Sechs Grundprinzipien der Kunststoffextrusion

Ningbo Fangli Technology Co., Ltd.ist einHersteller mechanischer Gerätemit fast 30 Jahren ErfahrungExtrusionsausrüstung für Kunststoffrohre, Neuer Umweltschutz und neue Materialausrüstung. Seit seiner Gründung wurde Fangli basierend auf den Anforderungen der Benutzer entwickelt. Durch kontinuierliche Verbesserung, unabhängige Forschung und Entwicklung der Kerntechnologie sowie die Verdauung und Absorption fortschrittlicher Technologie und anderer Mittel haben wir uns weiterentwickeltExtrusionslinie für PVC-Rohre, Extrusionslinie für PP-R-Rohre, PE-Wasserversorgungs-/Gasrohr-Extrusionslinie, das vom chinesischen Bauministerium empfohlen wurde, um importierte Produkte zu ersetzen. Wir haben den Titel „Erstklassige Marke in der Provinz Zhejiang“ erhalten.

Wenn die Schmelze in den Übergangsabschnitt und in die Düse eintritt, nimmt die Schererwärmung deutlich ab, da die Schmelze beim Erreichen des Übergangsabschnitts begonnen hat, von einem spiralförmigen Fluss mit variabler Geschwindigkeit in einen linearen Fluss mit gleichmäßiger Geschwindigkeit überzugehen. Wenn die Schmelze entlang des durch den Übergangsabschnitt definierten Fließwegs die Form erreicht, verbraucht sie auch etwas Wärme. Um sicherzustellen, dass sich die Schmelze gleichmäßig entlang der Schwalbenschwanznut der Form bewegt, ist eine entsprechende Wärmezufuhr erforderlich. Daher wird die Temperatur der Form etwas höher eingestellt, weshalb sie als „Temperaturerhaltungszone“ bezeichnet wird.

Nachdem der Kunststoff in die eingespeist wurdeExtruderDas Fass wird aus dem Trichter entnommen und durch die Schneckengänge durch die Drehung der Schnecke zum Düsenkopf gedrückt. Aufgrund des Widerstands von Filtersieb, Splitterplatte und Düseder SchneidkopfDurch die allmähliche Verringerung des Volumens (Kanaltiefe) zwischen den Schneckengängen steht das vordringende Material unter großem Druck und wird gleichzeitig durch die Wärmequelle des Zylinders erhitzt. Wenn der Kunststoff außerdem Druck, Scherung, Rühren und anderen Kräften in Bewegung ausgesetzt ist, erzeugt die Reibung zwischen dem Kunststoff und dem Zylinder, der Schraube und die Reibung zwischen den Kunststoffmolekülen viel Wärme. Infolgedessen steigt die Temperatur des Kunststoffs im Zylinder weiter an und sein physikalischer Zustand ändert sich allmählich vom glasigen Zustand in den hochelastischen Zustand und geht schließlich in den viskosen Fließzustand über, wodurch die vollständige Plastifizierung erreicht wird. Da sich die Schnecke gleichmäßig dreht, wird das plastifizierte Material mit konstantem Druck und konstanter Geschwindigkeit aus der Düsenmündung des Düsenkopfs extrudiert und wird zu einem Kunststoffprodukt mit einer bestimmten Form. Nach dem Abkühlen und Formen ist das Extrusionsformen abgeschlossen. Die Kernkomponente zur Realisierung des oben genannten Prozesses ist die Schnecke, und der Extrusionsprozess entlang der Schnecke kann in die folgenden Funktionsbereiche unterteilt werden:

Erstens: Füttern

Nachdem der zugeführte Kunststoff in den Trichter gegeben wurde, gelangt er durch sein Eigengewicht oder durch die Wirkung der Zwangszuführung in den Schneckenkanal (den Raum zwischen den Schneckengängen) und wird durch die rotierenden Schneckengänge nach vorne gefördert. Wenn jedoch der Reibungskoeffizient zwischen dem Material und dem Metalltrichter zu groß ist oder der interne Reibungskoeffizient zwischen den Materialien zu groß ist oder der Kegelwinkel des Trichters zu klein ist, kommt es nach und nach zu einer Bildung von Brücken und Hohlrohren im Trichter, das Material gelangt nicht reibungslos in die Schneckennut und die Extrusion wird zum Stoppen gezwungen oder ist extrem instabil. Wenn daher die Extrusionsproduktivität ungewöhnlich verringert ist oder keine Entladung erfolgt, ist es notwendig, die Zufuhrsituation zu überprüfen oder sogar die Konstruktion des Trichters zu ändern.

Zweitens: Fördern

Theoretisch wird, nachdem der Kunststoff in die Schraubennut gelangt ist, bei jeder Drehung der Schraube der gesamte Kunststoff um eine Führung nach vorne transportiert. Zu diesem Zeitpunkt nennen wir die Fördereffizienz 1. Allerdings hängt das Vorwärtsfördervolumen für jede Schnecke tatsächlich vom Reibungsfaktor fb des Kunststoffs zum Zylinder und dem Reibungsfaktor fs des Kunststoffs zur Schnecke ab. Je größer fb bzw. je kleiner fs, desto mehr Feststoffkunststoff wird nach vorne gefördert. Zahlreiche Experimente zeigen, dass der Reibungskoeffizient zwischen Harz und Metall hauptsächlich von der Temperatur des Systems, der Oberflächenrauheit des Metalls oder der Struktur und Form des Systems sowie dem Druck des Systems und der Geschwindigkeit der Materialbewegung abhängt.

Drittens: Komprimierung

Beim Extrusionsprozess ist es zwingend erforderlich, dass Kunststoffe komprimiert werden. Erstens ist Kunststoff ein schlechter Wärmeleiter. Wenn zwischen den Partikeln Lücken vorhanden sind, wird deren Wärmeübertragung direkt beeinflusst und somit die Schmelzrate beeinflusst; Zweitens wird das Gas zwischen den Partikeln nur dann aus dem Trichter abgelassen, wenn der Druck entlang der Länge der Schnecke allmählich ansteigt, andernfalls werden die Produkte aufgrund der im Inneren erzeugten Blasen fehlerhaft oder werden Abfallprodukte; Schließlich sorgt der hohe Systemdruck auch dafür, dass die Produkte relativ dicht sind.

Der Druckaufbau entlang der Schnecke wird durch drei Ursachen verursacht:

1. Die Kanaltiefe (vom Trichter bis zur Spitze) nimmt in der Struktur ab und das Material wird allmählich komprimiert.

2.Widerstandselemente wie Verteilerplatte, Filtersieb und Kopf werden vor dem Schraubenkopf installiert;

3. Es handelt sich um den Druck, der sich über die gesamte Länge der Schraube aufbaut und durch die Reibung zwischen Materialien und Metall entsteht. Je kleiner die Matrizenquerschnittsfläche des Kopfes ist, desto größer ist der Druckspitzenwert und der höchste Druckpunkt bewegt sich in Richtung des Kopfes. Im Allgemeinen liegt der Druckspitzenwert vor dem Dosierabschnitt oder hinter dem Kompressionsabschnitt.

Viertens: Schmelzen

Wenn der Druck steigt, berührt der sich bewegende feste Kunststoff ständig die erhitzte Fasswand und reibt an dieser. Die Temperatur des Kunststoffmaterials in der Nähe der Fasswand steigt kontinuierlich an. Nach Erreichen des Schmelzpunktes bildet sich ein dünner Schmelzefilm an der Innenwand des Zylinders. Danach beruht die Wärmequelle des Schmelzens fester Kunststoffe auf zwei Aspekten: Zum einen handelt es sich um die Wärmeleitung der externen Heizung des Zylinders. Zum anderen handelt es sich um die Scherwärme (aufgrund der viskosen Dissipation), die aufgrund der unterschiedlichen Bewegungsgeschwindigkeit jeder Schicht der Schmelze im Schmelzfilm erzeugt wird, nämlich die viskose Wärmeableitung in der Rheologie.

Wenn mit fortschreitendem Schmelzvorgang die Dicke des Schmelzfilms größer ist als der Spalt zwischen Schnecke und Zylinder, kratzt die bewegliche Schnecke den Schmelzfilm ab und bildet vor dem Vorschub der Schnecke ein Schmelzbad. Beim Schmelzvorgang wird das Schmelzbad immer breiter und die Breite des verbleibenden Feststoffes immer schmaler, bis er schließlich ganz verschwindet. Dabei handelt es sich um die bahnbrechende berühmte Schmelztheorie von Tadmor, die 1967 von Tadmor veröffentlicht wurde.

Fünftens: Mischen

Bei der Mischextrusion werden Feststoffe in der Regel unter hohem Druck zu dichten Feststoffpfropfen verdichtet. Da es keine Relativbewegung zwischen den Partikeln in den Feststoffpfropfen gibt, kann eine Vermischung nur zwischen Schmelzschichten unter Relativbewegung erfolgen.

Im Allgemeinen treten in der Schmelze, insbesondere im Schmelzeförderbereich, folgende Mischphänomene auf: Erstens wird jede Komponente im Materialsystem gleichmäßig dispergiert und verteilt, was Harz und verschiedene Additive betrifft. Die zweite ist die thermische Homogenisierung. Dies liegt daran, dass beim Extrusionsprozess das Material, das zuerst schmilzt, die höchste Temperatur hat und das Material, das später schmilzt, die niedrigste Temperatur. Die Temperatur an der Grenzfläche zwischen Feststoff und Schmelze entspricht lediglich dem Schmelzpunkt des Kunststoffs. Wenn das geschmolzene Material vorzeitig aus der Düse extrudiert wird, kommt es unweigerlich überall zu einer ungleichmäßigen Extrusion, was zu Farbunterschieden und Verformungen oder sogar zu Produktrissen führen kann. Da der Kunststoff selbst eine bestimmte Molekulargewichtsverteilung (MWD) aufweist, kann das Mischen außerdem dazu führen, dass sich der Teil mit höherem relativen Molekulargewicht gleichmäßig in der Schmelze verteilt. Gleichzeitig kann unter Einwirkung von Scherkräften der Anteil mit höherem relativen Molekulargewicht durch Kettenspaltung reduziert werden, was die Möglichkeit nicht geschmolzener Partikel (Gele) und Inhomogenitäten in den Produkten verringert. Um eine gleichmäßige Durchmischung der Produkte zu gewährleisten, muss natürlich darauf geachtet werden, dass der Schmelzeförderabschnitt (der letzte Abschnitt) der Schnecke ausreichend lang ist. Daher wird der Schmelzeförderabschnitt der Schnecke auch Homogenisierungsabschnitt genannt. Gleichzeitig wird bei der Berechnung der Leistung des Extruders das Volumen der Schneckennut im letzten Abschnitt mit konstanter Tiefe der Schnecke zugrunde gelegt und der Schmelzeförderabschnitt der Schnecke auch als Dosierabschnitt bezeichnet.

Sechstens: Entlüften

Während des Extrusionsprozesses müssen drei Arten von Gasen ausgestoßen werden. Eine davon ist die Luft, die zwischen den Polymerpellets oder dem Polymerpulver gemischt wird. Solange die Schneckendrehzahl nicht zu hoch ist, kann dieser Teil des Gases im Allgemeinen unter allmählich zunehmendem Druck aus dem Trichter ausgetragen werden. Wenn die Rotationsgeschwindigkeit jedoch zu hoch ist, bewegt sich das Material zu schnell vorwärts und das Gas kann möglicherweise nicht rechtzeitig vollständig entweichen, wodurch sich Blasen im Produkt bilden. Das zweite Gas ist das vom Material aus der Luft aufgenommene Wasser, das beim Erhitzen zu Dampf wird. Bei Kunststoffen mit geringer Feuchtigkeitsaufnahme wie PVC, PS, PE, PP usw. besteht in der Regel kein Problem. Diese geringen Wasserdampfmengen können auch gleichzeitig aus dem Trichter abgeführt werden; Bei einigen technischen Kunststoffen wie PA, PSU, ABS, PC usw. ist es jedoch aufgrund ihrer großen Feuchtigkeitsaufnahme und zu viel Wasserdampf zu spät, sie aus dem Trichter zu entleeren, was zur Blasenbildung in den Produkten führt. Das dritte sind einige Materialien in den Kunststoffpartikeln, wie z. B. flüchtige Stoffe mit niedrigem Molekulargewicht (LMWV), Weichmacher mit niedrigem Schmelzpunkt usw., die unter der während des Extrusionsprozesses erzeugten Hitze allmählich verdampfen. Erst wenn der Kunststoff geschmolzen ist, können diese Gase nur durch Überwindung der Oberflächenspannung der Schmelze entweichen, sind zu diesem Zeitpunkt jedoch weit vom Trichter entfernt und können daher nicht über den Trichter abgeführt werden. In diesem Fall eine EntlüftungExtrudermuss genutzt werden.

Daher muss jede Schnecke die oben genannten sechs Grundfunktionen Zuführen, Fördern, Komprimieren, Schmelzen, Mischen und Ausstoßen erfüllen. Offensichtlich wirken sich Zuführung und Förderung auf die Leistung des Extruders aus, während sich Kompression, Schmelzen, Mischen und Ausstoß direkt auf die Qualität der extrudierten Produkte auswirken. Unter der sogenannten Qualität versteht man hier nicht nur, ob das Schmelzen vollständig ist, sondern auch, ob die Produkte kompakt verdichtet sind, ob die Durchmischung gleichmäßig erfolgt und ob keine Blasen in den Produkten vorhanden sind. Dies ist die plastifizierende Qualität.

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