Ниже приведены важные принципы, которые следует учитывать при экструзии.Они должны помочь экономить деньги, производить более качественную продукцию и более эффективно использовать оборудование.
1. Механический принцип. Основная механика экструзии проста: шнек вращается в цилиндре и толкает пластик вперед.Винт на самом деле представляет собой наклонную плоскость или наклонную поверхность, намотанную вокруг центрального сердечника.Цель состоит в том, чтобы умножить силу, чтобы можно было преодолеть большое сопротивление.В случае экструдера необходимо преодолеть три сопротивления: трение твердых частиц (сырья) о стенку цилиндра и друг о друга при первых нескольких оборотах шнека (зона подачи);прилипание расплава к стенке ствола;и сопротивление течению внутри расплава, когда он продвигается вперед.
Сэр Исаак Ньютон объяснил, что если предмет не движется в заданном направлении, то действующие на него силы уравновешиваются в этом направлении.Винт не движется в осевом направлении, хотя он может быстро вращаться в поперечном направлении по окружности.Таким образом, осевые силы на винте уравновешены, и если он с большой силой толкает расплав пластика вперед, он должен толкать назад что-то с такой же силой.В этом случае он давит на подшипник позади входа подачи, называемый упорным подшипником.
Большинство одиночных винтов имеют правую резьбу, как винты и болты, используемые в столярных изделиях и машиностроении.Они поворачиваются против часовой стрелки, если смотреть сзади, пытаясь выкрутиться из ствола назад.В некоторых двухшнековых экструдерах два шнека вращаются в противоположных направлениях в двойном цилиндре и входят в зацепление, так что один должен быть правым, а другой левым.В других взаимодействующих двухвинтовых винтах оба винта вращаются в одном направлении и, следовательно, должны иметь одинаковую ориентацию.Однако во всех случаях имеются упорные подшипники, воспринимающие обратную силу, и принцип Ньютона по-прежнему применим.
2. Термический принцип. Экструдируемые пластмассы — это термопласты: они плавятся при нагревании и снова становятся твердыми при охлаждении.Откуда берется тепло, необходимое для плавления пластика?Предварительный нагрев подачи и нагреватели цилиндра/матрицы могут внести свою лепту и имеют решающее значение при запуске, но потребляемая двигателем энергия — тепло от трения, образующееся внутри цилиндра, когда двигатель поворачивает шнек, преодолевая сопротивление вязкого расплава, — безусловно, является наиболее важным источником тепла. для всех, кроме очень маленьких систем, медленно вращающихся шнеков, пластмасс с высокой температурой плавления и нанесения покрытий методом экструзии.
Для всех остальных операций важно понимать, что нагреватели ствола не являются основным источником тепла во время работы и, следовательно, оказывают меньшее влияние на экструзию, чем можно было бы ожидать.Температура задней части ствола может оставаться важной, поскольку она влияет на прикус или скорость попадания твердых частиц в корм.Температура головки и матрицы обычно должна быть равна или близка к желаемой температуре плавления, если только они не используются для определенных целей, таких как придание блеска, распределение потока или контроль давления.
3. Принцип снижения скорости. В большинстве экструдеров скорость шнека изменяется путем изменения скорости двигателя.Двигатели обычно вращаются со скоростью около 1750 об/мин на полной скорости, но это слишком быстро для шнека экструдера.Если бы его вращали так быстро, он выделял бы слишком много тепла от трения, а время пребывания пластика было бы слишком коротким для приготовления однородного, хорошо перемешанного расплава.Типичный коэффициент уменьшения составляет от 10:1 до 20:1.На первой ступени могут использоваться либо шестерни, либо набор шкивов, но на второй ступени всегда используются шестерни, а винт устанавливается в центре последней, большой шестерни.
В некоторых тихоходных машинах (например, двойных машинах из ПВХ) может быть три ступени понижения, а максимальная скорость может составлять всего 30 об/мин или меньше (с передаточными отношениями до 60:1).С другой стороны, некоторые очень длинные двойники, используемые для компаундирования, могут работать со скоростью 600 об/мин и более, поэтому требуется очень низкая степень уменьшения, а также сильное интенсивное охлаждение.
Иногда передаточное число не соответствует задаче — мощность не используется — и можно добавить набор шкивов между двигателем и первой ступенью редуктора, чтобы изменить максимальную скорость.Это либо увеличивает скорость шнека за пределы предыдущих пределов, либо снижает максимальную скорость, чтобы позволить системе работать с большей процентной долей этой максимальной скорости.Это увеличивает доступную мощность, снижает силу тока и позволяет избежать проблем с двигателем.В обоих случаях производительность может быть увеличена в зависимости от материала и его потребностей в охлаждении.
Время публикации: 04 мая 2017 г.