Основна комбинација шрафова од шест функционалних делова екструдера, овај увод је довољан

Као што сви знамо, двоструки шрафови који се међусобно ротирају међусобно су модуларни. Ако су различите врсте и бројеви вијчаних елемената мали грађевински блокови који чине шраф, онда су локалне конфигурације завртња различитих функционалних сегмената велики грађевински блокови који чине вијак.

Стога, да би се решио комбиновани дизајн целог завртња, поред јасног разумевања перформанси и структуре различитих елемената завртња,такође је неопходно имати дубинско разумевање и разумевање сваког функционалног сегмента и његове одговарајуће локалне конфигурације.

Даље, хајде да погледамо комбиновани дизајн различитих функционалних сегмената вијка екструдера.

Процес екструдирања са двоструким завртњима који се међусобно међусобно ротира, генерално се састоји од функционалних делова као што су довод, транспорт чврсте масе, топљење, транспорт талине, мешање и издувавање. Различити функционални делови захтевају различите локалне конфигурације шрафова да би се прилагодили њима како би се испуниле различите функције.

Одељак за напајање који се овде помиње односи се на део завртња који је окренут према доњем делу првог главног прикључка за довод, као и на део завртња окренут према низводном улазу за напајање. Главни захтев за одељак за храњење је да буде у стању да несметано и прилагодљиво додаје различите материјале, укључујући гранулисане материјале различитих облика, прахове мале запреминске густине, влакнасте адитиве, итд. Ова секција генерално користи велике оловне и позитивне пужне транспортне елементе.

Када дубина жлеба шрафа остане непромењена, велики олово значи велики волумен жлеба за шрафове. За одељак за храњење окренут према првом прикључку за храњење, може да прими и дода велике количине материјала. За одељак за довод који је окренут према низводном улазу за напајање, може да створи низак степен пуњења материјала који се транспортује од узводног да би се прилагодио новододатим материјалима.

Већина екструдера са два пужа користи велике оловне стандардне завојне елементе са истом дубином као и њихови вијчани елементи. Неки двоструки шрафови такође користе нестандардне вијчане елементе са повећаном дубином жљебова за завртње да би се добио велики капацитет увлачења и транспортног капацитета.

Функција секције за транспорт чврстог материјала је да транспортује додат чврсти материјал дуж завртња према калупу, и истовремено да сабије растресити прашкасти материјал мале густине или повећа степен пуњења зрнастог материјала у жлебу завртња током овај процес транспорта, како би се подстакло топљење и пластификација материјала низводно.

Конфигурација завртња овог одељка је: елемент вијка који је повезан са елементом завртња у секцији за храњење треба да усвоји елемент позитивног вијка са великим оловом, а затим треба усвојити позитивни елемент завртња који смањује запремину жлеба завртња, углавном помоћу завртња пресек састављен од вијчаних елемената са сегментираним мањим оловком. Слика 1 приказује ову ситуацију. Са слике 1 се може видети да се степен пуњења жлеба завртња постепено повећава дуж правца транспорта, а материјал се сабија и сабија.

1: Конфигурација завртња за чврсти транспортни део

За прашкасте материјале мале густине, комбиновање навојних елемената различитих проводника да би се формирала конфигурација завртња која згушњава материјал генерално не изазива никакве проблеме. Међутим, ако се гранулирани материјали транспортују и температура загревања одговарајућег дела цеви је релативно ниска, прекомерне и брзе промене у водовима суседних навојних елемената могу понекад изазвати преоптерећење машине. Због тога треба бити опрезан при одређивању степена промене оловке суседних навојних елемената.

Оптимална локална конфигурација завртња за пластификацију растопљеног датог полимера зависи од специфичне топлоте материјала, тачке топљења, вискозитета растопа и величине честица полимера у чврстом стању. Циљ локалног дизајна конфигурације шрафова за топљење и пластификацију је да се материјал равномерно и брзо отопи на задатој температури без уношења превише енергије у материјал.

Постоје два извора топлоте за топљење материјала, један је спољна топлота коју обезбеђује грејач бачве, а други је топлота смицања коју уводи шраф, последњи је главни.Да би се увела топлота смицања, блокови за гњечење, елементи обрнутих навоја и нестандардни елементи навоја ротора за реверзни миксер (слика 2) треба да се поставе у одељак за пластификацију растопа, а ови елементи треба да се ефикасно комбинују са узводним позитивним навојем. елемената на унапред одређеном аксијалном положају завртња, као што је приказано на слици 3.

РГС - дешњак

ЛГС - леворуки

С цхауффл - леворуки и дешњак

2: Унутрашњи ротор миксера тип великог оловног навоја

(а) Елемент завртња за уназад (б) Блок за гњечење напред + елемент завртња уназад

(ц) Блок за гњечење напред (д) Реверзни асиметрични дуги елемент завртња

3: Локална конфигурација завртња за топљење

Стандард за оцењивање квалитета локалне конфигурације завртња која се користи у секцији за топљење и пластификацију треба да буде да може да претвори механичку енергију смицања у топлотну енергију, тако да се материјал најбрже и темељније топи без повећања температуре материјала, тј. најразумније коришћење енергије.

Експерименти су открили да се у конфигурацији б на слици 3, када вијак ради великом брзином, материјал се топи веома брзо и дужина зоне топљења је веома кратка. Међутим, пораст температуре материјала у овој секцији и његовом узводном подручју је веома висок, знатно премашујући првобитну подешену температуру и енергију потребну за топљење материјала, а притисак топљења је такође веома висок.

Ово показује да ова конфигурација шрафа распршује превише механичке енергије, а осим што топи материјал, такође у великој мери повећава температуру топљења. Очигледно, ово није најбоље.

Када је потребно подесити однос додатих материјала (однос подешавања је 1-5), очигледно је неразумно користити исти шраф. Да бисте поново саставили шраф, машина се мора искључити, глава мора бити уклоњена, а доња помоћна машина мора бити уклоњена. Опоравак нормалног радног циклуса машине је дуг, што није економски исплативо (нарочито за велике машине). У овом тренутку, вентил за регулацију средњег процеса (радијални, аксијални, ротациони) се може користити за подешавање улазне енергије протока и смицања да би се прилагодио различитим односима.

Боља конфигурација завртња за топљење је конфигурација завртња д у комбинацији са асиметричним великим елементима оловног навоја као што је приказано на слици 3. Може учинити да већина материјала буде подвргнута контролисаном константном смицању и притиску, тако да температура материјала није висока.

Да би се избегли прекомерни температурни градијенти у зони топљења и пластификације, елемент за смицање и елемент за пренос предњег навоја могу се комбиновати наизменично тако да се укупни унос енергије распоређује одређеним редоследом унутар одређене аксијалне дужине, као што је приказано на слици 4. (ц).

(а) Блок за гњечење напред + елемент завртња за назад (б) Блок за гњечење уназад

(ц) Предњи блок за гњечење и предњи елемент завртња постављени су наизменично у издувном отвору

Слика 4 Конфигурација Берсторфовог завртња за топљење

Двоструки екструдер са коротирајућим спојем има издувну зону за уклањање влаге, увученог ваздуха и испарљивих компоненти у материјалу. Елемент за заптивање треба да се постави на завртањ узводно од издувног отвора да запечати растоп и успостави висок притисак; у издувној зони, то јест вијчаном делу супротном од издувног отвора, материјал треба напунити на ниском степену у жлеб за завртње и повезати са атмосфером или вакуум пумпом.

За заптивање растопа и успостављање високог притиска, могу се користити елементи обрнутог навоја, блокови за реверзно гњечење или вентили за регулацију притиска. У издувној зони треба користити навојне елементе са великим оловом (слика 5) за формирање ниског степена пуњења и танког слоја растопљеног материјала, тако да материјал има велику слободну површину која може бити изложена и дуго време задржавања да би се олакшало издувних гасова.

Слика 5 Конфигурација завртња у издувној зони

Преношење талине генерално користи вијчане елементе у правцу напред. Међутим, понекад се блокови за гњечење или елементи завртња у обрнутом смеру користе у зони за транспорт талине пужа, а притисак треба да се изгради узводно од ових елемената да би материјал прошао кроз њих; да би материјал прошао кроз матрицу, такође мора да се изгради притисак у делу за транспорт талине на крају завртња.

Притисак се може изградити само у делу завртња који је потпуно испуњен материјалом, тако да повећање притиска двоструких завртња који се коротирају у мрежи долази од способности материјала да непрекидно испуњава жлеб завртња. 100% пуњење омогућава конфигурацију шрафа са аксијалним каналом за стварање притиска на малој удаљености.

Дужина завртња испуњеног топљеном зависи од вискозности материјала, проводника завртња, броја обртаја завртња, количине довода и отпора матрице. Навој навоја и број глава навоја утичу на капацитет подизања притиска.

Повећање притиска је праћено порастом температуре, што је последица ниског коефицијента преноса топлоте полимера и релативно ниског односа површине за хлађење пужа и запремине екструзије растопа.

Да би се смањила температура узрокована повећањем притиска, конфигурација завртња за повећање притиска мора бити оптимизована да би се смањила дужина зоне против притиска и смањила енергија улазног материјала. Скраћивање зоне повратног притиска значи да при унапред одређеном притиску градијент притиска секције за транспорт растопа са одређеном вредношћу брзине конвекције мора да достигне максималну вредност.

Треба истаћи да ако су конфигурација завртња или услови рада секције за транспорт талине неправилно одабрани, то може довести до нестабилног истискивања, као што су флуктуације протока; пуна дужина зоне за транспорт талине низводно од издувног отвора не би требало да се протеже само до издувног притиска, иначе ће изазвати издувни материјал.

Функција мешања у коротирајућем екструдеру са два пужа је најважнија, тако да је дизајн конфигурације пужа у делу за мешање од великог значаја. Недавно је откривено да се у делу за топљење двоструког завртња величина дисперговане фазе полимерне мешавине нагло смањује, од почетних макроскопских честица или праха на нивоу милиметра до десетина микрона након што је топљење завршено.

После иницијалне фазе мешања, веће честице дисперговане фазе мешавине се даље редукују до коначног микронског нивоа под дејством смицања.

У поређењу са ефектом секције за топљење на морфолошку структуру мешавине, ефекат секције за транспорт талине на мешање је много мањи. Другим речима, величина честица дисперзне фазе се у великој мери мења током фазе омекшавања (за аморфне полимере) или фазе топљења (за полукристалне полимере), док се величина честица дисперзне фазе не мења много након што се полимер потпуно растопи.

На слици 6 приказана је конфигурација завртња комбинованог дизајна са два завртња, који се састоји од зупчастих елемената и других елемената за повећање дистрибутивне снаге мешања, док је на слици 7 конфигурација завртња састављена од блокова за гњечење са две и три главе погодних за повећање јачине мешања растопа, а слика 8 је конфигурација пужа састављена од блокова за гњечење и пужних елемената за дистрибутивно мешање и мешање дисперзије.

Треба напоменути да избор конфигурације шрафова за сваку функционалну секцију мора бити комбинован са задатком операције мешања која ће се извршити (модификација мешања или модификација пуњења) и процесом мешања.