Jeśli chodzi o wytłaczanie rur z tworzyw sztucznych, należy przestrzegać tych 11 podstawowych zasad!

Ningbo Fangli Technology Co., Ltd.jestproducent sprzętu mechanicznegoz prawie 30-letnim doświadczeniemurządzenia do wytłaczania rur z tworzyw sztucznych, nowa ochrona środowiska i nowy sprzęt materiałowy. Od momentu powstania Fangli był rozwijany w oparciu o wymagania użytkowników. Dzięki ciągłemu doskonaleniu, niezależnym badaniom i rozwojowi podstawowej technologii oraz trawieniu i wchłanianiu zaawansowanych technologii i innych środków rozwinęliśmy sięLinia do wytłaczania rur PCV, Linia do wytłaczania rur PP-R, Linia do wytłaczania rur PE/woda PE, który został zalecony przez chińskie Ministerstwo Budownictwa w celu zastąpienia produktów importowanych. Zdobyliśmy tytuł „Marki pierwszej klasy w prowincji Zhejiang”.

01  Zasady mechaniczne

Podstawowy mechanizm wytłaczania jest bardzo prosty – śruba obraca się w cylindrze i wypycha tworzywo do przodu. Śruba jest w rzeczywistości nachyloną powierzchnią lub nachyleniem, które otacza warstwę środkową. Jego celem jest zwiększenie ciśnienia w celu pokonania większego oporu. dlawytłaczarka, istnieją trzy rodzaje oporu, które należy pokonać: tarcie cząstek stałych (nadawy) o ściankę cylindra i ich wzajemne tarcie podczas kilku pierwszych obrotów ślimaka (strefa zasilania); przyczepność stopu do ścianki beczki; oraz opór logistyczny stopu podczas jego przesuwania do przodu.

Newton wyjaśnił kiedyś, że jeśli obiekt nie porusza się w danym kierunku, wówczas siły działające na ten obiekt równoważą się w tym kierunku. Śruba nie porusza się w kierunku osiowym, chociaż może obracać się w bok i szybko w pobliżu obwodu. Dlatego siła osiowa działająca na śrubę jest zrównoważona i jeśli wywiera ona duży nacisk do przodu na stopione tworzywo sztuczne, wówczas wywiera również równy nacisk do tyłu na przedmiot. W tym przypadku nacisk, jaki wywiera, skierowany jest na łożysko za wlotem - łożysko oporowe.

Większość pojedynczych śrub to gwinty prawoskrętne, takie jak śruby i śruby stosowane w obróbce drewna i maszynach. Patrząc od tyłu, obracają się w przeciwnych kierunkach, ponieważ próbują wykręcić się z lufy tak daleko, jak to możliwe. W niektórychwytłaczarki dwuślimakowe, dwie śruby obracają się do tyłu i krzyżują się w obu lufach, więc jedna musi być prawostronna, a druga lewoskrętna. W innych śrubach bliźniaczych z okluzją obie śruby obracają się w tym samym kierunku i dlatego muszą mieć tę samą orientację. Jednakże w obu przypadkach istnieją łożyska wzdłużne, które pochłaniają siłę wsteczną i zasada Newtona nadal obowiązuje.

02  Zasada termiczna

Tworzywa sztuczne wytłaczalne to tworzywa termoplastyczne – topią się po podgrzaniu i ponownie twardnieją po ochłodzeniu. Skąd bierze się ciepło do topienia tworzyw sztucznych? Podgrzewanie paszy i podgrzewacze beczki/formy mogą odgrywać rolę i są ważne podczas rozruchu, ale energia wejściowa silnika – ciepło tarcia generowane w cylindrze, gdy silnik obraca śrubę wbrew oporowi lepkiego stopu – jest najważniejszym źródłem ciepła dla wszystkich tworzyw sztucznych, z wyjątkiem małych systemów, ślimaków o niskiej prędkości, tworzyw sztucznych o wysokiej temperaturze topnienia i zastosowań powlekania przez wytłaczanie.

W przypadku wszystkich innych operacji ważne jest, aby pamiętać, że grzejnik beczkowy nie jest głównym źródłem ciepła w tej operacji i dlatego odgrywa mniejszą rolę w wytłaczaniu, niż moglibyśmy się spodziewać (patrz Zasada 11). Temperatura tylnego cylindra może być nadal istotna, ponieważ wpływa na zaangażowanie lub szybkość transportu cząstek stałych w nadawie. Temperatury matrycy i formy powinny zwykle odpowiadać pożądanej temperaturze stopu lub być jej bliskie, chyba że są stosowane do określonego celu, takiego jak lakierowanie, dystrybucja płynu lub kontrola ciśnienia.

03  Zasada hamowania

W większościwytłaczarkiprędkość ślimaka zmienia się poprzez regulację prędkości silnika. Silnik zwykle obraca się z pełną prędkością około 1750 obr./min, ale jest to zbyt duża prędkość dla ślimaka wytłaczarki. Jeśli obraca się z tak dużą prędkością, wytwarza się zbyt dużo ciepła tarcia, a czas retencji tworzywa jest zbyt krótki, aby przygotować jednorodny, dobrze wymieszany stop. Typowe współczynniki redukcji wynoszą od 10:1 do 20:1. Pierwszym stopniem może być koło zębate lub zestaw kół pasowych, ale drugi stopień obejmuje wszystkie koła zębate, a śruba jest umieszczona pośrodku ostatniego dużego koła zębatego.

W niektórych wolnobieżnych maszynach (takich jak śruby dwuślimakowe do PCV) mogą występować 3 etapy zwalniania, a maksymalna prędkość może wynosić zaledwie 30 obr./min lub mniej (stosunek 60:1). Z drugiej strony, niektóre bardzo długie bliźniacze ślimaki używane do mieszania mogą pracować z prędkością 600 obr./min lub większą, dlatego wymagają bardzo niskiego tempa zwalniania, a także dużej ilości głębokiego chłodzenia.

Czasami tempo zwalniania jest źle dobrane do zadania - będzie za dużo energii do wykorzystania - i istnieje możliwość dodania zblocza pomiędzy silnikiem a pierwszym stopniem zwalniania zmiany prędkości maksymalnej. Spowoduje to albo zwiększenie prędkości ślimaka powyżej poprzedniego limitu, albo zmniejszenie maksymalnej prędkości, umożliwiając systemowi pracę z większym procentem maksymalnej prędkości. Zwiększy to dostępną energię, zmniejszy natężenie prądu i pozwoli uniknąć problemów z silnikiem. W obu przypadkach wydajność może wzrosnąć w zależności od materiału i jego potrzeb w zakresie chłodzenia.

04  Doprowadzić chłodziwo

Wytłaczanie polega na przenoszeniu energii z silnika – czasami grzejnika – na zimny plastik, w wyniku czego następuje jego przemiana ze stanu stałego w stopiony. Zasilanie wejściowe jest chłodniejsze niż powierzchnie cylindra i ślimaka w strefie zasilania. Jednakże powierzchnia beczki w strefie zasilania jest prawie zawsze powyżej zakresu topienia tworzywa sztucznego. Jest chłodzony poprzez kontakt z cząstkami surowca, ale ciepło jest utrzymywane poprzez przenoszenie ciepła z gorącego końca czołowego do końca tylnego oraz poprzez kontrolowane ogrzewanie. Może zaistnieć konieczność włączenia ogrzewania tylnego, nawet jeśli ciepło z przodu jest utrzymywane przez tarcie lepkie i nie jest wymagane doprowadzenie ciepła z wkładu. Najważniejszym wyjątkiem jest wkład szczelinowy, prawie wyłącznie do HDPE.

Powierzchnia rdzenia ślimaka jest również chłodzona przez wsad i adiabatycznie od ścianki cylindra przez cząstki wsadu tworzywa sztucznego (i powietrze pomiędzy cząstkami). Jeżeli ślimak nagle się zatrzyma, podawanie również się zatrzyma, a powierzchnia ślimaka w strefie podawania stanie się gorętsza w miarę przemieszczania się ciepła do tyłu od cieplejszego przedniego końca. Może to powodować sklejanie się lub mostkowanie cząstek u nasady.

05  Pasza naklejana jest na cylinder lub nasuwana na ślimak

Aby zmaksymalizować transport cząstek stałych w gładkiej strefie podawania bębna wytłaczarki jednoślimakowej, cząstki powinny przyklejać się do cylindra i przesuwać się po ślimaku. Jeżeli granulki przylgną do nasady ślimaka, nie ma co ich wyciągać; objętość kanału i objętość wlotu ciał stałych są zmniejszone. Inną przyczyną słabej przyczepności u nasady jest to, że tworzywo sztuczne może ulegać tutaj kondensacji termicznej i wytwarzać żele i podobne cząstki zanieczyszczające lub sporadycznie przylegać i odrywać się wraz ze zmianami prędkości wyjściowej.

Większość tworzyw sztucznych w naturalny sposób ślizga się po korzeniu, ponieważ są zimne w momencie wejścia, a tarcie nie rozgrzało jeszcze korzenia do tego samego poziomu ciepła, co ściana beczki. Niektóre materiały mają większą skłonność do przylegania niż inne: wysoce plastyfikowany PVC, amorficzny PET i niektóre kopolimery poliolefinowe o właściwościach adhezyjnych pożądanych w zastosowaniu końcowym.

W przypadku lufy plastik musi przylegać tak, aby można go było zeskrobać i przesunąć do przodu przez gwint śruby. Pomiędzy cząstkami a lufą powinien występować wysoki współczynnik tarcia, na który z kolei duży wpływ ma temperatura tylnej lufy. Jeśli cząstki nie przylegają, po prostu obracają się w miejscu i nie poruszają się do przodu - dlatego płynne podawanie jest niekorzystne.

Tarcie powierzchniowe nie jest jedynym czynnikiem wpływającym na karmienie. Wiele cząstek nigdy nie wchodzi w kontakt z cylindrem lub podstawą śruby, więc wewnątrz cząstek musi występować tarcie i lepkość mechaniczna.

Tarcie powierzchniowe nie jest jedynym czynnikiem wpływającym na paszę. Wiele cząstek nigdy nie dotyka cylindra ani podstawy ślimaka, dlatego w granulacie musi występować tarcie oraz wzajemne blokowanie mechaniczne i lepkościowe.

Cylinder rowkowany jest przypadkiem szczególnym. Rowek znajduje się w obszarze zasilania, który jest odizolowany termicznie i głęboko chłodzony wodą od reszty cylindra. Gwint wpycha cząsteczki do rowka i wytwarza wysokie ciśnienie na stosunkowo niewielkiej odległości. Zwiększa to tolerancję zgryzu przy niższych prędkościach ślimaka przy tej samej mocy, co skutkuje zmniejszeniem ciepła tarcia generowanego na przednim końcu i niższą temperaturą stopu. Może to oznaczać, że chłodzenie ogranicza szybszą produkcję na liniach do produkcji folii rozdmuchiwanej. Rowek jest szczególnie odpowiedni do HDPE, który jest najgładszym zwykłym tworzywem sztucznym obok tworzywa perfluorowanego.

06  Najwyższy koszt materiałów

W niektórych przypadkach koszty materiałów mogą stanowić 80% kosztów produkcji – więcej niż suma wszystkich innych czynników – z wyjątkiem kilku produktów o szczególnie ważnej jakości i opakowaniu, takich jak cewniki medyczne. Zasada ta prowadzi w naturalny sposób do dwóch wniosków: przetwórcy powinni w miarę możliwości ponownie wykorzystywać skrawki i odpady w celu zastąpienia surowców oraz ściśle przestrzegać tolerancji, aby uniknąć odchyleń od docelowej grubości i problemów z produktem.

07  Koszty energii są stosunkowo nieistotne

Chociaż atrakcyjność i rzeczywiste problemy fabryki są na tym samym poziomie, co rosnące koszty energii, energia potrzebna do obsługi wytłaczarki nadal stanowi niewielką część całkowitego kosztu produkcji. Zawsze tak jest, bo koszt materiału jest bardzo wysoki, a wytłaczarka to efektywny system. Jeśli zostanie wprowadzone zbyt dużo energii, tworzywo sztuczne szybko się nagrzeje i nie będzie można go odpowiednio przetworzyć.

08  Bardzo ważny jest nacisk na koniec śruby

Ciśnienie to odzwierciedla opór wszystkich obiektów znajdujących się za ślimakiem: sita filtrującego i płyty kruszącej zanieczyszczenia, rury przenośnika adaptera, nieruchomego mieszadła (jeśli występuje) i samej formy. Zależy to nie tylko od geometrii tych elementów, ale także od temperatury w układzie, co z kolei wpływa na lepkość żywicy i prędkość przepływu. Nie opiera się na konstrukcji ślimaka, z wyjątkiem przypadków, gdy wpływa to na temperaturę, lepkość i przepustowość. Ze względów bezpieczeństwa ważny jest pomiar temperatury - jeżeli będzie zbyt wysoka, głowica formy i forma mogą eksplodować i spowodować obrażenia znajdującego się w pobliżu personelu lub maszyn.

Ciśnienie jest korzystne dla mieszania, zwłaszcza w obszarze końcowym (obszarze dozowania) systemu jednoślimakowego. Jednakże wysokie ciśnienie oznacza również, że silnik musi wytwarzać więcej energii – w związku z czym temperatura stopu jest wyższa – co może określać granicę ciśnienia. W układzie dwuślimakowym zblokowanie dwóch ślimaków zapewnia bardziej efektywne mieszanie, dlatego nie jest wymagane do tego żadne ciśnienie.

Podczas produkcji pustych elementów, takich jak rury wykonane przy użyciu form krzyżowych ze wspornikami do pozycjonowania rdzenia, wewnątrz formy musi zostać wytworzone wysokie ciśnienie, aby pomóc w ponownym połączeniu oddzielnych procesów logistycznych. W przeciwnym razie produkt wzdłuż linii zgrzewania może być słaby i może powodować problemy podczas użytkowania.

09  Wyjście

Przemieszczenie ostatniego gwintu nazywa się przepływem normalnym, który zależy tylko od geometrii ślimaka, prędkości ślimaka i gęstości stopu. Jest to regulowane przez logistykę ciśnieniową, która w rzeczywistości obejmuje efekt oporu zmniejszania wydajności (reprezentowany przez najwyższe ciśnienie) i efekt nadmiernego zgryzu w paszy przy rosnącej wydajności. Przeciek na gwincie może występować w dowolnym kierunku.

Przydatne jest również obliczenie wydajności każdego obr./min., ponieważ odzwierciedla to spadek wydajności pompowania ślimaka w określonym czasie. Innym powiązanym obliczeniem jest moc wyjściowa na zużytą moc lub kilowat. Stanowi to wydajność i może oszacować zdolność produkcyjną danego silnika i sterownika.

10  Szybkość ścinania odgrywa główną rolę w lepkości

Wszystkie zwykłe tworzywa sztuczne charakteryzują się redukcją siły ścinającej, co oznacza, że ​​lepkość maleje w miarę szybszego przemieszczania się tworzywa sztucznego. Szczególnie widoczny jest wpływ niektórych tworzyw sztucznych. Na przykład niektóre PCV zwiększają prędkość przepływu 10-krotnie lub więcej, gdy siła ciągu zostanie podwojona. Wręcz przeciwnie, siła ścinająca LLDPE nie zmniejsza się zbytnio, a gdy wniosek zostanie podwojony, prędkość przepływu wzrasta jedynie 3 do 4 razy. Zmniejszony efekt redukcji siły ścinającej oznacza wysoką lepkość w warunkach wytłaczania, co z kolei oznacza, że ​​wymagana jest większa moc silnika.

To może wyjaśniać, dlaczego LLDPE działa w wyższej temperaturze niż LDPE. Natężenie przepływu wyraża się jako szybkość ścinania, która wynosi w przybliżeniu 100 s-1 w kanale ślimaka, od 100 do 100 s-1 w większości kształtów wylotów formy i ponad 100 s-1 w szczelinie pomiędzy gwintem a ścianką cylindra oraz w niektórych małych szczelinach formy.

Współczynnik płynięcia jest powszechnie stosowaną metodą pomiaru lepkości, ale jest on odwrócony (np. natężenie przepływu/ciąg, a nie ciąg/natężenie przepływu). Niestety jego pomiar w wytłaczarce o szybkości ścinania 10s-1 lub mniejszej i dużej szybkości płynięcia stopu może nie być prawdziwą wartością pomiarową.

11  Silnik znajduje się naprzeciwko lufy, a lufa jest naprzeciwko silnika

Dlaczego efekt kontrolny lufy nie zawsze jest zgodny z oczekiwaniami, szczególnie w obszarze pomiarowym? Jeśli lufa zostanie podgrzana, lepkość warstwy materiału na ściance lufy maleje, a silnik potrzebuje mniej energii do pracy w tej gładszej lufie. Prąd silnika (ampery) maleje. I odwrotnie, jeśli lufa ostygnie, lepkość stopu na ściance lufy wzrasta, a silnik musi obracać się energiczniej, zwiększając liczbę amperów. Część ciepła usunięta podczas przejścia przez lufę jest następnie odsyłana przez silnik. Zwykle regulator beczkowy ma wpływ na stopienie, czego się spodziewamy, ale wpływ w dowolnym miejscu nie jest tak znaczący, jak zmienna regionalna. Najlepiej jest zmierzyć temperaturę topnienia, aby naprawdę zrozumieć, co się stało.

Zasada 11 nie dotyczy głowicy formy i formy, ponieważ nie ma tam obrotu ślimaka. Dlatego zmiany temperatury zewnętrznej są tam bardziej efektywne. Jednakże zmiany te są nierównomierne od środka, chyba że miesza się równomiernie w nieruchomym mieszadle, co jest skutecznym narzędziem do zmiany temperatury stopu i mieszania.

Jeśli potrzebujesz więcej informacji,Ningbo Fangli Technology Co., Ltd.zaprasza do kontaktu w celu uzyskania szczegółowego zapytania, udzielimy profesjonalnych wskazówek technicznych lub sugestii dotyczących zakupu sprzętu.