Ekstruderio varžtas

Sraigtas yra ekstruderio širdis ir pagrindinis ekstruderio komponentas. Sraigto veikimas lemia ekstruderio našumą, plastifikavimo kokybę, užpildų sklaidą, lydymosi temperatūrą, energijos sąnaudas ir kt. Tai yra svarbiausias ekstruderio komponentas, galintis tiesiogiai paveikti ekstruderio naudojimo diapazoną ir gamybos efektyvumą. Varžto sukimasis daro didelį spaudimą plastikui, todėl plastikas gali judėti, daryti slėgį ir gauti šiek tiek šilumos dėl trinties statinėje. Plastikas maišomas ir plastifikuojamas judant statinėje. Kai klampus lydalas išspaudžiamas ir teka per štampą, jis įgauna norimą formą ir susidaro. Kaip ir statinė, varžtas taip pat pagamintas iš didelio stiprumo, karščiui ir korozijai atsparių lydinių.
Kadangi yra daugybė plastikų rūšių, skiriasi ir jų savybės. Todėl realiai eksploatuojant, norint prisitaikyti prie skirtingų plastiko apdirbimo poreikių, reikalingi skirtingų tipų varžtai, taip pat skiriasi ir konstrukcijos. Kad plastiką būtų galima transportuoti, ekstruzuoti, maišyti ir plastifikuoti maksimaliai efektyviai.
Pagrindiniai parametrai, atspindintys varžto charakteristikas, yra šie: skersmuo, kraštinių santykis, suspaudimo laipsnis, žingsnis, griovelio gylis, spiralės kampas, tarpas tarp varžto ir cilindro ir kt.
Dažniausias varžto skersmuo D yra apie 45–150 mm. Didėjant sraigto skersmeniui, atitinkamai didėja ir ekstruderio apdirbimo pajėgumas, o ekstruderio našumas proporcingas varžto skersmens D kvadratui. Sraigto darbinės dalies efektyvaus ilgio ir skersmens santykis ( sutrumpintai kaip kraštinių santykis, išreikštas L/D) paprastai yra 18–25. Didelis L / D gali pagerinti medžiagos temperatūros pasiskirstymą, palengvinti plastiko maišymą ir plastifikavimą bei sumažinti nuotėkį ir atgalinį srautą. Pagerinkite ekstruderio gamybos pajėgumus. Sraigtas su dideliu L / D yra gerai pritaikomas ir gali būti naudojamas įvairių plastikų ekstruzijai; bet kai L / D yra per didelis, plastikas bus šildomas ilgiau ir suyra. Tuo pačiu metu, padidėjus varžto svoriui, laisvasis galas sulinks ir nusvyra, todėl tarp cilindro ir varžto gali būti lengvai subraižyti, o gamyba ir apdorojimas apsunkinamas; padidinti ekstruderio energijos suvartojimą. Tikėtina, kad per trumpas varžtas blogai plastifikuoja maišymą.
Pusė skirtumo tarp statinės vidinio skersmens ir varžto skersmens vadinama tarpu δ, kuri gali turėti įtakos ekstruderio gamybos pajėgumams. Didėjant δ, našumas mažėja. Paprastai tikslinga valdyti δ maždaug nuo {{0}},1 iki 0,6 mm. Kai δ yra mažas, medžiagos šlyties poveikis yra didelis, o tai skatina plastifikaciją. Tačiau, jei δ yra per mažas, stiprus šlyties efektas greičiausiai sukels termomechaninį medžiagos skilimą, o varžtas greičiausiai bus laikomas arba trinamas prie statinės sienelės. Be to, kai δ ​​yra per mažas, beveik nėra medžiagos nuotėkio ir atgalinio srauto, o tai tam tikru mastu turi įtakos lydalo maišymuisi.
Sraigės kampas Φ yra kampas tarp sriegio ir varžto skerspjūvio. Didėjant Φ, didėja ekstruderio gamybos pajėgumas, tačiau mažėja kirpimo efektas ir plastiko ekstruzijos jėga. Paprastai spiralės kampas yra nuo 10 laipsnių iki 30 laipsnių ir keičiasi varžto ilgio kryptimi. Dažnai naudojamas vienodo atstumo varžtas, o žingsnis yra lygus skersmeniui. Φ reikšmė yra apie 17 laipsnių 41′
Kuo didesnis suspaudimo laipsnis, tuo didesnį ekstruzijos laipsnį gauna plastikas. Kai sraigto griovelis yra seklus, jis gali sukelti didesnį plastiko šlyties greitį, o tai yra naudinga šilumos perdavimui tarp statinės sienelės ir medžiagos. Kuo didesnis medžiagų maišymo ir plastifikavimo efektyvumas, tuo mažesnis našumas. Priešingai, kai varžto griovelis yra gilus, situacija yra priešinga. Todėl sraigtai su giliais grioveliais tinkami karščiui jautrioms medžiagoms (pvz., polivinilchloridui); o seklių sraigtinių griovelių sraigtai tinka mažo lydalo klampumo ir aukšto terminio stabilumo plastikams (pvz., poliamidui).
1. Sraigto segmentavimas
Kai medžiaga juda į priekį išilgai varžto, joje pasikeičia temperatūra, slėgis, klampumas ir tt Šis pokytis skiriasi per visą varžto ilgį. Pagal medžiagų pasikeitimo charakteristikas varžtą galima suskirstyti į padavimo (padavimo) sekciją, suspaudimo sekciją ir homogenizavimo sekciją.
①, plastikai ir trys plastiko būsenos
Plastikai skirstomi į dvi kategorijas: termoreaktingus ir termoplastinius. Po to, kai susidaro ir sukietėja termoreaktingi plastikai, jų negalima kaitinti ir lydyti. Tačiau iš termoplastiko suformuotus gaminius galima kaitinti ir išlydyti, kad susidarytų kiti gaminiai.
Keičiantis temperatūrai, termoplastinis plastikas pasikeičia į tris būsenas: stiklinę būseną, labai elastingą būseną ir klampų tekėjimo būseną. Kai temperatūra nuolat kinta, trys būsenos keičiasi pakartotinai.
a. Skirtingos polimerų lydalo charakteristikos trijose būsenose:
Stiklinė būsena – plastikas atrodo kaip standi kieta medžiaga; šiluminė kinetinė energija yra maža, tarpmolekulinė jėga yra didelė, o deformaciją daugiausia lemia ryšio kampo deformacija; Pašalinus išorinę jėgą, kuri priklauso bendrajai elastinei deformacijai, deformacija atsistato akimirksniu.
Labai elastinga būsena – plastikas atrodo kaip gumą primenanti medžiaga; deformacija atsiranda dėl stambiamolekulinės konformacijos tempimo, kurį sukelia grandinės segmentų orientacija, o deformacijos vertė yra didelė; deformacija gali būti atkurta pašalinus išorinę jėgą, tačiau ji priklauso nuo laiko, kuri priklauso labai elastingai deformacijai.
Klampus tekėjimas – plastikas atrodo kaip labai klampus lydalas; šiluminė energija dar labiau skatina santykinį grandinės molekulių slydimą; deformacija yra negrįžtama, kuri priklauso plastinei deformacijai
b. Plastiko apdirbimas ir trys plastiko būsenos:
Plastikas gali būti pjaustomas stiklinėje būsenoje. Labai elastingi jie gali būti ištempti, pvz., vielos tempimas, vamzdžių ekstruzija, formavimas pūtimu ir termoformavimas. Klampaus srauto būsenoje jis gali būti apdorojamas dengiant, formuojant rotaciniu būdu ir liejant įpurškimą.
Kai temperatūra yra aukštesnė už klampų srauto būseną, plastikas termiškai skaidosi, o kai temperatūra yra žemesnė už stiklinę, plastikas taps trapus. Kai plastiko temperatūra yra aukštesnė už klampų srauto būseną arba žemesnė už stiklinę būseną, termoplastinis plastikas linkęs pablogėti ir būti rimtai pažeistas, todėl apdorojant ar naudojant plastikinius gaminius reikėtų vengti šių dviejų temperatūros sričių.
②, trijų pakopų varžtas
Ekstruderyje plastikai yra trijų fizinių būsenų – keičiasi stiklinės būsenos, didelės elastingumo būsenos ir klampios tekėjimo būsenos, ir kiekviena būsena turi skirtingus reikalavimus varžto struktūrai.
c. Kad atitiktų skirtingų būsenų reikalavimus, ekstruderio varžtas paprastai skirstomas į tris dalis:
Tiekimo sekcija L1 (taip pat žinoma kaip kietoji transportavimo sekcija)
Lydymosi sekcija L2 (vadinama suspaudimo sekcija)
Homogenizavimo sekcija L3 (vadinama dozavimo sekcija)
Tai paprastai vadinama trijų pakopų varžtu. Plastikų ekstruzijos procesas šiuose trijuose skyriuose skiriasi.
Tiekimo sekcijos funkcija yra nusiųsti bunkerio tiekiamą medžiagą į suspaudimo sekciją. Plastikas paprastai išlieka kietas judėjimo metu ir iš dalies išsilydo dėl karščio. Tiekimo sekcijos ilgis priklauso nuo plastiko tipo ir gali siekti nuo bunkerio iki 75% viso užsukamo kaušelio ilgio.
Paprastai tariant, kristalinių polimerų ekstruzija yra ilgiausia, po to seka kietieji amorfiniai polimerai, o trumpiausia – minkštųjų amorfinių polimerų. Kadangi padavimo sekcija nebūtinai sukuria suspaudimą, jos varžto griovelio tūris gali likti nepakitęs. Sraigės kampo dydis turi didesnį poveikį šios sekcijos padavimo pajėgumui ir iš tikrųjų turi įtakos ekstruderio produktyvumui. Paprastai miltelinių medžiagų spiralės kampas yra apie 30 laipsnių, o našumas yra didžiausias. Blokų medžiagų spiralės kampas turi būti apie 15 laipsnių, o sferinių medžiagų spiralės kampas – apie 17 laipsnių.