Phân tích công nghệ xử lý nhựa - Về nguyên tắc cơ học của việc ép ép đùn

Nguyên tắc cơ học

Cơ chế cơ bản của đùn là đơn giản - một vít xoay trong thùng và đẩy nhựa về phía trước. Vít thực sự là một góc độ hoặc độ dốc được quấn quanh lớp trung tâm. Mục đích của nó là tăng áp lực để vượt qua sức đề kháng lớn. Trong trường hợp của một máy đùn, có ba loại kháng thuốc cần phải được khắc phục: ma sát của các hạt rắn (thức ăn) trên thành xi lanh và ma sát lẫn nhau giữa các cuộn dây trước khi xoay vòng ); Độ bám dính trên tường của thùng; Điện trở lưu lượng bên trong của sự tan chảy khi nó được đẩy về phía trước.

Nếu một đối tượng không di chuyển theo một hướng nhất định, lực trên đối tượng được cân bằng theo hướng này. Vít không di chuyển theo hướng trục, mặc dù nó có thể quay nhanh chóng gần chu vi. Do đó, lực dọc trục trên vít được cân bằng và nếu nó áp dụng lực đẩy phía trước lớn vào tan chảy nhựa, nó cũng áp dụng một lực đẩy lùi giống hệt nhau cho đối tượng. Ở đây, lực đẩy được áp dụng là ổ trục hành động trên lực đẩy mang phía sau cổng thức ăn.

Hầu hết các ốc vít đơn là các sợi thuận tay phải, như ốc vít và bu lông được sử dụng trong chế biến gỗ và máy móc. Nếu họ nhìn từ phía sau, họ đang xoay theo hướng ngược lại vì họ cố gắng xoay ra thùng càng xa càng tốt. Trong một số máy đùn t vít đôi, hai ốc vít xoay theo hướng ngược lại trong hai xi lanh và vượt qua nhau, vì vậy người ta phải thuận tay phải và cái còn lại phải thuận tay trái. Trong các ốc vít sinh đôi khác, hai ốc vít xoay theo cùng một hướng và phải có cùng một hướng. Tuy nhiên, trong cả hai trường hợp, có một lực đẩy chịu lực hấp thụ lực lạc hậu và nguyên tắc của Newton vẫn được áp dụng.

2. Nguyên tắc nhiệt

Nhựa đùn là nhựa nhiệt dẻo - chúng tan chảy khi được làm nóng và hóa rắn trở lại khi làm mát. Nhiệt của nhựa nóng chảy đến từ đâu? Nuôi làm nóng trước và máy sưởi thùng/chết có thể hoạt động và rất quan trọng khi khởi động Nguồn nhiệt quan trọng cho nhựa, ngoại trừ các hệ thống nhỏ, ốc vít tốc độ thấp, nhựa nhiệt độ tan chảy cao và các ứng dụng lớp phủ đùn.

Đối với tất cả các hoạt động khác, điều quan trọng là phải nhận ra rằng lò sưởi thùng không phải là nguồn nhiệt chính đang hoạt động, và do đó ảnh hưởng đến việc ép đùn ít hơn chúng ta mong đợi (xem Nguyên tắc 11). Nhiệt độ sau xi-lanh vẫn có thể quan trọng vì nó ảnh hưởng đến tốc độ vận chuyển chất rắn ở răng hoặc trong thức ăn. Nhiệt độ khuôn và khuôn thường là nhiệt độ tan chảy mong muốn hoặc gần với nhiệt độ này trừ khi chúng được sử dụng cho một mục đích cụ thể như kính, phân phối chất lỏng hoặc kiểm soát áp suất.

3. Nguyên tắc giảm tốc

Trong hầu hết các máy đùn, sự thay đổi tốc độ vít đạt được bằng cách điều chỉnh tốc độ của động cơ. Động cơ thường quay ở tốc độ tối đa khoảng 1750 vòng / phút, nhưng điều này quá nhanh đối với một vít đùn. Nếu nó được xoay ở tốc độ nhanh như vậy, quá nhiều nhiệt ma sát được tạo ra và thời gian cư trú của nhựa quá ngắn để chuẩn bị tan chảy, được khuấy động tốt. Tỷ lệ giảm tốc điển hình nằm trong khoảng từ 10: 1 đến 20: 1. Giai đoạn đầu tiên có thể là bánh răng hoặc ròng rọc, nhưng giai đoạn thứ hai sử dụng bánh răng và vít được đặt ở trung tâm của bánh răng lớn cuối cùng.

Trong một số máy chạy chậm (chẳng hạn như các trục vít đôi cho UPVC), có thể có 3 giai đoạn giảm tốc và tốc độ tối đa có thể thấp đến 30 vòng / phút hoặc thấp hơn (tỷ lệ lên tới 60: 1). Ở một thái cực khác, một số màn hình sinh đôi rất dài để kích động có thể chạy ở mức 600 vòng / phút hoặc nhanh hơn, do đó đòi hỏi tốc độ giảm tốc rất thấp và rất nhiều làm mát sâu.

Đôi khi tốc độ giảm tốc không khớp với nhiệm vụ - sẽ có quá nhiều năng lượng để sử dụng - và có thể thêm một khối ròng rọc giữa động cơ và giai đoạn giảm tốc đầu tiên làm thay đổi tốc độ tối đa. Điều này làm tăng tốc độ vít trên giới hạn trước đó hoặc giảm tốc độ tối đa để cho phép hệ thống hoạt động với tỷ lệ tốc độ tối đa lớn hơn. Điều này sẽ tăng năng lượng có sẵn, giảm cường độ và tránh các vấn đề về động cơ. Trong cả hai trường hợp, đầu ra có thể tăng tùy thuộc vào vật liệu và nhu cầu làm mát của nó.

4. Cho ăn như một chất làm mát

Đùn truyền năng lượng của động cơ, đôi khi là lò sưởi, sang nhựa lạnh, chuyển nó từ rắn sang tan chảy. Thức ăn đầu vào mát hơn nhiệt độ bề mặt thùng và vít trong vùng thức ăn. Tuy nhiên, bề mặt của thùng trong vùng thức ăn hầu như luôn ở trên phạm vi nóng chảy của nhựa. Nó được làm mát bằng cách tiếp xúc với các hạt thức ăn, nhưng nhiệt được giữ lại bởi nhiệt được chuyển trở lại phía trước nóng và hệ thống sưởi được kiểm soát. Ngay cả sau khi nhiệt kết thúc hiện tại được giữ bởi ma sát nhớt và không cần đầu vào nhiệt, có thể cần phải có lò sưởi. Ngoại lệ quan trọng nhất là hộp mực thức ăn có rãnh, hầu như chỉ dành cho HDPE.

Bề mặt rễ trục vít cũng được làm mát bằng thức ăn và được cách nhiệt từ thành thùng bằng các hạt thức ăn nhựa (và không khí giữa các hạt). Nếu vít đột nhiên dừng lại, thức ăn cũng dừng lại và khi nhiệt di chuyển trở lại từ phía trước nóng hơn, bề mặt vít sẽ trở nên nóng hơn trong vùng thức ăn. Điều này có thể gây ra sự kết dính hoặc bắc cầu của các hạt ở rễ.

5. Trong khu vực cho ăn, dính vào xi lanh và trượt vào vít

Để tối đa hóa lượng chất rắn được vận chuyển trong vùng thức ăn thùng mịn của một máy đùn trục vít duy nhất, các hạt nên dính vào thùng và trượt vào vít. Nếu các hạt dính vào gốc của ốc vít, không có gì kéo chúng xuống; Thể tích của đoạn văn và lượng chất rắn được giảm. Một lý do khác cho độ bám dính kém với rễ là nhựa có thể nóng lên ở đây và tạo ra gel và các hạt gây ô nhiễm tương tự, hoặc liên tục tuân thủ và phá vỡ với những thay đổi về tốc độ đầu ra.

Hầu hết các loại nhựa trượt tự nhiên ở rễ vì chúng lạnh khi vào, và ma sát không làm nóng rễ cây nóng như các bức tường. Một số vật liệu có nhiều khả năng tuân thủ hơn các vật liệu khác: PVC dẻo hóa cao, PET vô định hình và một số copolyme dựa trên polyolefin với các đặc tính kết dính mong muốn để sử dụng cuối.

Đối với thùng, cần thiết cho nhựa để tuân thủ ở đây để nó được cạo ra và đẩy về phía trước bằng sợi vít. Cần có một hệ số ma sát cao giữa các hạt và thùng, và hệ số ma sát lần lượt bị ảnh hưởng mạnh mẽ bởi nhiệt độ của thùng phía sau. Nếu các hạt không dính, chúng chỉ cần xoay tại chỗ mà không di chuyển về phía trước - đó là lý do tại sao việc cho ăn trơn tru là không tốt.

Ma sát bề mặt không phải là yếu tố duy nhất ảnh hưởng đến thức ăn. Nhiều hạt không bao giờ chạm vào thùng hoặc gốc của vít, do đó phải có liên kết ma sát và cơ học và độ nhớt bên trong các hạt.

Một xi lanh có rãnh là một trường hợp đặc biệt. Máng nằm trong vùng thức ăn và vùng thức ăn được cách nhiệt từ phần còn lại của thùng và được làm mát sâu. Các sợi đẩy các hạt vào rãnh và tạo ra một áp suất rất cao trong một khoảng cách tương đối ngắn. Điều này làm tăng dung sai cắn của đầu ra thấp hơn của cùng một vít ở cùng một đầu ra, do đó nhiệt ma sát được tạo ra ở đầu trước bị giảm và nhiệt độ tan chảy thấp hơn. Điều này có thể có nghĩa là sản xuất nhanh hơn trong các dòng phim bị giới hạn làm mát. Bể đặc biệt phù hợp với HDPE, đây là loại nhựa thông thường mịn nhất ngoại trừ nhựa fluorin.

6. vật liệu đắt nhất

Trong một số trường hợp, chi phí vật liệu có thể chiếm 80% chi phí sản xuất nhiều hơn so với tất cả các yếu tố khác-ngoại trừ các sản phẩm đặc biệt quan trọng về chất lượng và bao bì, chẳng hạn như ống thông y tế. Nguyên tắc này tự nhiên dẫn đến hai kết luận: bộ xử lý nên sử dụng lại phế liệu và phế liệu càng nhiều càng tốt thay cho nguyên liệu thô, và tuân thủ nghiêm ngặt khả năng dung nạp càng nhiều càng tốt để tránh sai lệch so với độ dày mục tiêu và các vấn đề về sản phẩm.

7. Chi phí năng lượng tương đối không quan trọng

Mặc dù sự hấp dẫn và các vấn đề thực sự của một nhà máy ở cùng mức độ với chi phí năng lượng tăng, nhưng năng lượng cần thiết để điều hành một máy đùn vẫn là một phần nhỏ của tổng chi phí sản xuất. Đây luôn là trường hợp vì chi phí vật liệu rất cao và máy đùn là một hệ thống hiệu quả. Nếu quá nhiều năng lượng được giới thiệu, nhựa sẽ nhanh chóng trở nên nóng đến mức không thể xử lý đúng.

8. Áp lực ở cuối vít là rất quan trọng

Áp suất này phản ánh điện trở của tất cả các đối tượng ở hạ lưu của vít: màn hình lọc và tấm máy hủy tài liệu bị ô nhiễm, ống chuyển bộ chuyển đổi, máy khuấy cố định (nếu có) và chính khuôn. Nó không chỉ phụ thuộc vào hình học của các thành phần này mà còn vào nhiệt độ trong hệ thống, từ đó ảnh hưởng đến độ nhớt và thông lượng nhựa. Nó không phụ thuộc vào thiết kế vít, ngoại trừ khi nó ảnh hưởng đến nhiệt độ, độ nhớt và thông lượng. Vì lý do an toàn, việc đo nhiệt độ là rất quan trọng - nếu nó quá cao, khuôn và khuôn có thể nổ tung và làm hại những người hoặc máy móc gần đó.

Áp lực là lợi thế cho kích động, đặc biệt là trong vùng cuối cùng của hệ thống vít đơn (vùng đo sáng). Tuy nhiên, áp suất cao cũng có nghĩa là động cơ phải tạo ra nhiều năng lượng hơn - và do đó, nhiệt độ tan chảy cao hơn - có thể quyết định giới hạn áp suất. Trong một ốc vít sinh đôi, sự tham gia của hai ốc vít với nhau là một bộ kích thích hiệu quả hơn, vì vậy không cần áp lực cho mục đích này.

Trong việc sản xuất các bộ phận rỗng, chẳng hạn như các ống được làm từ khuôn nhện tập trung vào nhện sử dụng giá đỡ, áp suất cao phải được tạo ra trong khuôn để hỗ trợ tái hợp các luồng riêng biệt. Mặt khác, sản phẩm dọc theo đường hàn có thể yếu và các vấn đề có thể xảy ra trong quá trình sử dụng.

9. đầu ra = sự dịch chuyển của luồng cuối cùng / - luồng áp suất và rò rỉ

Sự dịch chuyển của luồng cuối cùng được gọi là dòng dương và chỉ phụ thuộc vào hình dạng của vít, tốc độ vít và mật độ tan chảy. Nó được điều chỉnh bởi luồng áp suất và thực sự bao gồm một hiệu ứng kéo làm giảm đầu ra (được biểu thị bằng áp suất cao nhất) và bất kỳ hiệu ứng quá mức nào trong nguồn cấp dữ liệu làm tăng đầu ra. Sự rò rỉ trên luồng có thể theo hai hướng.

Nó cũng hữu ích để tính toán đầu ra trên mỗi vòng / phút (xoay) vì điều này thể hiện bất kỳ sự sụt giảm nào trong khả năng bơm của ốc vít tại một thời điểm. Một tính toán liên quan khác là đầu ra trên mỗi mã lực hoặc kilowatt được sử dụng. Điều này thể hiện hiệu quả và có khả năng ước tính năng lực sản xuất của một động cơ và ổ đĩa nhất định.

10. Tốc độ cắt đóng vai trò chính trong độ nhớt

Tất cả các loại nhựa phổ biến có tính chất giảm cắt, có nghĩa là độ nhớt trở nên thấp hơn khi nhựa di chuyển nhanh hơn và nhanh hơn. Hiệu quả này của một số nhựa đặc biệt đáng chú ý. Ví dụ, một số PVC tăng tốc độ dòng chảy lên từ 10 trở lên khi lực đẩy được nhân đôi. Ngược lại, lực cắt LLDPE không giảm quá nhiều và tốc độ dòng chảy chỉ tăng 3 đến 4 lần khi lý do được tăng gấp đôi. Hiệu ứng giảm cắt giảm có nghĩa là độ nhớt cao trong điều kiện đùn, điều này có nghĩa là cần có nhiều công suất vận động hơn. Điều này có thể giải thích tại sao LLDPE hoạt động ở nhiệt độ cao hơn LDPE. Tốc độ dòng chảy được biểu thị bằng tốc độ cắt, khoảng 100 s-1 trong kênh vít, từ 100 đến 100 S-1 trong hầu hết các cấu hình chết và lớn hơn 100 s-1 trong khoảng cách giữa các luồng và tường và một số Khoảng cách chết. Hệ số tan chảy là một thước đo độ nhớt thường được sử dụng nhưng được đảo ngược (ví dụ: dòng chảy/lực đẩy thay vì lực đẩy/dòng chảy). Thật không may, phép đo không phải là một phép đo thực sự ở một máy đùn với tốc độ cắt từ 10 S-1 hoặc ít hơn và tốc độ dòng tan chảy rất nhanh.

11. Động cơ đối diện với xi lanh và xi lanh đối diện với động cơ.

Tại sao hiệu ứng điều khiển của xi lanh không phải lúc nào cũng giống như mong đợi, đặc biệt là trong khu vực đo? Nếu xi lanh được làm nóng, xi lanh