использования – и можно добавить шкив между двигателем и первой ступенью замедления изменения максимальной скорости. Это либо увеличивает скорость шнека сверх предыдущего предела, либо снижает максимальную скорость, позволяя системе работать с большей процентной долей максимальной скорости. Это увеличит доступную энергию, уменьшит силу тока и позволит избежать проблем с двигателем. В обоих случаях производительность может увеличиться в зависимости от материала и его потребностей в охлаждении.

04  Подача охлаждающей жидкости

Экструдирование – это передача энергии от двигателя (иногда нагревателя) к холодному пластику, тем самым превращая его из твердого состояния в расплав. Входная подача холоднее, чем поверхности ствола и шнека в зоне подачи. Однако поверхность ствола в зоне подачи почти всегда находится выше диапазона плавления пластика. Он охлаждается при контакте с частицами сырья, но тепло сохраняется за счет передачи тепла от горячей передней части к задней части и за счет контролируемого нагрева. Может возникнуть необходимость включить задний обогреватель, даже если тепло передней части удерживается за счет вязкого трения и не требуется подвод тепла от картриджа. Самым важным исключением является картридж с щелевой подачей, почти исключительно для полиэтилена высокой плотности.

Поверхность хвостовика шнека также охлаждается сырьем, а адиабатически со стороны стенки цилиндра - пластиковыми частицами сырья (и воздухом между частицами). Если шнек внезапно останавливается, подача также прекращается, и поверхность шнека в зоне подачи становится более горячей, поскольку тепло движется назад от более горячего переднего конца. Это может привести к слипанию или слипанию частиц в корне.

05 Корма приклеена на ствол или надвинута на винт

Чтобы максимизировать перенос твердых частиц в гладкой зоне подачи цилиндра одношнекового экструдера, частицы должны прилипать к цилиндру и скользить по шнеку. Если гранулы прилипнут к основанию шурупа, их нечем будет оторвать; объем канала и объем входа твердых частиц уменьшаются. Другая причина плохой адгезии у корня заключается в том, что пластик может здесь термоконденсироваться и образовывать гели и подобные загрязняющие частицы или периодически прилипать и отрываться при изменении скорости вывода.

Большинство пластиков естественным образом скользят по корню, потому что при попадании они холодные, а трение еще не нагрело корень до того же уровня тепла, что и стенка ствола. Некоторые материалы прилипают с большей вероятностью, чем другие: высокопластифицированный ПВХ, аморфный ПЭТ и некоторые сополимеры полиолефина с адгезивными свойствами, которые необходимы для конечного использования.

Для ствола необходимо, чтобы пластик приклеился, чтобы его можно было соскоблить и протолкнуть вперед за резьбу винта. Между частицами и стволом должен быть высокий коэффициент трения, на который, в свою очередь, сильно влияет температура заднего ствола. Если частицы не прилипают, они просто поворачиваются на месте и не движутся вперед – вот почему плавная подача плоха.

Поверхностное трение — не единственный фактор, влияющий на питание. Многие частицы никогда не вступают в контакт с цилиндром или основанием винта, поэтому внутри частиц должно существовать трение и связь механической вязкости.

Поверхностное трение – не единственный фактор, влияющий на подачу. Многие частицы никогда не касаются цилиндра или основания шнека, поэтому внутри гранулята должно существовать трение, механическое и вязкостное взаимодействие.

Рифленый цилиндр представляет собой особый случай. Канавка расположена в зоне подачи, которая теплоизолирована и имеет глубокое водяное охлаждение от остальной части цилиндра. Нить проталкивает частицы в канавку и создает высокое давление на относительно небольшом расстоянии. Это увеличивает допуск на вкус для более низких скоростей шнека при той же производительности, что приводит к уменьшению теплоты трения, выделяемой на переднем конце, и более низкой температуре плавления. Это может означать, что охлаждение ограничивает более быстрое производство на линиях по производству пленки с раздувом. Канавка особенно подходит для полиэтилена высокой плотности, который является самым гладким обычным пластиком, не считая перфторированного пластика.

06  Самая высокая стоимость материалов

Хотя привлекательность и реальные проблемы завода находятся на том же уровне, что и растущие затраты на электроэнергию, энергия, необходимая для работы экструдера, по-прежнему составляет небольшую часть общих производственных затрат. Ситуация всегда такая, потому что стоимость материала очень высока, а экструдер — эффективная система. Если приложить слишком много энергии, пластик быстро станет очень горячим и его невозможно будет правильно обработать.

07  Затраты на электроэнергию относительно не важны

Хотя привлекательность и реальные проблемы завода находятся на том же уровне, что и растущие затраты на электроэнергию, энергия, необходимая для работы экструдера, по-прежнему составляет небольшую часть общих производственных затрат. Ситуация всегда такая, потому что стоимость материала очень высока, а экструдер — эффективная система. Если приложить слишком много энергии, пластик быстро станет очень горячим и его невозможно будет правильно обработать.

08  Давление на конце винта очень важно.

Это давление отражает сопротивление всех объектов после шнека: сетчатого фильтра и пластины дробления загрязнений, переходной конвейерной трубы, неподвижной мешалки (если имеется) и самой формы. Это зависит не только от геометрии этих компонентов, но и от температуры в системе, которая, в свою очередь, влияет на вязкость смолы и скорость подачи. Он не зависит от конструкции шнека, за исключением случаев, когда он влияет на температуру, вязкость и производительность. Из соображений безопасности важно измерять температуру: если она слишком высока, головка пресс-формы и форма могут взорваться и причинить вред находящемуся поблизости персоналу или машинам.

Давление полезно для перемешивания, особенно в конечной зоне (зоне дозирования) одношнековой системы. Однако высокое давление также означает, что двигателю необходимо выдавать больше энергии – следовательно, температура расплава выше – что может определять предел давления. В двухшнековой системе соединение двух шнеков обеспечивает более эффективное перемешивание, поэтому для этой цели не требуется никакого давления.

При производстве полых компонентов, таких как трубы, изготовленные с использованием крестовинных форм с кронштейнами для позиционирования стержня, внутри формы должно создаваться высокое давление, чтобы помочь воссоединить отдельные логистические процессы. В противном случае изделие вдоль линии сварки может оказаться непрочным и могут возникнуть проблемы во время использования.

09  Выход

Смещение последней резьбы называется нормальным течением, которое зависит только от геометрии шнека, скорости шнека и плотности расплава. Он регулируется логистикой давления, которая фактически включает в себя эффект сопротивления снижения производительности (представленный самым высоким давлением) и любой эффект перекуса в подаче при увеличении производительности. Утечка на резьбе может быть в любом направлении.

Также полезно рассчитать производительность каждого оборота в минуту (оборота), поскольку это представляет собой любое уменьшение производительности перекачки шнека в определенный момент времени. Другой связанный расчет — это мощность на используемую лошадиную силу или киловатт. Это отражает эффективность и позволяет оценить производственную мощность данного двигателя и привода.

10  Скорость сдвига играет важную роль в вязкости.

Все обычные пластмассы обладают характеристикой снижения силы сдвига, что означает, что вязкость уменьшается по мере того, как пластик движется все быстрее и быстрее. Особенно заметен эффект некоторых пластиков. Например, некоторые ПВХ увеличивают скорость потока в 10 и более раз при удвоении тяги. Напротив, сила сдвига ЛПЭНП не уменьшается слишком сильно, а при удвоении скорости его потока скорость потока увеличивается только в 3-4 раза. Снижение эффекта снижения силы сдвига означает высокую вязкость в условиях экструзии, что, в свою очередь, означает, что требуется большая мощность двигателя.

Это может объяснить, почему LLDPE работает при более высокой температуре, чем LDPE. Скорость потока выражается как скорость сдвига, которая составляет примерно 100 с-1 в винтовом канале, от 100 до 100 с-1 в большинстве форм горловины формы и более 100 с-1 в зазоре между резьбой и стенкой цилиндра и в некоторых небольших зазорах формы.

Коэффициент плавления — это широко используемый метод измерения вязкости, но он инвертирован (например, скорость потока/тяга, а не тяга/расход). К сожалению, его измерение в экструдере со скоростью сдвига 10 с-1 или менее и высокой скоростью течения расплава может не быть истинным значением измерения.

11. Двигатель расположен напротив ствола, а ствол расположен напротив двигателя.

Почему эффект управления стволом не всегда соответствует ожиданиям, особенно в пределах зоны измерения? Если ствол нагреть, вязкость слоя материала на стенке ствола уменьшается, и мотору требуется меньше энергии для работы в этом более гладком стволе. Ток двигателя (амперы) уменьшается. Напротив, если ствол остывает, вязкость расплава у стенки ствола увеличивается, и мотору приходится вращаться энергичнее, увеличивая число ампер. Часть тепла, отводимого при прохождении через ствол, затем возвращается двигателем. Обычно регулятор ствола оказывает влияние на плавление, чего мы и ожидаем, но в любом месте эффект не так значителен, как региональная переменная. Лучше всего измерить температуру плавления, чтобы по-настоящему понять, что произошло.

11-й принцип не распространяется на головку формы и форму, так как там нет вращения винта. Поэтому внешние изменения температуры там более эффективны. Однако эти изменения неравномерны изнутри наружу, если только их не перемешивают равномерно неподвижной мешалкой, которая является эффективным инструментом для изменения температуры расплава и перемешивания.

Если вам нужна дополнительная информация,Нинбо Фанли Технолоджи Лтд.приветствует вас для получения подробного запроса, мы предоставим вам профессиональное техническое руководство или предложения по закупке оборудования.