Analyse des Plastifizierungsmechanismus in verschiedenen Zonen eines Doppelschneckenextruders für PVC-Produkte

Ningbo Fangli Technology Co., Ltd.ist einHersteller mechanischer Gerätemit mehr als 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.

Basierend auf dem Plastifizierungsprozess von PVC-Material in aDoppelschneckenExtruderDie Schnecke ist in drei Zonen unterteilt: die Feststoffförderzone, die Schmelzzone und die Schmelzeförderzone (Extrusionszone).

I. Plastifizierungsmechanismus in der Feststoffförderzone

Im Fass wird der Bereich, in dem festes Polymer (PVC) und seine Zusatzstoffe fließen, vorgewärmt und verdichtet werden, als Feststoffförderzone bezeichnet. Erstens wird der Fluss fester Polymerpartikel vom Trichter in das Fass durch die Schwerkraft erreicht. Während sich die Schnecke dreht, werden die Partikel zum Düsenkopf befördert, während die Partikel im Trichter kontinuierlich fließen. In der Feststoffförderzone (Zone Fass C1) werden die Makromoleküle, kleinen Moleküle und anderen Partikel im PVC-Material allmählich erhitzt. Gleichzeitig erhöhen die Scherung der Schraube und die Reibung zwischen den Partikeln auch die Wärme der Partikel, sodass sie in einem verdichteten Zustand vollständig in Kontakt kommen, diffundieren und eindringen können.

In dieser Zone werden die PVC-Materialpartikel aufgrund von Änderungen der Schneckensteigung, der Gangbreite usw. dicht verdichtet und bilden ein festes Bett oder einen festen Pfropfen, der entlang des Schneckenkanals gleitet. Die Bewegung des Festkörperstopfens beruht auf der Reibung zwischen der Zylinderoberfläche und dem Festkörperstopfen, während die Reibung zwischen der Schraube und dem Festkörperstopfen seine Bewegung behindert. Daher bewegen sich die PVC-Materialpartikel im Inneren des Zylinders nicht gleichmäßig in die gleiche Richtung, sondern taumeln, gleiten, rotieren mit der Schnecke und bilden in regelmäßigen Abständen eine „Brücke“. Sie stapeln sich hinter der „Brücke“, die dann bricht, und der Vorgang wiederholt sich kontinuierlich mit der Extrusion von PVC-Material und dem Materialfluss im Trichter.

In dieser Zone wird eine gute Qualität der PVC-Extrusion und -Plastifizierung durch den Übergang von PVC von einem glasigen Zustand in einen hochelastischen Zustand angezeigt. Aus Sicht der aggregierten Zustandsstruktur zerfallen 50 bis 60 % der PVC-Harzpartikel in Primärpartikel, wobei die Oberflächen verschiedener Additivpartikel vollständig mit diesen Primärpartikeln in Kontakt kommen und mit ihnen diffundieren.

Es ist zu beachten, dass für einen stabilen Betrieb die Höhe des Feststoffmaterials im Trichter immer über einem bestimmten kritischen Wert liegen muss. Über diesem kritischen Wert haben Änderungen in der Materialhöhe keinen Einfluss auf dieExtruder's Leistung. Wenn die Materialhöhe jedoch unter den kritischen Wert fällt, wird sie zu einem erheblichen Instabilitätsfaktor. Änderungen in der Feststoffhöhe führen zu Druckschwankungen am Boden, die sich verändern könnenExtruderBetriebsbedingungen beeinträchtigen und zu einer Verschlechterung der Qualität der PVC-Extrusion und -Plastifizierung führen.

II. Plastifizierungsmechanismus in der Schmelzzone

Im Zylinder wird der Bereich, in dem festes Polymer und Schmelze nebeneinander existieren, als Schmelzzone oder Phasenübergangszone definiert. Diese Zone entspricht den Heizzonen C2 und C3. Die Schmelzzone ist ein entscheidender Teil davonExtruder. Parameter wie Temperatureinstellungen (Zone C2 des Zylinders, Zone C3, Schneckenkern), Schneckengeschwindigkeit, der Abstand zwischen den Schnecken und der Spalt zwischen Schnecke und Zylinder haben erheblichen Einfluss auf die Qualität der PVC-Extrusion. Wenn PVC-Material aufgrund von Änderungen der Schneckensteigung, der Gangbreite usw. in die Schmelzzone gelangt, werden die PVC-Partikel dicht verdichtet und haben bereits einen erheblichen Druck erzeugt. Dieser Druck, kombiniert mit der erweichenden Wirkung des umgebenden Wärmemediums, verwandelt die verdichteten Partikel in ein dichtes „Festbett“. Dieses feste Bett ist ein gemischter Zustand, der teilweise aus PVC in hochelastischem Zustand, teilweise in glasartigem Zustand und zu einem kleinen Teil in viskos-fließendem Zustand besteht. Das feste Bett nimmt die Form des spiralförmigen Schraubenkanals an und gleitet darin. Aufgrund dieser Relativbewegung wird innerhalb des Schmelzefilms zwischen dem Feststoffbett und der Zylinderoberfläche eine Geschwindigkeitsverteilung erzeugt. Dadurch beginnt die Schmelze im Film in Richtung des Schubstegs zu fließen. Beim Auftreffen auf den Schneckengang „kratzt“ der Schneckengang die Schmelze vom Lauf und sammelt sie im Schmelzbad an der Rückseite des Kanals vor dem schiebenden Schneckengang. Während sich das Feststoffbett entlang des Kanals bewegt, wird immer mehr Schmelze in das Schmelzbad transportiert. Somit nimmt die Größe des Schmelzbads zu, während die Größe des Feststoffbetts abnimmt. Das Feststoffbett wird nach und nach zerstört und im viskosen Fließzustand weiter gefördert.

In dieser Zone wird eine gute Qualität der PVC-Extrusion und -Plastifizierung durch den Übergang von PVC von einem hochelastischen Zustand in einen viskos-fließenden Zustand angezeigt. Aus der Perspektive der aggregierten Zustandsstruktur zerfallen 60–70 % der PVC-Primärpartikel in Partikel erster Ordnung, und verschiedene Additivmoleküle kontaktieren die PVC-Partikel erster Ordnung und bilden physikalische und chemische Bindungen.

Zu den Faktoren, die die Qualität der PVC-Extrusion und Plastifizierung in der Schmelzzone verbessern, gehören:

(1) Erhöhung der Schneckengeschwindigkeit;

(2) Erhöhen der eingestellten Temperatur des Zylinders in der Schmelzzone;

(3) Angemessener Abstand zwischen Schnecke und Zylinder.

Für eine bestimmte Rezeptur zur Herstellung von PVC-Profilen sollte es einen optimalen Satz an Zylindertemperaturen für die Schmelzzone geben.

III. Plastifizierungsmechanismus in der Schmelzeförderzone

Im Zylinder wird der Bereich, in dem das feste Polymer vollständig in Schmelze umgewandelt wird und die Schmelze zwangsweise zum Düsenkopf gefördert wird, als Schmelzeförderzone (Heizzone Zylinder C4) definiert. In dieser Zone reagieren und homogenisieren die geschmolzenen Makromoleküle unter Scherwirkung mit verschiedenen Zusatzstoffen weiter. Da die viskose PVC-Flüssigkeit kontinuierlich und quantitativ extrudiert wird, entsteht ein Schmelzdruck, der die Kompaktheit des endgültig geformten PVC-Produkts gewährleistet. In dieser Zone wird eine gute Qualität der PVC-Extrusion und -Plastifizierung dadurch angezeigt, dass die PVC-Makromoleküle ihren viskosen Fließzustand beibehalten. Aus der Perspektive der aggregierten Zustandsstruktur handelt es sich um eine kristalline Struktur, die aus PVC-Partikeln erster Ordnung und einer kleinen Anzahl von Primärpartikeln besteht. Diese verbleibenden Primärpartikel können die Festigkeit und Zähigkeit des Endmaterials verbessern. Wenn Material, das solche Kristalle enthält, extrudiert und abgekühlt wird, können die Primärpartikel die Bewegung der Partikel erster Ordnung unter äußerer Kraft behindern, was zu einer erhöhten Festigkeit führt. Darüber hinaus können die Primärpartikel aufgrund ihrer großen Oberfläche bei Stößen einen Teil der Aufprallenergie absorbieren und so die Zähigkeit verbessern.

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