Plasti töötlemise tehnoloogia analüüs - ekstrusiooni vormimise mehaanilise põhimõtte kohta

Mehaaniline põhimõte

Ekstrusiooni põhimehhanism on lihtne - kruvi pöörleb tünnis ja surub plasti ette. Kruvi on tegelikult kaldus või kalle, mis on mähitud ümber keskmise kihi. Selle eesmärk on suurendada survet, et ületada suur vastupidavus. Ekstruuderi korral on ületada kolme tüüpi resistentsus: tahkete osakeste (sööt) hõõrdumine silindri seina vastu ja mähiste vaheline vastastikune hõõrdumine enne kruvi pöörlemist (söötmistsoon ); Adhesioon tünni seinal; sula sisemine voolutakistus, kui see edasi lükatakse.

Kui objekt ei liigu antud suunas, on objekti jõud selles suunas tasakaalus. Kruvi ei liigu aksiaalses suunas, ehkki see võib ümbermõõdu lähedal külgsuunas pöörata. Seetõttu on kruvi aksiaalne jõud tasakaalus ja kui see rakendab plastsulamile suurt ettepoole tõukejõudu, rakendab see objektile ka identset tagumist tõukejõudu. Siin rakendatav tõukejõud on söödapordi taga olevale tõukejõule mõjuv laager.

Enamik üksikuid kruvisid on paremakäelised niidid, näiteks puidutöötlemisel ja masinates kasutatavad kruvid ja poldid. Kui nad vaatavad tagant, pöörlevad nad vastupidises suunas, kuna üritavad tünni võimalikult kaugele keerutada. Mõnes kaksikkrupi ekstruuderis pöörlevad kaks kruvi kahes silindris vastupidises suunas ja ristavad üksteist, nii et üks peab olema paremakäeline ja teine ​​vasakukäeline. Teistes oklusaalsetes kaksikkruvides pöörlevad kaks kruvi samas suunas ja neil peab olema sama orientatsioon. Mõlemal juhul on aga tõukejõud, mis imab mahajäänud jõudu ja Newtoni põhimõte kehtib endiselt.

2. Termiline põhimõte

Asjaolutav plastik on termoplastid - need sulavad kuumutamisel ja jahutamisel uuesti. Kust pärineb sula plasti kuumus? Sööda eelsoojendamine ja tünni/die -küttekehad võivad töötada ja on olulised käivitamisel, kuid mootori sisendienergia - mootori hõõrdumine viskoosse sula vastu - kruvi keeramisel on Plastide oluline soojusallikas, välja arvatud väikesed süsteemid, madala kiirusega kruvid, kõrge sulamistemperatuuri plasti ja ekstrusiooni katterakendused.

Kõigi muude toimingute puhul on oluline mõista, et tünnisoojendi ei ole peamine töötav soojusallikas ja seetõttu on mõju ekstrusioonile väiksem, kui me ootasime (vt põhimõte 11). Silindrijärgne temperatuur võib endiselt olla oluline, kuna see mõjutab tahkete ainete transpordi kiirust hammastes või söödas. Die ja hallituse temperatuur peaks üldiselt olema soovitud sulatemperatuur või selle temperatuuri lähedal, välja arvatud juhul, kui neid kasutatakse konkreetsel eesmärgil nagu klaasimine, vedeliku jaotus või rõhukontroll.

3. Aegluspõhimõte

Enamikus ekstruuderites saavutatakse kruvi kiiruse muutus mootori kiiruse reguleerimisega. Mootor pöörleb tavaliselt täiskiirusel umbes 1750 p / min, kuid see on ekstruuderi kruvi jaoks liiga kiire. Kui seda pööratakse nii kiirel kiirusel, tekib liiga palju hõõrdelist soojust ja plasti elamise aeg on liiga lühike, et valmistada ühtlast, hästi stirteeritud sula. Tüüpilised aeglustussuhted jäävad vahemikku 10: 1 kuni 20: 1. Esimene etapp võib olla kas käik või rihmaratta, kuid teises etapis kasutatakse käiku ja kruvi on paigutatud viimase suure käigu keskele.

Mõnedes aeglase käiguga masinas (näiteks UPVC kaksikkruvides) võib esineda 3 aeglustusavaldust ja maksimaalne kiirus võib olla nii madal kui 30 p / min või madalam (suhe kuni 60: 1). Teises äärmuses võivad mõned väga pikad agitatsioonide kaksikkruud olla kiirusel 600 p / min või kiirem, nõudes seega väga madalat aeglustumise kiirust ja palju sügavat jahutamist.

Mõnikord on aeglustuskiirus ülesandele sobimatu - kasutamiseks on liiga palju energiat - ning on võimalik lisada rihmarattaplokk mootori ja esimese aeglustamise faasi vahele, mis muudab maksimaalset kiirust. See kas suurendab kruvi kiirust üle eelmise piiri, või vähendab maksimaalset kiirust, et süsteem saaks töötada suurema maksimaalse kiirusega. See suurendab saadaolevat energiat, vähendab võimekust ja väldib motoorseid probleeme. Mõlemal juhul võib väljund sõltuvalt materjalist ja selle jahutusvajadustest suureneda.

4. Söötmine jahutusvedelikuna

Ekstrusioon kannab mootori, mõnikord küttekeha energiat külma plastikuni, muutes selle tahkest sulaks. Sisendvoog on jahedam kui söödatsoonis olevad tünni- ja kruvipinna temperatuurid. Tünni pind söödatsoonis on aga peaaegu alati üle plasti sulatusala. Seda jahutatakse kokkupuutel söödaosakestega, kuid kuumus säilitatakse kuuma esiotsa tagasi ja kontrollitud kuumutamisega. Isegi pärast seda, kui praegust otsasoojust hoiab viskoosne hõõrdumine ja tünnisoojuse sisendit pole vaja, võib olla vajalik postmootoris. Kõige olulisem erand on piluga söödakassett, mis on peaaegu eranditult HDPE jaoks.

Kruvi juurepinda jahutab ka sööda abil ja see isoleerib tünniseinast plast söödaosakeste (ja osakeste vaheline õhk). Kui kruvi järsku peatub, peatub ka sööt ja kui kuumus liigub kuumemast esiotsast tagasi, muutub kruvipind söödatsoonis kuumemaks. See võib põhjustada osakeste adhesiooni või sildade juurtes.

5. Söötmispiirkonnas kleepige silindri külge ja libistage kruvi

Ühe kruvi ekstruuderi siledasse barreli söödatsoonis veetava tahkete ainete koguse maksimeerimiseks peaksid osakesed kleepuma tünni külge ja libisema kruvile. Kui osakesed kleepuvad kruvi juure külge, ei tõmba miski neid alla; Läbipääsu maht ja tahkete ainete hulk vähenevad. Veel üks põhjus juurte halva haardumise on see, et plastik võib siin soojendada ja tekitada geele ja sarnaseid saastavaid osakesi või kleepuda vahelduvalt ja puruneda väljundkiiruse muutustega.

Enamik plastid libiseb juurte juures loomulikult, kuna sisenemisel on need külmad ja hõõrdumine ei soojenda juuri nii kuumad kui seinad. Mõned materjalid kleepuvad tõenäolisemalt kui teised: kõrgelt plastifitseeritud PVC, amorfoosne PET ja mõned polüolefiinipõhised kopolümeerid, millel on lõpptarbimiseks soovitud kleepuvad omadused.

Tünni jaoks on vaja, et plast kleebiks siia nii, et see kraabitakse välja ja lükataks kruvi niidi abil edasi. Graanulite ja tünni vahel peaks olema kõrge hõõrdetegur ning tagumise tünni temperatuur mõjutab omakorda hõõrdetegurit. Kui osakesed ei kleepu, pöörlevad nad lihtsalt oma kohale liikumata - seetõttu pole sujuv söötmine hea.

Pinna hõõrdumine pole ainus sööda mõjutav tegur. Paljud osakesed ei puuduta kunagi tünni ega kruvi juurt, seega peavad osakeste sees olema hõõrde- ja mehaanilised ja viskoossuse ühendused.

Soonesilinder on erijuhtum. Küna on söödatsoonis ja söödatsoon on ülejäänud tünnist termiliselt isoleeritud ja see on sügavalt jahutatud. Niidi niit surub osakesed soonesse ja loob suhteliselt lühikese vahemaa väga kõrge rõhu. See suurendab sama kruvi alumise väljundi hammustustolerantsi sama väljundi juures, nii et esiotsas tekkiv hõõrdekülaline soojus väheneb ja sulamistemperatuur on madalam. See võib tähendada kiiremat tootmist jahutuspiiratud puhutud filmiliinides. Paak sobib eriti HDPE jaoks, mis on kõige sujuvam tavaline plast, välja arvatud fluoritud plast.

6. Kõige kallim materjal

Mõnel juhul võivad materiaalsed kulud moodustada 80% tootmiskuludest kui kõik muud tegurid, mis on eriti olulised kvaliteedi ja pakendamise osas, näiteks meditsiiniliste kateetrite osas. See põhimõte viib loomulikult kahe järelduseni: protsessorid peaksid vanaraua ja lammutamise võimalikult palju toorainete asemel kasutama ning järgima rangelt tolerantsi võimalikult palju, et vältida kõrvalekaldeid sihtpaksusest ja tooteprobleemidest.

7. Energiakulud on suhteliselt ebaolulised

Ehkki tehase atraktiivsus ja tegelikud probleemid on energiakuludega samal tasemel, on ekstruuderi juhtimiseks vajalik energia siiski väike osa kogu tootmiskuludest. See on alati nii, kuna materiaalsed kulud on väga suured ja ekstruuder on tõhus süsteem. Kui kasutusele võetakse liiga palju energiat, muutub plast kiiresti nii kuumaks, et seda ei saa korralikult töödelda.

8. Kruvi lõpus olev rõhk on väga oluline

See rõhk kajastab kõigi kruvist allavoolu allavoolu: filter ekraan ja saastunud purustajaplaat, adapteri ülekandetoru, fikseeritud segaja (kui see on) ja hallitus ise. See ei sõltu mitte ainult nende komponentide geomeetriast, vaid ka süsteemi temperatuurist, mis omakorda mõjutab vaigu viskoossust ja läbilaskevõimet. See ei sõltu kruvi kujundusest, välja arvatud siis, kui see mõjutab temperatuuri, viskoossust ja läbilaskevõimet. Ohutuse huvides on temperatuuri mõõtmine oluline - kui see on liiga kõrge, võivad surm ja hallitus plahvatada ja kahjustada läheduses asuvaid inimesi või masinaid.

Rõhk on agitatsiooni jaoks kasulik, eriti ühe kruvisüsteemi viimases tsoonis (mõõtmistsoon). Kuid kõrgrõhk tähendab ka seda, et mootor peab välja andma rohkem energiat - ja seega on sulamistemperatuur kõrgem -, mis võib dikteerida rõhupiiri. Kaksikruvis on kahe kruvi üksteisega kaasamine tõhusam segaja, seega pole selleks rõhku vaja.

Õõnesosade, näiteks ämblikukesksetest ämblikvormidest valmistatud torude valmistamisel, kasutades sulgusid, tuleb vormi sees luua kõrge rõhk, et aidata eraldi ojade rekombinatsioonil. Vastasel juhul võib keevisliini ääres toode olla nõrk ja kasutamise ajal võivad tekkida probleemid.

9. Väljund = viimase lõime nihke / - rõhuvool ja leke

Viimase niidi nihkumist nimetatakse positiivseks vooluks ja see sõltub ainult kruvi geomeetriast, kruvi kiirusest ja sulatihedusest. Seda reguleerib rõhuvoog ja see hõlmab tegelikult lohistavat efekti, mis vähendab väljundit (mida näitab kõrgeim rõhk), ja mis tahes ülemäärane efekt söödast, mis väljundit suurendab. Leage keermele võib olla mõlemas suunas.

Samuti on kasulik arvutada väljund RPM kohta (pöörlemine), kuna see tähistab kruvi pumpamisvõimsuse langust korraga. Teine seotud arvutus on kasutatud hobujõu või kilovati väljund. See tähistab tõhusust ja on võimeline hindama antud mootori ja ajami tootmisvõimsust.

10. Nihkemäär mängib viskoossuse olulist rolli

Kõigil tavalistel plastidel on nihkega vähendavaid omadusi, mis tähendab, et plastikust kiiremini ja kiiremini liikudes muutub viskoossus madalamaks. Mõnede plastide see mõju on eriti märgatav. Näiteks suurendavad mõned PVC -d voolukiirust koefitsiendi võrra või rohkem, kui tõukejõud kahekordistub. Vastupidi, LLDPE nihkejõud ei vähene liiga palju ja voolukiirust suurendatakse ainult 3 kuni 4 korda, kui mõttekäik kahekordistub. Vähendatud nihke vähendamise efekt tähendab ekstrusiooni tingimustes suurt viskoossust, mis omakorda tähendab, et on vaja rohkem motoorset võimsust. See võib selgitada, miks LLDPE töötab kõrgemal temperatuuril kui LDPE. Voolukiirus ekspresseeritakse nihkekiiruses, kruvi kanalil umbes 100 s-1, enamikus stantsiprofiilides 100 kuni 100 s-1 ja niidi ja seina vahelises vahes üle 100 s-1 ning mõne väikese väikese vahelise vahe. surevad lüngad. Sulakoefitsient on tavaliselt kasutatav viskoossuse mõõt, kuid see on vastupidine (nt vool/tõukejõud, mitte tõukejõud/vool). Kahjuks ei ole mõõtmine ekstruuderis tõeline mõõtmine, mille nihkekiirus on 10 s-1 või vähem ja väga kiire sulavoolukiirus.

11. Mootor on silindri vastas ja silindr on mootori vastas.

Miks ei ole silindri kontrolliefekt alati sama, nagu eeldatud, eriti mõõtmisalal? Kui silindrit kuumutatakse, siis silindrit