Шесть основных принципов экструзии пластика

Нинбо Фанли Технолоджи Лтд.Оборудование для силовых труб из ХПВХпроизводитель 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».

Когда расплав поступает в переходную секцию и в фильеру, сдвиговой нагрев значительно уменьшается, поскольку при достижении переходной секции расплав начинает переходить от спирального потока с переменной скоростью к линейному потоку с постоянной скоростью. Когда расплав достигает формы по пути потока, определяемому переходной секцией, он также потребляет некоторое количество тепла. Для того чтобы расплав двигался равномерно по канавке формы «ласточкин хвост», необходимо подвести соответствующее тепло. Поэтому температура формы устанавливается немного выше, поэтому ее называют «зоной поддержания температуры».

После подачи пластика вэкструдербочка из бункера, она прижимается к головке шнековыми витками при вращении шнека. Из-за сопротивления сетчатого фильтра, разделительной пластины и матрицы приголовка штампа, и постепенное уменьшение объема (глубины канала) между витками шнека, продвигающийся материал находится под большим давлением и в то же время нагревается источником тепла ствола; Кроме того, когда пластик подвергается сжатию, сдвигу, перемешиванию и другим силам в движении, трение между пластиком и стволом, винтом и трение между молекулами пластика будут выделять много тепла. В результате температура пластика в бочке продолжает расти, а его физическое состояние постепенно меняется от стеклообразного состояния к высокоэластичному состоянию и, наконец, переходит в вязкотекучее состояние, достигая полной пластификации. Поскольку шнек постоянно вращается, пластифицированный материал выдавливается из горловины головки с постоянным давлением и скоростью и становится пластиковым изделием определенной формы. После охлаждения и формования экструзионное формование завершается. Основным компонентом для реализации вышеуказанного процесса является шнек, а процесс экструзии вдоль шнека можно разделить на следующие функциональные зоны:

Первое: Кормление

После того, как подаваемый пластик добавлен в бункер, он попадает в шнековый канал (пространство между лопастями) под действием собственного веса или под действием принудительного питателя и выдавливается вперед, перемещаясь вперед вращающимися шнековыми лопастями. Однако, если коэффициент трения между материалом и металлическим бункером слишком велик, или коэффициент внутреннего трения между материалами слишком велик, или угол конуса бункера слишком мал, в бункере постепенно образуется явление перемычки и полой трубы, материал не будет плавно входить в винтовую канавку, и экструзия будет вынуждена остановиться или станет крайне нестабильной. Поэтому, если производительность экструзии ненормально снижается или не происходит разгрузка, необходимо проверить ситуацию с подачей или даже изменить конструкцию бункера.

Второе: передача

Теоретически, после того, как пластик попадет в паз винта, при каждом вращении винта весь пластик будет транспортироваться вперед за один ход. В настоящее время мы называем эффективность транспортировки 1. Однако для каждого шнека объем прямой транспортировки фактически зависит от коэффициента трения fb пластика по стволу и коэффициента трения fs пластика по шнеку. Чем больше fb или меньше fs, тем более твердый пластик будет транспортироваться вперед. Большое количество экспериментов показывает, что коэффициент трения между смолой и металлом в основном зависит от температуры системы, шероховатости поверхности металла или структуры и формы системы, а также от давления системы и скорости движения материала.

Третье: сжатие

В процессе экструзии абсолютно необходимо сжимать пластик. Во-первых, пластик — плохой проводник тепла. Если между частицами есть промежутки, это напрямую повлияет на их теплообмен, что повлияет на скорость плавления; Во-вторых, газ между частицами будет выходить из бункера только при постепенном увеличении давления по длине шнека, в противном случае продукция станет бракованной или ненужной из-за пузырьков, образующихся внутри; Наконец, высокое давление в системе также обеспечивает относительную плотность продуктов.

Существует три причины повышения давления вдоль винта:

1. Уменьшение глубины канала (от бункера до наконечника) в структуре и постепенное сжатие материала;

2. Элементы сопротивления, такие как разделительная пластина, фильтрующая сетка и головка, установлены перед головкой винта;

3. Это давление, создаваемое по всей длине винта, вызванное трением между материалами и металлом. Чем меньше площадь сечения головки, тем больше будет значение пика давления, и точка наивысшего давления будет перемещаться в сторону головки. Вообще говоря, пиковое значение давления находится в передней части секции дозирования или в задней части секции сжатия.

Четвертое: плавление

При повышении давления движущийся твердый пластик постоянно контактирует и трется о нагретую стенку ствола. Температура пластического материала вблизи стенки бочки постоянно возрастает. После достижения температуры плавления на внутренней стенке ствола образуется тонкая пленка расплава. После этого источник тепла при плавлении твердого пластика исходит из двух аспектов: один - теплопроводность внешнего нагревателя ствола, другой - сдвиговое тепло (за счет вязкой диссипации), образующееся из-за различной скорости движения каждого слоя расплава в пленке расплава, а именно вязкое рассеивание тепла в реологии.

По мере плавления, когда толщина пленки расплава превышает зазор между шнеком и цилиндром, движущийся шнек соскребает пленку расплава и образует ванну расплава перед продвижением шнека. В процессе плавления ванная расплава становится все шире и шире, а ширина оставшегося твердого тела становится все уже и уже, пока, наконец, не исчезнет полностью. Это эпохальная знаменитая теория плавления Тадмора, опубликованная Тадмором в 1967 году.

Пятое: Смешивание

В процессе смешанной экструзии твердые материалы обычно уплотняются в плотные твердые пробки под высоким давлением. Поскольку относительного движения между частицами в твердых пробках нет, смешивание можно осуществлять только между слоями расплава при относительном движении.

Вообще говоря, в расплаве, особенно в секции транспортировки расплава, происходят следующие явления смешивания: во-первых, каждый компонент в системе материалов равномерно диспергируется и распределяется, что относится к смоле и различным добавкам. Второй – термическая гомогенизация. Это связано с тем, что в процессе экструзии материал, который плавится первым, имеет самую высокую температуру, а материал, который плавится позже, имеет самую низкую температуру. Температура границы раздела твердого тела и расплава — это и есть точка плавления пластика. Если расплавленный материал выдавливается из матрицы преждевременно, это неизбежно приведет к неравномерной экструзии повсюду, что может вызвать разницу в цвете и деформацию или даже вызвать растрескивание продукта. Кроме того, учитывая, что пластик сам по себе имеет определенное распределение молекулярной массы (MWD), смешивание может привести к тому, что деталь с более высокой относительной молекулярной массой равномерно диспергируется в расплаве. В то же время под действием сдвиговой силы часть с более высокой относительной молекулярной массой может сокращаться за счет разрыва цепи, что снижает возможность образования нерасплавленных частиц (гелей) и неоднородностей в продуктах. Очевидно, что для обеспечения равномерного перемешивания продуктов необходимо обеспечить достаточную длину участка транспортировки расплава (последнего участка) шнека. Поэтому секцию транспортировки расплава шнека также называют секцией гомогенизации. При этом при расчете производительности экструдера за основу принимают объем шнековой канавки на последнем участке шнека постоянной глубины, а участок транспортировки расплава шнека еще называют дозирующим участком.

Четвертое: плавление

В процессе экструзии выделяются три вида газов. Одним из них является воздух, смешанный между полимерными гранулами или порошком. Пока скорость шнека не слишком высока, эта часть газа, вообще говоря, может быть выпущена из бункера под постепенно увеличивающимся давлением. Но когда скорость вращения слишком высока, материал движется вперед слишком быстро, и газ не может быть полностью выпущен вовремя, в результате чего в продукте образуются пузырьки. Второй газ — это вода, поглощенная материалом из воздуха, которая при нагревании превращается в пар. Для пластиков с небольшим поглощением влаги, таких как ПВХ, ПС, ПЭ, ПП и т. д., обычно проблем не возникает. Эти небольшие количества водяного пара также можно одновременно выгружать из бункера; Однако некоторые конструкционные пластики, такие как ПА, ПСУ, АБС, ПК и т. д., из-за их большого влагопоглощения и слишком большого количества водяного пара, выгружать из бункера уже поздно, из-за чего в продуктах образуются пузырьки. В-третьих, это некоторые материалы внутри пластиковых частиц, такие как летучие вещества с низкой молекулярной массой (LMWV), пластификаторы с низкой температурой плавления и т. д., которые постепенно испаряются под действием тепла, выделяющегося в процессе экструзии. Только когда пластик расплавится. Только преодолев поверхностное натяжение расплава, эти газы могут выйти наружу, но в это время они находятся далеко от бункера, поэтому не могут быть выброшены через бункер. В этом случае вентилируемыйэкструдердолжен быть использован.

Следовательно, любой шнек должен выполнять шесть вышеуказанных основных функций: подача, транспортировка, сжатие, плавление, смешивание и выпуск. Очевидно, что подача и транспортировка влияют на производительность экструдера, тогда как сжатие, плавление, смешивание и выпуск напрямую влияют на качество экструдированной продукции. Под так называемым качеством здесь понимается не только полное плавление, но и плотное ли сжатие продуктов, равномерность перемешивания и отсутствие в продуктах пузырьков. Это качество пластификации.

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.