Analiza tehnologije obdelave plastike - na mehanskem načelu iztisne oblikovanja

Mehansko načelo

Osnovni mehanizem ekstrudiranja je preprost - vijak se vrti v sodu in potisne plastiko naprej. Vijak je pravzaprav stolček ali naklon, ki je ovit okoli sredinske plasti. Njegov namen je povečati pritisk, da bi premagali velik odpor. V primeru ekstruderja obstajajo tri vrste odpornosti, ki jih je treba premagati: trenje trdnih delcev (dovaja) ob steni valja in medsebojno trenje med tuljavami pred vrtenjem vijaka (območje hranjenja ); Oprijem na steni soda; Notranja odpornost na talino, ko se potisne naprej.

Če se predmet ne premika v določeni smeri, je sila na predmetu uravnotežena v tej smeri. Vijak se ne premika v osni smeri, čeprav se lahko hitro vrti bočno blizu oboda. Zato je osna sila na vijaku uravnotežena in če na plastično talino nanese velik potisk naprej, uporablja tudi enak potisk nazaj na predmet. Tukaj je uporabljen potisk ležaj, ki deluje na potisni ležaj za dovodnim pristaniščem.

Večina enojnih vijakov je desničarskih niti, kot so vijaki in vijaki, ki se uporabljajo pri obdelavi lesa in strojev. Če pogledajo od zadaj, se vrtijo v nasprotni smeri, ker poskušajo čim bolj zavrteti sod. V nekaterih ekstruderjih z dvojnimi vijaki se dva vijaka vrtita v nasprotnih smereh v dveh cilindrih in se med seboj prekrižata, zato mora biti eden desničar, drugi pa levi. V drugih okluzalnih dvojnih vijakih se dva vijaka vrtita v isti smeri in morata imeti enako orientacijo. Vendar v obeh primerih obstaja potisni ležaj, ki absorbira zaostalo silo, in Newtonovo načelo še vedno velja.

2. Termično načelo

Izvidna plastika je termoplastika - ob hlajenju se stopijo, ko se ogrejejo in se ponovno strdijo. Od kod toplota staljene plastike? Grelniki za predgrevanje krme in grelniki za sod/matrica lahko delujejo in so pomembni pri zagonu, vendar je vhodna energija motorja - trenje motorja proti viskozni talini - trenja, ki nastane v sodu, pri obračanju vijaka - je vse najbolj Pomemben vir toplote za plastiko, razen za majhne sisteme, nizko hitrost vijakov, visoke temperaturne plastike in ekstruzijske nanose.

Za vse druge operacije je pomembno priznati, da grelnik sodi ni glavni vir toplote pri delovanju, zato je učinek na ekstruzijo manjši, kot smo pričakovali (glej načelo 11). Temperatura po cilindrih je lahko še vedno pomembna, ker vpliva na hitrost transporta trdnih snovi v zob ali v krmi. Temperature matrice in plesni bi morale biti na splošno želena temperatura taline ali blizu te temperature, razen če se uporabljajo za določen namen, kot so zasteklitev, porazdelitev tekočine ali nadzor tlaka.

3. Načelo upočasnitve

Pri večini ekstruderjev se sprememba hitrosti vijaka doseže s prilagajanjem hitrosti motorja. Motor se običajno vrti s polno hitrostjo približno 1750 vrt./min., Vendar je to prehitro za vijak ekstruder. Če se vrti s tako hitro hitrostjo, nastane preveč trenja toplote in čas bivanja plastike je prekratek, da bi pripravil enotno, dobro omamljeno talino. Tipična razmerja upočasnitve se gibljejo od 10: 1 do 20: 1. Prva stopnja je lahko prestava ali jermenica, vendar druga stopnja uporablja prestave in vijak je nameščen na sredini zadnje velike prestave.

V nekaterih počasnih strojih (na primer dvojčki za UPVC) lahko pride do 3 pojemka in najvišja hitrost je lahko nizka do 30 vrtljajev ali nižja (do 60: 1 razmerje). Na drugi skrajnosti lahko nekaj zelo dolgih dvojnih vijakov za vznemirjenje poteka pri 600 vrt./min. Ali hitreje, kar zahteva zelo nizko stopnjo pojemka in veliko globokega hlajenja.

Včasih je stopnja upočasnitve neusklajena z nalogo - preveč energije bo za uporabo - in mogoče je dodati blok jermenice med motorja in prvo fazo pojem, ki spremeni največjo hitrost. To bodisi poveča hitrost vijaka nad prejšnjo mejo ali zmanjša največjo hitrost, da sistem deluje z večjim odstotkom največje hitrosti. To bo povečalo razpoložljivo energijo, zmanjšalo amperacijo in se izognilo težavam z motorji. V obeh primerih se lahko proizvodnja poveča, odvisno od materiala in njegovih hladilnih potreb.

4. Hranjenje kot hladilno tekočino

Ekstrukcija prenaša energijo motorja, včasih grelnika, na hladno plastiko in jo pretvori iz trdne v talino. Vhodna krma je hladnejša od temperature površine sode in vijaka v območju dovajanja. Vendar je površina soda v območju dovoda skoraj vedno nad območjem taljenja plastike. Ohladi se s stikom s krmnimi delci, vendar se toplota zadrži s toploto, ki se prenaša nazaj na vroč sprednji del in nadzorovano ogrevanje. Tudi po trenutni končni toploti drži viskozno trenje in ni potreben vhod v toploto sode, bo morda potreben grelnik post. Najpomembnejša izjema je režalna kartuša, ki je skoraj izključno za HDPE.

Površina vijaka korenine ohladi tudi s krmo in je izolirana iz stene sode s plastičnimi delci krme (in zrakom med delci). Če se vijak nenadoma ustavi, se krma ustavi in ​​ko se toplota premakne nazaj z vročega sprednjega konca, postane vijačna površina bolj vroča v območju dovajanja. To lahko povzroči oprijem ali premostitev delcev na koreninah.

5. V območju hranjenja se prilepite na valj in drsite na vijak

Da bi maksimirali količino trdnih snovi, ki se prevažajo v gladkem območju dovajanja sodov enega samega vijačnega ekstruderja, se morajo delci prilepiti na sod in drsati na vijak. Če se delci prilepijo na koren vijaka, jih nič ne potegne navzdol; Prostornina prehoda in količina trdnih snovi se zmanjšata. Drugi razlog za slabo oprijem korenine je, da se plastika lahko segreje tu in proizvaja gele in podobne kontaminirajoče delce ali občasno se oprime in se zlomi s spremembami izhodne hitrosti.

Večina plastike drsi naravno na koreninah, ker so hladni, ko vstopijo, trenje pa ne segreje korenine tako vroče kot stene. Nekateri materiali se pogosteje držijo kot drugi: visoko plastiran PVC, amorfni hišni ljubljenček in nekateri kopolimeri na osnovi poliolefina z lepilnimi lastnostmi, ki so zaželene za končno uporabo.

Za sod je potrebno, da se plastika tukaj oprime, tako da jo strga in potisne naprej z vijakom. Med zrnci in sodom bi moral biti visok koeficient trenja, koeficient trenja pa močno vpliva temperatura zadnjega soda. Če se delci ne držijo, se preprosto vrtijo na mestu, ne da bi se premaknili naprej - zato gladko hranjenje ni dobro.

Trenje površine ni edini dejavnik, ki vpliva na krmo. Številni delci se nikoli ne dotikajo soda ali korena vijaka, zato morajo biti v delcih povezave trenja in mehanske in viskoznosti.

Žreleči cilinder je poseben primer. Korita je v območju dovoda, območje krme pa je toplotno izolirano od preostalega sode in je globoko ohlajeno z vodo. Nit potisne delce v utor in ustvari zelo visok tlak na razmeroma kratki razdalji. To poveča toleranco za ugriz spodnjega izhoda istega vijaka pri istem izhodu, tako da se trenja, ki nastane na sprednjem koncu, zmanjša in temperatura taline nižja. To lahko pomeni hitrejšo produkcijo v hladilnih omejenih filmskih linijah. Rezervoar je še posebej primeren za HDPE, ki je najbolj gladka skupna plastika, razen za fluorirano plastiko.

6. Najdražji material

V nekaterih primerih lahko materialni stroški predstavljajo 80% stroškov proizvodnje več kot vsi drugi dejavniki-sprejema za izdelke, ki so še posebej pomembni pri kakovosti in embalaži, kot so medicinski katetri. To načelo seveda vodi do dveh zaključkov: procesorji bi morali namesto surovin ponovno uporabiti ostanke in ostanke in strogo držati toleranc čim več, da bi se izognili odstopanjem od ciljne debeline in težav z izdelki.

7. Stroški energije so razmeroma nepomembni

Čeprav sta privlačnost in resnični problemi tovarniške tovarne na isti ravni kot naraščajoči stroški energije, je energija, potrebna za vodenje ekstruderja, še vedno majhen del skupnih proizvodnih stroškov. To je vedno tako, ker so materialni stroški zelo visoki, ekstruder pa učinkovit sistem. Če se uvede preveč energije, bo plastika hitro postala tako vroča, da je ni mogoče pravilno obdelati.

8. Tlak na koncu vijaka je zelo pomemben

Ta tlak odraža upor vseh predmetov navzdol od vijaka: filtrirni zaslon in kontaminirano ploščo za drobljenje, cev za prenos adapterja, fiksni mešalnik (če obstaja) in sam kalup. Odvisno ni samo od geometrije teh komponent, ampak tudi od temperature v sistemu, kar posledično vpliva na viskoznost smole in pretok. Ni odvisno od zasnove vijaka, razen kadar vpliva na temperaturo, viskoznost in pretok. Zaradi varnostnih razlogov je merjenje temperature pomembne - če je previsoka, lahko matrica in plesen eksplodirata in škodita v bližini ljudi ali strojev.

Tlak je ugoden za vznemirjenje, zlasti v zadnji coni sistema enojnega vijaka (območje merjenja). Vendar visok tlak pomeni tudi, da mora motor oddajati več energije - in zato je temperatura taline višja - kar lahko narekuje mejo tlaka. V dvojnem vijaku je angažiranost obeh vijakov med seboj učinkovitejši agitator, zato za ta namen ni potreben pritisk.

Pri proizvodnji votlih delov, kot so cevi iz pajkovih pajkovih kalupov, ki so usmerjene v pajkove, je treba ustvariti visok tlak znotraj kalupa, ki pomaga pri rekombinaciji ločenih tokov. V nasprotnem primeru je izdelek vzdolž linije zvara lahko šibek in med uporabo lahko pride do težav.

9. izhod = premik zadnje niti / - tlaka in uhajanja

Premik zadnje niti se imenuje pozitiven pretok in je odvisen le od geometrije vijaka, hitrosti vijaka in gostote taline. Uravnava ga tlačni tok in dejansko vključuje vlečni učinek, ki zmanjšuje izhod (označen z najvišjim tlakom) in kakršen koli pretiran učinek v krmi, ki poveča izhod. Puščanje na niti je lahko v kateri koli od dveh smeri.

Koristno je tudi izračunati izhod na RPM (vrtenje), saj to predstavlja kakršen koli padec črpalne zmogljivosti vijaka naenkrat. Drug povezan izračun je izhod na uporabljeno konjsko moč ali kilovat. To predstavlja učinkovitost in lahko oceni proizvodno zmogljivost danega motorja in pogona.

10. Hitrost striženja ima glavno vlogo pri viskoznosti

Vse pogoste plastike imajo lastnosti zmanjševanja striženja, kar pomeni, da viskoznost postane nižja, ko se plastika premika hitreje in hitreje. Ta učinek nekatere plastike je še posebej opazen. Na primer, nekateri PVC povečajo hitrost pretoka za faktor 10 ali več, ko se potisk podvoji. Nasprotno, strižna sila LLDPE se ne zmanjša preveč, hitrost pretoka pa se poveča le za 3 do 4 -krat, ko se sklepanje podvoji. Zmanjšan učinek zmanjšanja striženja pomeni visoko viskoznost pod ekstruzijskimi pogoji, kar posledično pomeni več motorja. To lahko razloži, zakaj LLDPE deluje pri višji temperaturi kot LDPE. Hitrost pretoka je izražena v strižni hitrosti, približno 100 S-1 v vijačnem kanalu, med 100 in 100 S-1 v večini profilov die in več kot 100 S-1 v reži med navoji in steno ter nekaj majhnih Die vrzeli. Koeficient taline je pogosto uporabljena mera viskoznosti, vendar je obrnjena (npr. Tok/potisk, ne pa potisk/pretok). Na žalost meritev ni resnična meritev v ekstruderju s strižno hitrostjo 10 S-1 ali manj in zelo hitrim pretokom taline.

11. Motor je nasproten cilindru, valj pa je nasproten motorju.

Zakaj kontrolni učinek jeklenke ni vedno enak, kot je bilo pričakovano, zlasti na merilnem območju? Če je valj segret, jeklenka