Форма та конструкція гвинтів відіграють ключову роль у тому, наскільки добре плавляться матеріали та які продукти виходять із одношнекових екструдерів. Такі фактори, як крок, глибина нарізаних канавок та спеціальні елементи для змішування, впливають на поведінку полімерів під час переробки. Коли мова йде про мілкі канавки в зоні стиснення, вони створюють більше зсувних зусиль, що сприяє прискоренню плавлення. Глибші канавки в зоні завантаження, навпаки, краще сприяють переміщенню твердих матеріалів. Для ефективного змішування певні ділянки з такими елементами, як фасонні виступи або кільця-вибоїни, значно покращують розподільчі властивості змішування. Згідно з дослідженням галузі, проведеним Ponemon у 2023 році, це може зменшити температурні коливання приблизно на 12% під час виготовлення термопрорізів. Гвинти зі зміщеними мішалками забезпечують близько 92% рівномірності матеріалу, тоді як звичайні конструкції досягають лише близько 78%. Це суттєво впливає на запобігання утворенню небажаних теплових містків у готових профілях.
Співвідношення довжини до діаметра (L/D) відіграє важливу роль у кількох ключових аспектах, зокрема у тривалості перебування матеріалу в системі, стабільності розплаву під час обробки та загальному енергоспоживанні. Порівнюючи системи зі співвідношенням L/D понад 30:1 із системами близько 20:1, ми бачимо, що час перебування фактично збільшується приблизно на 40%. Цього додаткового часу достатньо для повного розплавлення важкоплавких матеріалів, таких як PA66, які потребують ретельної пластифікації перед обробкою. Однак збільшення співвідношення понад 40:1 призводить до значного зростання енергоспоживання — зазвичай близько 18% — без суттєвого поліпшення однорідності матеріалу. Більшість галузевих експертів вважають оптимальним діапазон від 28:1 до 32:1 для застосувань із термічним розривом. У цих межах виробники можуть одночасно контролювати ризик деградації матеріалу й досягати цільових показників виробництва, які зазвичай коливаються від 120 до 150 кілограмів на годину.
Кількість виробленої продукції зростає пропорційно квадрату розміру гвинта. Розгляньте цифри: гвинт діаметром 120 мм може виробляти приблизно в 2,6 рази більше, ніж 90-мм гвинт, за кожен оберт. Більші гвинти також означають, що матеріалу виробляється більше і швидше (наприклад, близько 280 кг на годину порівняно з 170 кг при переході від 100 мм до 80 мм). Але є один нюанс. Чим більший гвинт, тим менше зсувного зусилля він створює — приблизно на 30–40% менше. Це може вплинути на рівномірність змішування компонентів. Тому вибір правильного розміру значною мірою залежить від типу матеріалу. Для рідких матеріалів, таких як ПВХ, більшість користувачів вважають оптимальним діаметр від 90 до 110 мм. Але для густих матеріалів, таких як TPU, потрібні менші гвинти, зазвичай від 60 до 80 мм, щоб забезпечити достатній рівень змішування для рівномірного розподілу.
Правильне налаштування температурних зон уздовж циліндра визначає характер течії полімерів під час виготовлення термопереривачів. У зоні завантаження підтримання температури нижче так званої точки склування сприяє ущільненню матеріалу без його передчасного плавлення. Коли матеріал рухається до зони стиснення, застосовується контрольоване нагрівання, зазвичай близько 170–190 градусів Цельсія для матеріалів на основі PA66. Це знижує в'язкість, забезпечуючи якісне перемішування. Далі слідує дозувальна зона, де встановлюється баланс між теплом, що виділяється внаслідок сил зсуву, та додатковим зовнішнім нагріванням. Цей баланс забезпечує стабільність течії, що особливо важливо для досягнення вузьких розмірних допусків у межах ±1,5 відсотка. Дослідження, опубліковане минулого року, показало, що майже дві третини всіх проблем при екструзії виникають саме через погані температурні градієнти. Тому зрозуміло, чому зараз багато підприємств інвестують у системи, які в режимі реального часу контролюють ці умови.
При роботі з терморозривними стрічками PA66 GF25 правильний підбір температурних зон має вирішальне значення для максимізації продуктивності з одночасним збереженням механічних властивостей. Температура зон завантаження повинна залишатися на рівні приблизно 160–170 градусів Цельсія, щоб уникнути утворення містків. Зони стиснення є складнішими — їх температура має становити від 185 до 200 градусів для правильного керування процесом зміни кристалічності на 85%. У зонах дозування температура трохи знижується — до 190–205 градусів, що сприяє підтримці тиску розплаву на рівні 25–35 МПа, забезпечуючи стабільний потік матеріалу через формувальну головку. Цікаві дані галузі показують, що існує чіткий зв'язок між точністю підтримки температури в зоні стиснення (з похибкою ±2 градуси) та стабільністю отримуваного коефіцієнта теплопровідності (R-value). Ще один важливий аспект для виробників, які прагнуть скоротити витрати: такий рівень точності дозволяє знизити енергоспоживання майже на 18% порівняно зі старішими системами екструзії, про що свідчать останні дослідження з переробки полімерів, опубліковані на початку 2024 року.
Перевищення ідеального температурного діапазону всього на 10–15 градусів Цельсія може призвести до серйозних проблем із матеріалами термічного розриву, оскільки прискорюються процеси розриву ланцюгів, що в підсумку знижує ударну міцність приблизно на 40 відсотків згідно зі стандартами ASTM D256-23. Сучасне обладнання тепер включає системи замкнутого циклу охолодження, які реагують менш ніж за пів секунди на проблеми, пов’язані з нагріванням від зсуву. Охолоджувальні рубашки, розташовані стратегічно в зонах із найвищими зусиллями зсуву, допомагають підтримувати температуру розплаву не більше ніж на 5 градусів від цільових налаштувань, що є критично важливим для збереження властивостей самозагасання, особливо важливих під час роботи з безгалогенними сполуками. Польові випробування показали, що коли виробники поєднують методи нагріву з ПІД-регулюванням із коригуванням параметрів швидкості гвинта, спостерігається зниження швидкості термічного розкладу приблизно на дві третини, при цьому обсяги виробництва залишаються на рівні близько 85 кілограмів на годину.
Швидкість гвинта суттєво впливає на обсяг виробництва, і, як правило, продуктивність досить стабільно зростає при роботі на нижчих обертах. Але коли ми перевищуємо приблизно 70 об/хв, ситуація стає цікавою. Якщо хтось подвоїть швидкість з 50 до 100 об/хв, збільшення продуктивності становитиме лише близько 65%. Ще гірше те, що температурні коливання стають досить значними — іноді перевищуючи 40 градусів Цельсія через сильне тертя та часткове плавлення всередині. Для тих, хто працює з цим щодня, підбір обертів гвинта залежно від типу перероблюваного матеріалу стає абсолютно критичним. Візьмемо, наприклад, HDPE — один із напівкристалічних пластиків. Ці матеріали потребують приблизно на 15–20 відсотків нижчих швидкостей у порівнянні з аморфним ABS, щоб забезпечити стабільний стан термічних переходів протягом усього процесу виробництва.
Те, як полімери поводяться щодо своєї товщини та еластичності, суттєво впливає на накопичення тиску під час обробки та забезпечує стабільність потоку протягом усього процесу. Згідно з дослідженням Ебейкуна та колег 2020 року, матеріали, які стають тоншими під дією напруження, можуть зменшити споживання енергії приблизно на 18 відсотків порівняно зі звичайними ньютонівськими рідинами. Працюючи з модифікованим ПВХ, що має високу пружність розплаву, зазвичай спостерігається збільшення витікання матеріалу з форми (die swell) в межах від 30 до 40 відсотків. Це означає, що операторам необхідно ретельно регулювати швидкість гвинта, щоб отримувати деталі, які відповідають розмірним специфікаціям. Проблеми зі стабільністю потоку, такі як руйнування розплаву (melt fracture), зазвичай виникають, коли напруження зсуву на стінці перевищує приблизно 0,25 МПа. Щоб уникнути цих проблем і забезпечити безперебійне виробництво, виробникам слід приділяти особливу увагу проектуванню зон стиснення у своєму обладнанні.
Різниця в теплопровідності добавок суттєво впливає на те, як тепло поширюється через матеріали. Скловолокно має значно нижчий діапазон теплопровідності — приблизно 0,8–1,2 Вт/м·К порівняно з більш високим показником карбонату кальцію — близько 2,6 Вт/м·К. Ця різниця змінює передачу тепла через циліндри приблизно на 22–35 відсотків. Що стосується поліаміду 66, його відносно низька питома теплоємність — 1,7 кДж/(кг·К) — означає, що він швидко плавиться під час переробки. Однак саме ця властивість робить його схильним до деградації, коли температура перевищує 295 градусів Цельсія, тому операторам необхідно забезпечувати точний контроль температури в межах ±2 градуси. Більшість проблем, що виникають у процесах екструзії, насправді пов’язані з поганими швидкостями охолодження. Дослідження показують, що понад дві третини всіх дефектів викликані охолодженням, яке не встигає за швидкістю кристалізації матеріалу, що призводить до деформації, особливо помітної в застосуванні термомістків.
Гарячі новини
POLYWELL спеціалізується на теплоізоляційних смугах PA66, пропонуючи гранули поліаміду, екструдери, форми, обмотальні машини та комплексні послуги з індивідуалізації.
Місто Чжанцзягань, район Цзінфенг, місто Сучжоу, провінція Джянсу, Китай
Авторське право © 2024 Suzhou Polywell Engineering Plastics Co., Ltd Політика конфіденційності
EN
