Сердце переработки пластмасс: винтовая и цилиндрическая технология экструзии пластмасс

Экструзия пластика является важнейшим процессом в производстве различной продукции, включая трубы, профили, пленки и листы. В основе этого процесса лежит экструдер — машина, которая превращает сырой пластик в расплавленную форму, пригодную для формования. В экструдере шнек и цилиндр играют ключевую роль, работая в тандеме для достижения этой трансформации.

Винт: движущая сила пластификации

Шнек, который часто называют «сердцем» экструдера, служит основной движущей силой процесса пластификации. Его спиральная конструкция, похожая на вращающееся сердце, перемещает пластик по стволу, подвергая его ряду физических и химических изменений, которые в конечном итоге превращают его в однородный расплав.

Конструкция шнека обычно состоит из трех отдельных секций: секции подачи, секции сжатия и секции дозирования.

Секция подачи: эта секция отвечает за вытягивание пластиковых гранул из бункера и их транспортировку в секцию сжатия.

Секция сжатия: Здесь пластиковые гранулы уплотняются и начинают плавиться под воздействием тепла и давления.

Секция дозирования: расплавленный пластик подвергается дальнейшей пластификации и гомогенизации в секции дозирования перед подачей к фильере.

Геометрия шнека, характеризующаяся такими параметрами, как диаметр, соотношение длины к диаметру, глубина резьбы и шаг, существенно влияет на процесс экструзии. Различные конструкции винтов адаптированы к конкретным типам пластиков и требованиям к продукту.

Бочка: сосуд трансформации

Цилиндр, который часто называют «контейнером» экструдера, представляет собой резервуар для размещения шнека и подачи необходимой нагревательной или охлаждающей среды. Он создает необходимое пространство и среду для пластификации и плавления пластика.

Цилиндр обычно имеет цилиндрическую форму, при этом его внутренняя стенка сохраняет точный зазор от внешнего диаметра винта. Материал ствола должен выдерживать высокие температуры и давления, демонстрируя при этом отличную стойкость к истиранию и коррозии.

Синергетическое партнерство винта и бочки

Шнек и цилиндр работают гармонично и взаимозависимо, их совместным действием достигается пластификация, плавление и равномерная экструзия пластмассы.

Пластификация: объединенные силы движения шнека и тепла ствола постепенно расплавляют пластиковые гранулы, обеспечивая равномерную смесь с добавками и другими компонентами.

Плавление: по мере повышения температуры и усиления сил сдвига расплав пластика становится все более однородным и текучим.

Равномерная экструзия: шнек в дозирующей секции подталкивает однородный расплав к матрице, в конечном итоге придавая ему форму желаемого продукта.

Технология шнеков и цилиндров лежит в основе экструзии пластмасс. , качество их конструкции и изготовления напрямую влияет на качество и эффективность экструдированной продукции. Поскольку индустрия пластмасс продолжает развиваться, требуя более сложных материалов и сложной конструкции изделий, спрос на высокопроизводительные шнековые и цилиндрические системы неизбежно возрастет. Будущее обещает развитие технологий 3D-печати, позволяющее изготавливать более сложные и персонализированные винтовые и цилиндрические конструкции. Кроме того, интеграция искусственного интеллекта и Интернета вещей (IoT) позволит глубже понять и оптимизировать производительность шнеков и бочек, что приведет к дальнейшему улучшению качества продукции и эффективности экструзии.

Часть 2. Углубляемся в нюансы конструкции шнека и ствола.

Конструкция винта:

Геометрия шнека играет ключевую роль в определении характеристик текучести и эффективности пластификации пластика. Каждый параметр, от диаметра и соотношения длины к диаметру до глубины и шага резьбы, влияет на общую производительность винта.

Диаметр: Диаметр шнека напрямую влияет на производительность экструдера. Большие диаметры обычно приводят к более высокой производительности, но они также требуют более мощных двигателей и выделяют больше тепла.

Отношение длины к диаметру (L/D): этот параметр указывает относительную длину винта по сравнению с его диаметром. Более высокое соотношение L/D обычно приводит к лучшему смешиванию и удалению летучих веществ, тогда как более низкое соотношение L/D может подходить для более быстрого производства менее требовательных полимеров.

Глубина резьбы: Глубина резьбы шнека влияет на время пребывания материала в экструдере. Более глубокая резьба обеспечивает большее время смешивания и пластификации, а более мелкая резьба способствует более быстрому потоку материала.

Шаг: Шаг или расстояние между соседними резьбами винтов влияет на осевое перемещение материала. Более длинный шаг обеспечивает более быстрое продвижение материала, а более короткий шаг способствует лучшему смешиванию и замешиванию.

Несмотря на то, что базовая конструкция шнека подходит для широкого спектра экструзионных применений, конкретные типы и функциональные возможности пластика часто требуют использования специальных конфигураций шнеков. Вот несколько примеров:

* **Смесительные шнеки:** Эти шнеки включают в секцию сжатия специальные смешивающие элементы, такие как разделительные пластины или специально разработанные зоны смешивания. Такая конфигурация улучшает гомогенизацию добавок, наполнителей и пигментов в расплаве пластика.

* **Барьерные шнеки.** Барьерные шнеки, предназначенные для материалов, склонных к разрушению при высоких температурах, используют специальную зону для разделения нерасплавленного и расплавленного пластика. Такое разделение предотвращает преждевременное термическое воздействие нерасплавленного материала, улучшая качество и консистенцию продукта.

* **Вентилируемые шнеки:** Некоторые полимеры выделяют летучие компоненты в процессе экструзии. Вентилируемые шнеки имеют каналы вдоль ствола, позволяющие этим летучим веществам выходить наружу, не позволяя им создавать пустоты или пузырьки внутри конечного продукта.

**Бочка: выбор материала и точное проектирование**

Выбор материала ствола играет решающую роль в обеспечении оптимальной производительности и долговечности. Распространенный выбор включает азотированную сталь и хромированную сталь, обеспечивающие баланс износостойкости, коррозионной стойкости и термической стабильности.

Не менее важна обработка внутренней поверхности ствола. Гладкая поверхность сводит к минимуму трение между стволом и пластиком, снижая потребление энергии и износ винта. И наоборот, текстурированная отделка может быть полезна для конкретных применений, способствуя лучшему смешиванию или адгезии между пластиком и стволом.