Ekstruuderin ruuvi

Ruuvi on ekstruuderin sydän ja ekstruuderin avainkomponentti. Ruuvin suorituskyky määrää suulakepuristimen tuottavuuden, pehmityksen laadun, täyteaineiden leviämisen, sulamislämpötilan, tehonkulutuksen jne. Se on suulakepuristimen tärkein komponentti, joka voi suoraan vaikuttaa ekstruuderin käyttöalueeseen ja tuotantotehokkuuteen. Ruuvin pyöriminen kohdistaa äärimmäisen paineen muoviin, joten muovi voi liikkua, paineistaa ja saada lämpöä piippussa olevasta kitkasta. Muovi sekoitetaan ja pehmitetään tynnyrissä liikkumisen aikana. Kun viskoosi sula suulakepuristetaan ja virtaa suuttimen läpi, se saa halutun muodon ja muodostuu. Kuten piippu, myös ruuvi on valmistettu lujista, kuumuutta ja korroosiota kestävistä seoksista.
Koska muoveja on monenlaisia, myös niiden ominaisuudet ovat erilaiset. Siksi varsinaisessa käytössä tarvitaan erityyppisiä ruuveja sopeutuakseen erilaisiin muovinkäsittelytarpeisiin, ja rakenteet ovat myös erilaisia. Jotta muovi voidaan kuljettaa, suulakepuristaa, sekoittaa ja pehmittää parhaalla teholla.
Ruuvin ominaisuuksia kuvaavia perusparametreja ovat seuraavat: halkaisija, sivusuhde, puristussuhde, nousu, uran syvyys, kierrekulma, ruuvin ja piipun välinen välys jne.
Yleisin ruuvin halkaisija D on noin 45-150 mm. Ruuvin halkaisijan kasvaessa myös ekstruuderin prosessointikapasiteetti kasvaa vastaavasti ja ekstruuderin tuottavuus on verrannollinen ruuvin halkaisijan D neliöön. Ruuvin työosan tehollisen pituuden suhde halkaisijaan ( lyhennetty muotosuhteeksi L/D) on yleensä 18-25. Suuri L/D voi parantaa materiaalin lämpötilan jakautumista, helpottaa muovin sekoittumista ja pehmentämistä sekä vähentää vuotoa ja takaisinvirtausta. Paranna ekstruuderin tuotantokapasiteettia. Suurella L/D-ruuvilla on vahva sopeutumiskyky ja sitä voidaan käyttää erilaisten muovien suulakepuristamiseen; mutta kun L/D on liian suuri, muovi kuumenee pidempään ja hajoaa. Samanaikaisesti ruuvin painon lisääntymisen vuoksi vapaa pää taipuu ja painuu, mikä on helppo aiheuttaa naarmuja piipun ja ruuvin väliin ja vaikeuttaa valmistusta ja käsittelyä; lisää ekstruuderin virrankulutusta. Liian lyhyt ruuvi aiheuttaa todennäköisesti sekoituksen huonon plastisoitumisen.
Puolet piipun sisähalkaisijan ja ruuvin halkaisijan välisestä erosta kutsutaan raoksi δ, joka voi vaikuttaa ekstruuderin tuotantokapasiteettiin. Kun δ kasvaa, tuottavuus laskee. Yleensä on tarkoituksenmukaista säätää δ noin {{0}},1 - 0,6 mm. Kun δ on pieni, materiaaliin kohdistuva leikkausvaikutus on suuri, mikä edistää plastisoitumista. Kuitenkin, jos δ on liian pieni, voimakas leikkausvaikutus aiheuttaa todennäköisesti materiaalin lämpömekaanista hajoamista ja ruuvia todennäköisesti pidetään tai hankaa tynnyrin seinää vasten. Lisäksi kun δ on liian pieni, materiaalin vuotoa ja takaisinvirtausta ei juuri tapahdu, mikä vaikuttaa jossain määrin sulatteen sekoittumiseen.
Kierrekulma Φ on kierteen ja ruuvin poikkileikkauksen välinen kulma. Kun Φ kasvaa, suulakepuristimen tuotantokapasiteetti kasvaa, mutta muoviin kohdistuva leikkausvaikutus ja ekstruusiovoima pienenevät. Yleensä helix-kulma on 10 asteen ja 30 asteen välillä ja muuttuu ruuvin pituuden suunnassa. Usein käytetään yhtä kaukana olevaa ruuvia, ja nousu on yhtä suuri kuin halkaisija. Φ:n arvo on noin 17 astetta 41′
Mitä suurempi puristussuhde on, sitä suurempi on muovin vastaanottama ekstruusiosuhde. Kun ruuviura on matala, se voi tuottaa suuremman leikkausnopeuden muoville, mikä on hyödyllistä lämmönsiirrolle tynnyrin seinämän ja materiaalin välillä. Mitä korkeampi materiaalien sekoitus- ja pehmitetehokkuus on, sitä pienempi on tuottavuus. Päinvastoin, kun ruuvin ura on syvä, tilanne on juuri päinvastainen. Siksi syvät ruuviurat sopivat lämpöherkille materiaaleille (kuten polyvinyylikloridi); kun taas matalan uran ruuvit sopivat muoveille, joilla on alhainen sulaviskositeetti ja korkea lämpöstabiilisuus (kuten polyamidi).
1. Ruuvin segmentointi
Kun materiaali liikkuu eteenpäin ruuvia pitkin, se kokee muutoksia lämpötilassa, paineessa, viskositeetissa jne. Tämä muutos on erilainen koko ruuvin pituudella. Materiaalimuutosten ominaisuuksien mukaan ruuvi voidaan jakaa syöttö- (syöttö)-, puristus- ja homogenointiosaan.
①, Muovit ja kolme muovia
Muovit jaetaan kahteen luokkaan: lämpökovettuva ja kestomuovi. Kun lämpökovettuvat muovit on muodostettu ja jähmettynyt, niitä ei voi lämmittää ja sulattaa. Kestomuovien muodostamia tuotteita voidaan kuitenkin kuumentaa ja sulattaa muiden tuotteiden muodostamiseksi.
Lämpötilan muuttuessa termoplastinen muovi muuttuu kolmeen tilaan: lasimaiseen tilaan, erittäin elastiseen tilaan ja viskoosiseen virtaustilaan. Kun lämpötila muuttuu toistuvasti, kolme tilaa muuttuvat toistuvasti.
a. Polymeerisulaiden eri ominaisuudet kolmessa tilassa:
Lasinen tila - muovi näyttää jäykältä kiinteältä aineena; terminen kineettinen energia on pieni, molekyylien välinen voima on suuri ja muodonmuutos johtuu pääasiassa sidoskulman muodonmuutoksesta; muodonmuutos palautuu välittömästi yleiseen elastiseen muodonmuutokseen kuuluvan ulkoisen voiman poistamisen jälkeen.
Erittäin elastinen tila - muovi näkyy kumimaisena aineena; muodonmuutos johtuu ketjusegmenttien orientaation aiheuttamasta makromolekyylisen konformaation venymisestä, ja muodonmuutosarvo on suuri; muodonmuutos voidaan palauttaa ulkoisen voiman poistamisen jälkeen, mutta se on aikariippuvaista, mikä kuuluu erittäin elastiseen muodonmuutokseen.
Viskoosi virtaustila - muovi näyttää erittäin viskoosisena sulana; lämpöenergia stimuloi edelleen ketjumolekyylien suhteellista liukuliikettä; muodonmuutos on peruuttamaton, mikä kuuluu plastiseen muodonmuutokseen
b. Muovin käsittely ja muovin kolme tilaa:
Muovit voidaan leikata lasimaisena. Erittäin elastisessa tilassa niitä voidaan venyttää, kuten langanvetoa, putkiekstruusiota, puhallusmuovausta ja lämpömuovausta. Viskoosissa virtaustilassa sitä voidaan käsitellä päällystämällä, pyörivällä muovauksella ja ruiskuvalulla.
Kun lämpötila on korkeampi kuin viskoosinen virtaustila, muovi hajoaa termisesti, ja kun lämpötila on alhaisempi kuin lasimainen tila, muovi haurastuu. Kun muovin lämpötila on korkeampi kuin viskoosinen virtaustila tai matalampi kuin lasimainen tila, termoplastisella muovilla on taipumus huonontua ja vaurioitua vakavasti, joten näitä kahta lämpötila-aluetta tulee välttää muovituotteita käsiteltäessä tai käytettäessä.
②, kolmivaiheinen ruuvi
Muoveja on ekstruuderissa kolmessa fysikaalisessa tilassa - lasimaisen tilan muutosprosessi, korkea elastinen tila ja viskoosi virtaustila, ja jokaisessa tilassa on erilaiset vaatimukset ruuvirakenteelle.
c. Eri tilojen vaatimusten täyttämiseksi ekstruuderin ruuvi on yleensä jaettu kolmeen osaan:
Syöttöosa L1 (tunnetaan myös nimellä kiinteä kuljetusosa)
Sulatusosa L2 (kutsutaan puristusosastoksi)
Homogenointiosa L3 (kutsutaan annostusosaan)
Tätä kutsutaan yleensä kolmivaiheiseksi ruuviksi. Muovien ekstruusioprosessi näissä kolmessa osassa on erilainen.
Syöttöosan tehtävänä on lähettää suppilon syöttämä materiaali puristusosaan. Muovi pysyy yleensä kiinteässä tilassa liikkeen aikana ja sulaa osittain lämmön vaikutuksesta. Syöttöosan pituus vaihtelee muovityypin mukaan, ja se voi olla suppilon läheisyydestä 75 %:iin ruuvikupin kokonaispituudesta.
Yleisesti ottaen kiteisten polymeerien ekstruusio on pisin, sitä seuraavat kovat amorfiset polymeerit ja lyhin pehmeillä amorfisilla polymeereillä. Koska syöttöosa ei välttämättä tuota puristusta, sen ruuviuran tilavuus voi pysyä muuttumattomana. Helix-kulman koolla on suurempi vaikutus tämän osan syöttökapasiteettiin ja se vaikuttaa itse asiassa ekstruuderin tuottavuuteen. Yleensä jauhemaisten materiaalien helix-kulma on noin 30 astetta ja tuottavuus on korkein. Lohkomateriaalien kierrekulman tulee olla noin 15 astetta ja pallomaisten materiaalien kierrekulman tulee olla noin 17 astetta.