پیچ اکسترودر

پیچ قلب اکسترودر و جزء کلیدی اکسترودر است. عملکرد پیچ ​​تعیین کننده بهره وری، کیفیت پلاستیک سازی، پراکندگی پرکننده ها، دمای مذاب، مصرف برق و غیره یک اکسترودر است. این مهمترین جزء اکسترودر است که می تواند مستقیماً بر دامنه کاربرد و راندمان تولید اکسترودر تأثیر بگذارد. چرخش پیچ فشار زیادی بر پلاستیک وارد می کند، به طوری که پلاستیک می تواند حرکت کند، تحت فشار قرار گیرد و مقداری گرما از اصطکاک در بشکه به دست آورد. پلاستیک در حین حرکت در بشکه مخلوط و پلاستیکی می شود. هنگامی که مذاب ویسکوز اکسترود می شود و از درون قالب جریان می یابد، شکل مورد نظر را به دست می آورد و تشکیل می شود. مانند بشکه، پیچ نیز از آلیاژهای با استحکام بالا، مقاوم در برابر حرارت و مقاوم در برابر خوردگی ساخته شده است.
از آنجایی که پلاستیک ها انواع زیادی دارند، خواص آنها نیز متفاوت است. بنابراین، در عملیات واقعی، برای انطباق با نیازهای مختلف پردازش پلاستیک، انواع مختلفی از پیچ ها مورد نیاز است و ساختارها نیز متفاوت هستند. به طوری که پلاستیک را می توان با بیشترین کارایی حمل و نقل، اکسترود، مخلوط و پلاستیکی کرد.
پارامترهای اساسی که مشخصات پیچ را نشان می دهد شامل موارد زیر است: قطر، نسبت ابعاد، نسبت تراکم، گام، عمق شیار، زاویه مارپیچ، فاصله بین پیچ و بشکه و غیره.
رایج ترین قطر پیچ D حدود 45 تا 150 میلی متر است. با افزایش قطر پیچ، ظرفیت پردازش اکسترودر نیز بر همین اساس افزایش می‌یابد و بهره‌وری اکسترودر متناسب با مربع قطر پیچ D است. نسبت طول موثر قسمت کار پیچ به قطر ( به اختصار نسبت ابعاد، که به صورت L/D بیان می شود) معمولاً 18 تا 25 است. یک L/D بزرگ می تواند توزیع دمای مواد را بهبود بخشد، اختلاط و پلاستیک سازی پلاستیک را تسهیل کند و نشت و جریان برگشتی را کاهش دهد. بهبود ظرفیت تولید اکسترودر. پیچ با L/D بزرگ دارای سازگاری قوی است و می تواند برای اکستروژن انواع پلاستیک استفاده شود. اما زمانی که L/D خیلی بزرگ باشد، پلاستیک برای مدت طولانی تری گرم می شود و تخریب می شود. در عین حال، به دلیل افزایش وزن پیچ، انتهای آزاد خم می شود و به راحتی فرو می رود که به راحتی بین لوله و پیچ خراش ایجاد می شود و ساخت و پردازش را دشوار می کند. افزایش مصرف برق اکسترودر پیچ خیلی کوتاه احتمالاً باعث نرم شدن ضعیف مخلوط می شود.
نصف اختلاف بین قطر داخلی بشکه و قطر پیچ را شکاف δ می گویند که می تواند بر ظرفیت تولید اکسترودر تأثیر بگذارد. با افزایش δ، بهره وری کاهش می یابد. معمولاً کنترل δ در حدود {0}}.1 تا 0.6 میلی متر مناسب است. هنگامی که δ کوچک است، اثر برشی روی ماده زیاد است، که منجر به پلاستیک سازی می شود. با این حال، اگر δ خیلی کوچک باشد، اثر برشی قوی احتمالاً باعث تخریب ترمومکانیکی مواد می شود و احتمالاً پیچ به دیواره بشکه نگه داشته یا ساییده می شود. علاوه بر این، هنگامی که δ خیلی کوچک است، تقریباً هیچ نشتی و جریان برگشتی از مواد وجود ندارد که تا حدی بر اختلاط مذاب تأثیر می گذارد.
زاویه مارپیچ Φ زاویه بین رزوه و سطح مقطع پیچ است. با افزایش Φ، ظرفیت تولید اکسترودر افزایش می‌یابد، اما اثر برشی و نیروی اکستروژن روی پلاستیک کاهش می‌یابد. معمولاً زاویه مارپیچ بین 10 تا 30 درجه است و در جهت طول پیچ تغییر می کند. اغلب از یک پیچ با فاصله یکسان استفاده می شود و گام برابر با قطر است. مقدار Φ حدود 17 درجه 41 دقیقه است
هر چه نسبت تراکم بیشتر باشد، نسبت اکستروژن دریافتی پلاستیک بیشتر می شود. هنگامی که شیار پیچ کم عمق باشد، می تواند نرخ برش بالاتری روی پلاستیک ایجاد کند که برای انتقال حرارت بین دیواره بشکه و مواد مفید است. هر چه راندمان اختلاط و پلاستیک سازی مواد بیشتر باشد، بهره وری کمتر است. برعکس، وقتی شیار پیچ عمیق است، وضعیت دقیقا برعکس است. بنابراین، پیچ های شیار عمیق برای مواد حساس به حرارت (مانند پلی وینیل کلراید) مناسب هستند. در حالی که پیچ های شیار کم عمق برای پلاستیک هایی با ویسکوزیته مذاب پایین و پایداری حرارتی بالا (مانند پلی آمید) مناسب هستند.
1. تقسیم بندی پیچ
هنگامی که مواد در امتداد پیچ ​​به جلو حرکت می کند، تغییرات دما، فشار، ویسکوزیته و غیره را تجربه می کند. این تغییر در کل طول پیچ متفاوت است. با توجه به ویژگی های تغییرات مواد، پیچ را می توان به بخش تغذیه (تغذیه)، بخش فشرده سازی و بخش همگن تقسیم کرد.
①، پلاستیک و سه حالت پلاستیک
پلاستیک ها به دو دسته ترموپلاستیک و ترموپلاستیک تقسیم می شوند. پس از تشکیل و جامد شدن پلاستیک های ترموست، نمی توان آنها را حرارت داد و ذوب کرد. با این حال، محصولات تشکیل شده توسط ترموپلاستیک ها را می توان حرارت داد و ذوب کرد تا محصولات دیگر را تشکیل دهد.
با تغییر دما، پلاستیک ترموپلاستیک به سه حالت تغییر می کند: حالت شیشه ای، حالت بسیار الاستیک و حالت جریان ویسکوز. با تغییر مکرر دما، این سه حالت به طور مکرر تغییر می کنند.
الف ویژگی های مختلف مذاب های پلیمری در سه حالت:
حالت شیشه ای - پلاستیک به صورت جامد سفت و سخت ظاهر می شود. انرژی جنبشی حرارتی کوچک است، نیروی بین مولکولی بزرگ است، و تغییر شکل عمدتا توسط تغییر شکل زاویه پیوند ایجاد می شود. تغییر شکل بلافاصله پس از حذف نیروی خارجی، که به تغییر شکل کشسانی عمومی تعلق دارد، بهبود می یابد.
حالت بسیار الاستیک - پلاستیک به عنوان یک ماده لاستیک مانند ظاهر می شود. تغییر شکل توسط کشش ترکیب ماکرومولکولی ناشی از جهت‌گیری بخش‌های زنجیره ایجاد می‌شود و مقدار تغییر شکل بزرگ است. تغییر شکل را می توان پس از حذف نیروی خارجی بازیابی کرد، اما وابسته به زمان است، که متعلق به تغییر شکل بسیار الاستیک است.
حالت جریان چسبناک - پلاستیک به عنوان یک مذاب بسیار چسبناک ظاهر می شود. انرژی حرارتی باعث تحریک بیشتر حرکت لغزش نسبی مولکول های زنجیره می شود. تغییر شکل برگشت ناپذیر است، که متعلق به تغییر شکل پلاستیک است
ب پردازش پلاستیک و سه حالت پلاستیک:
پلاستیک ها را می توان در حالت شیشه ای برش داد. در حالت بسیار الاستیک، می توان آنها را کشید، مانند کشش سیم، اکستروژن لوله، قالب گیری دمشی و ترموفرمینگ. در حالت جریان ویسکوز، می توان آن را با پوشش، قالب گیری چرخشی و قالب گیری تزریقی پردازش کرد.
هنگامی که درجه حرارت بالاتر از حالت جریان ویسکوز باشد، پلاستیک دچار تجزیه حرارتی می شود و زمانی که درجه حرارت کمتر از حالت شیشه ای باشد، پلاستیک شکننده می شود. هنگامی که دمای پلاستیک بالاتر از حالت جریان ویسکوز یا کمتر از حالت شیشه ای باشد، پلاستیک ترموپلاستیک متمایل به خراب شدن و آسیب جدی می شود، بنابراین هنگام پردازش یا استفاده از محصولات پلاستیکی باید از این دو ناحیه دما اجتناب کرد.
②، پیچ سه مرحله ای
پلاستیک ها در سه حالت فیزیکی در اکسترودر وجود دارند - فرآیند تغییر حالت شیشه ای، حالت الاستیک بالا و حالت جریان ویسکوز، و هر حالت دارای الزامات متفاوتی برای ساختار پیچ است.
ج برای برآوردن نیازهای حالت های مختلف، پیچ اکسترودر معمولاً به سه بخش تقسیم می شود:
بخش تغذیه L1 (همچنین به عنوان بخش انتقال جامد نیز شناخته می شود)
بخش ذوب L2 (به نام بخش فشرده سازی)
بخش همگن L3 (به نام بخش اندازه گیری)
این همان چیزی است که معمولاً پیچ سه مرحله ای نامیده می شود. فرآیند اکستروژن پلاستیک در این سه بخش متفاوت است.
وظیفه بخش تغذیه این است که مواد تامین شده توسط قیف را به بخش فشرده سازی ارسال کند. پلاستیک به طور کلی در طول حرکت در حالت جامد باقی می ماند و در اثر گرما تا حدی ذوب می شود. طول بخش تغذیه بسته به نوع پلاستیک متفاوت است و می تواند از قیف نه چندان دور تا 75 درصد طول کل فنجان پیچ باشد.
به طور کلی، اکستروژن پلیمرهای کریستالی طولانی‌ترین و به دنبال آن پلیمرهای سخت آمورف و کوتاه‌ترین زمان برای پلیمرهای آمورف نرم است. از آنجایی که بخش تغذیه لزوماً فشرده سازی ایجاد نمی کند، حجم شیار پیچ آن می تواند بدون تغییر باقی بماند. اندازه زاویه مارپیچ تأثیر بیشتری بر ظرفیت تغذیه این بخش دارد و در واقع بر بهره وری اکسترودر تأثیر می گذارد. معمولاً زاویه مارپیچ مواد پودری حدود 30 درجه است و بهره وری بالاترین است. زاویه مارپیچ مواد بلوک باید حدود 15 درجه و زاویه مارپیچ مواد کروی باید حدود 17 درجه باشد.