Șurub extruder

Șurubul este inima extruderului și o componentă cheie a extruderului. Performanța șurubului determină productivitatea, calitatea plastifierii, dispersia materialelor de umplutură, temperatura de topire, consumul de energie etc. al unui extruder. Este cea mai importantă componentă a extruderului, care poate afecta direct domeniul de aplicare și eficiența de producție a extruderului. Rotirea șurubului exercită o presiune extremă asupra plasticului, astfel încât plasticul se poate mișca, presuriza și obține o oarecare căldură din frecarea din butoi. Plasticul este amestecat și plastificat în timpul mișcării în butoi. Când topitura vâscoasă este extrudată și curge prin matriță, aceasta capătă forma dorită și se formează. La fel ca și cilindrul, șurubul este fabricat și din aliaje de înaltă rezistență, rezistente la căldură și la coroziune.
Deoarece există multe tipuri de materiale plastice, proprietățile lor sunt și ele diferite. Prin urmare, în funcționarea efectivă, pentru a se adapta la diferite nevoi de prelucrare a plasticului, sunt necesare diferite tipuri de șuruburi, iar structurile sunt, de asemenea, diferite. Pentru ca plasticul să poată fi transportat, extrudat, amestecat și plastificat cu cea mai mare eficiență.
Parametrii de bază care reprezintă caracteristicile șurubului includ următorii: diametrul, raportul de aspect, raportul de compresie, pasul, adâncimea canelurii, unghiul de spirală, jocul dintre șurub și cilindru etc.
Cel mai comun diametru de șurub D este de aproximativ 45 ~ 150 mm. Pe măsură ce diametrul șurubului crește, capacitatea de procesare a extruderului crește, de asemenea, în consecință, iar productivitatea extruderului este proporțională cu pătratul diametrului șurubului D. Raportul dintre lungimea efectivă a părții de lucru a șurubului și diametrul ( abreviat ca raport de aspect, exprimat ca L/D) este de obicei 18~25. Un L/D mare poate îmbunătăți distribuția temperaturii materialului, poate facilita amestecarea și plastificarea plasticului și poate reduce scurgerea și refluxul. Îmbunătățiți capacitatea de producție a extruderului. Șurubul cu un L/D mare are o adaptabilitate puternică și poate fi folosit pentru extrudarea unei varietăți de materiale plastice; dar când L/D este prea mare, plasticul va fi încălzit mai mult timp și se va degrada. În același timp, din cauza creșterii greutății șurubului, capătul liber se va îndoi și se va lăsa, ceea ce este ușor să provoace zgârieturi între cilindru și șurub și să îngreuneze fabricarea și prelucrarea; crește consumul de energie al extruderului. Un șurub prea scurt este probabil să provoace o plasticizare slabă a amestecării.
Jumătate din diferența dintre diametrul interior al cilindrului și diametrul șurubului se numește decalaj δ, care poate afecta capacitatea de producție a extruderului. Pe măsură ce δ crește, productivitatea scade. De obicei, este adecvat să se controleze δ la aproximativ {{0}},1 până la 0,6 mm. Când δ este mic, efectul de forfecare asupra materialului este mare, ceea ce este favorabil plastificării. Cu toate acestea, dacă δ este prea mic, efectul puternic de forfecare este probabil să provoace degradarea termomecanică a materialului, iar șurubul este probabil să fie ținut sau frecat de peretele butoiului. Mai mult, atunci când δ este prea mic, nu există aproape nicio scurgere și retur a materialului, ceea ce afectează într-o anumită măsură amestecarea topiturii.
Unghiul de spirală Φ este unghiul dintre filet și secțiunea transversală a șurubului. Pe măsură ce Φ crește, capacitatea de producție a extruderului crește, dar efectul de forfecare și forța de extrudare asupra plasticului scad. De obicei, unghiul spiralei este între 10 și 30 de grade și se modifică de-a lungul direcției lungimii șurubului. Un șurub echidistant este adesea folosit, iar pasul este egal cu diametrul. Valoarea lui Φ este de aproximativ 17 grade 41′
Cu cât raportul de compresie este mai mare, cu atât raportul de extrudare primit de plastic este mai mare. Când canelura șurubului este puțin adâncă, poate produce o rată de forfecare mai mare a plasticului, ceea ce este benefic pentru transferul de căldură între peretele butoiului și material. Cu cât este mai mare eficiența de amestecare a materialului și de plastificare, cu atât productivitatea este mai mică. Dimpotrivă, când canelura șurubului este adâncă, situația este exact inversă. Prin urmare, șuruburile cu șuruburi adânci sunt potrivite pentru materiale sensibile la căldură (cum ar fi clorura de polivinil); în timp ce șuruburile cu șuruburi de mică adâncime sunt potrivite pentru materialele plastice cu vâscozitate scăzută la topire și stabilitate termică ridicată (cum ar fi poliamida).
1. Segmentarea șurubului
Când materialul se deplasează înainte de-a lungul șurubului, experimentează modificări de temperatură, presiune, vâscozitate etc. Această schimbare este diferită pe toată lungimea șurubului. În funcție de caracteristicile modificărilor materialului, șurubul poate fi împărțit într-o secțiune de alimentare (de alimentare), o secțiune de compresie și o secțiune de omogenizare.
①, materiale plastice și trei stări de materiale plastice
Materialele plastice sunt împărțite în două categorii: termorigide și termoplastice. După formarea și solidificarea materialelor plastice termorigide, acestea nu pot fi încălzite și topite. Cu toate acestea, produsele formate din termoplastice pot fi încălzite și topite pentru a forma alte produse.
Pe măsură ce temperatura se schimbă, plasticul termoplastic se schimbă în trei stări: stare sticloasă, stare foarte elastică și stare de curgere vâscoasă. Pe măsură ce temperatura se schimbă în mod repetat, cele trei stări se schimbă în mod repetat.
o. Diferite caracteristici ale polimerului se topește în cele trei stări:
Stare sticloasa - plasticul apare ca un solid rigid; energia cinetică termică este mică, forța intermoleculară este mare, iar deformarea este contribuită în principal de deformarea unghiului de legătură; deformarea revine imediat după îndepărtarea forței exterioare, care aparține deformației elastice generale.
Stare foarte elastică - plasticul apare ca o substanță asemănătoare cauciucului; la deformare contribuie întinderea conformației macromoleculare cauzată de orientarea segmentelor de lanț, iar valoarea deformației este mare; deformația poate fi recuperată după îndepărtarea forței exterioare, dar este dependentă de timp, ceea ce aparține deformației foarte elastice.
Stare de curgere vâscoasă - plasticul apare ca o topitură foarte vâscoasă; energia termică stimulează în continuare mișcarea relativă de alunecare a moleculelor de lanț; deformarea este ireversibilă, ceea ce aparține deformației plastice
b. Prelucrarea plasticului și cele trei stări ale plasticului:
Materialele plastice pot fi tăiate în stare sticloasă. În stare foarte elastică, ele pot fi întinse, cum ar fi trefilarea, extrudarea tubului, turnarea prin suflare și termoformarea. În starea de curgere vâscoasă, poate fi procesat prin acoperire, turnare rotațională și turnare prin injecție.
Când temperatura este mai mare decât starea de curgere vâscoasă, plasticul va suferi descompunere termică, iar când temperatura este mai mică decât starea sticloasă, plasticul va deveni fragil. Când temperatura plasticului este mai mare decât starea de curgere vâscoasă sau mai mică decât starea sticloasă, plasticul termoplastic tinde să se deterioreze și să fie serios deteriorat, astfel încât aceste două zone de temperatură trebuie evitate atunci când se prelucrează sau se utilizează produse din plastic.
②, șurub în trei etape
Materialele plastice există în trei stări fizice în extruder - procesul de schimbare a stării sticloase, a stării elastice ridicate și a stării de curgere vâscoasă, iar fiecare stare are cerințe diferite pentru structura șurubului.
c. Pentru a îndeplini cerințele diferitelor stări, șurubul extruderului este de obicei împărțit în trei secțiuni:
Secțiunea de alimentare L1 (cunoscută și ca secțiune de transport solid)
Secțiunea de topire L2 (numită secțiune de compresie)
Secțiunea de omogenizare L3 (numită secțiune de contorizare)
Acesta este ceea ce se numește de obicei șurub în trei trepte. Procesul de extrudare a materialelor plastice în aceste trei secțiuni este diferit.
Funcția secțiunii de alimentare este de a trimite materialul furnizat de buncăr către secțiunea de compresie. Plasticul rămâne în general în stare solidă în timpul mișcării și este parțial topit din cauza căldurii. Lungimea secțiunii de alimentare variază în funcție de tipul de plastic și poate fi de la nu departe de buncăr până la 75% din lungimea totală a cupei cu șurub.
În general, extrudarea polimerilor cristalini este cea mai lungă, urmată de polimerii amorfi duri și cea mai scurtă pentru polimerii amorfi moi. Deoarece secțiunea de alimentare nu produce neapărat compresie, volumul canelurii sale pentru șuruburi poate rămâne neschimbat. Mărimea unghiului helixului are un impact mai mare asupra capacității de alimentare a acestei secțiuni și afectează efectiv productivitatea extruderului. De obicei, unghiul de spirală al materialelor sub formă de pulbere este de aproximativ 30 de grade, iar productivitatea este cea mai mare. Unghiul de spirală al materialelor bloc ar trebui să fie de aproximativ 15 grade, iar unghiul de spirală al materialelor sferice ar trebui să fie de aproximativ 17 grade.