Erforschung der Struktur und Funktionen von Extruderschrauben

Eine Schraube kann in drei Abschnitte unterteilt werden: die Fütterungszone, die Material vorwärts transportiert; die Kompressionszone, in der das Harz schmilzt; und die Messzone, die eine einheitliche Abgabe des geschmolzenen Harzes gewährleistet. Darüber hinaus kann manchmal ein Mischabschnitt (Färbung) einbezogen werden, aber diese Diskussion konzentriert sich auf die drei Primärzonen.

Die Schraube dient drei Schlüsselfunktionen:

Plastizisierung - Umwandlung fester Harz in einen geschmolzenen Zustand.

Harzvermittlung - Transport des Harzes vom Trichter zum Extruderkopf.

Harzmischung - Gewährleistung der homogenen Mischung des Harzes.

Die Schraube muss das Material effizient plastalisieren und gleichzeitig die an den Kopf gelieferte Harzmenge maximieren.

1) Fütterungszone

Dies ist der Abschnitt, in dem Harz aus dem Trichter eintritt. In diesem Stadium bleibt das Harz in einem festen Zustand und erfährt sich vor dem Erheizung vor der Kompressionszone.

Wenn eine höhere Harzaufnahme erforderlich ist, können die Schraubenrillen vertieft werden, um mehr Material aufzunehmen. Es ist jedoch wichtig, dies mit dem Kompressionsabschnitt auszugleichen. Die Hauptaufgabe der Fütterungszone besteht darin, das nicht vorgeschriebene Harz vorwärts zu bewegen.

Direkt unter dem Trichter ist es wichtig, vorzeitiges Schmelzen zu verhindern, um eine reibungslose Materialaufnahme zu gewährleisten. Wenn das Harz zu früh schmilzt, nimmt die Aufnahmeeffizienz ab, was zu einer verringerten Extrusionsleistung führt.

Darüber hinaus Voraussetzungen in dieser Zone das Harz für ein effektives Schmelzen in der Kompressionszone. Vorgewärmtes Harz tritt reibungsloser in die Kompressionszone ein, während unzureichende Vorheizen bei Retentionsproblemen und Verzögerungen beim Schmelzen verursacht.

Die primäre Wärmequelle in der Fütterungszone ist die Zylinderheizung.

Überlegungen zum Vorheizen vor der Kompressionszone:

Schraubennottiefe:

Flachere Rillen verbessern die Wärmeabsorptionseffizienz und beschleunigen die Vorheizung.

Flachere Rillen reduzieren jedoch die Materialaufnahme pro Zeiteinheit und verringern die Leistung.

Tiefere Rillen ermöglichen eine höhere Materialaufnahme, verringern jedoch die Effizienz des Wärmeübertragung aufgrund des erhöhten Abstands vom Zylinder.

Ein ausgewogenes Design ist auf der Grundlage der Materialeigenschaften erforderlich.

Fütterungszonenlänge:

Eine längere Fütterungszone ermöglicht effektiveres Vorheizen.

Wenn die Nut -Tiefe flach ist und die Wärmeübertragung effizient ist, kann die Fütterungszone kürzer sein.

Wenn die Rillentiefe tief ist und die Wärmeleitung schlecht ist, ist eine längere Fütterungszone für eine angemessene Vorheizen erforderlich.

Weitere Informationen:

Das Vorheizen des Harzes vor dem Eintritt in die Schraube ist bekannt, dass sie die Produktionseffizienz verbessert. Dies liegt daran, dass das Vorheizen im Voraus die Wärmebelastung im Fütterungsabschnitt reduziert und den Schmelzprozess reibungsloser macht.

2) Kompressionszone

In dieser Zone nimmt die Tiefe der Schraubenrillen allmählich ab, wodurch das Harz Wärme absorbiert und schmilzt. Der Schmelzprozess erfolgt durch zwei Mechanismen:

Wärme aus der Zylinderheizung - Außenheizung fördert das Schmelzen.

Scherwärme aus der Schraubenrotation - Mechanische Energie aus der Schraubenrotation erzeugt Scherwärme und verbessert die Schmelzungseffizienz.

Die Erhöhung der Schraubengeschwindigkeit erzeugt mehr Scherwärme und ermöglicht den energieeffizienten Betrieb mit verringerter Abhängigkeit von externem Erwärmen.

In dieser Zone gibt es zwei Arten von Komprimierung:

Schnelle Komprimierung - erzeugt eine hohe Scherwärme und beschleunigt das Schmelzen.

Allmähliche Komprimierung - stützt sich mehr auf die externe Erwärmung.

Die beiden primären Wärmequellen in dieser Zone sind:

Externe Wärmequelle - Die Zylinderheizung, die um den Lauf gewickelt ist.

Scherwärme - Wärme erzeugt durch die mechanische Energie von Harzkompression und Scherung.

Eine schnelle Komprimierung führt zu einer höheren Scherwärmeerzeugung, während allmähliche Komprimierung stärker von der externen Erwärmung abhängt.

Während des Schmelzens können Feuchtigkeit und Gase freigesetzt werden, die durch eine Entlüftung ausgeschlossen werden. Wenn die Gasproduktion hoch ist, kann eine Vakuumpumpe verwendet werden, um die Entgasungseffizienz zu verbessern.

In der Praxis ist Scherwärme aus der Schraubenrotation die dominierende Wärmequelle im Extruder und nicht die externe Erwärmung. Bestimmte Zylinderheizungsabschnitte haben möglicherweise minimale Heizfunktionen während des Betriebs.

3) Messzone

Die Rillentiefe in diesem Abschnitt bleibt wie in der Kompressionszone. Dies ist die letzte Zone vor der Extrusion durch den Würfel. Zu diesem Zeitpunkt ist das Harz vollständig geschmolzen und mit einer stabilen, kontrollierten Geschwindigkeit nach vorne gedrückt.

Die Messzone sorgt für ein einheitliches Mischen und verhindert die Materialretention, bevor er den Würfel erreicht.

Ein Extruder mit einem Schraubenschreiber besteht aus einer Fütterungszone, einer Kompressionszone und einer Messzone. Wenn zusätzliche Mischung erforderlich ist, kann eine spezielle Mischstruktur bezeichnet werden, die als Darmage bezeichnet wird.

4) Harmage (Mischabschnitt)

Darmage ist ein spezialisiertes Rillendesign in einem Einstock-Extruder, der die Harzmischung verbessert. Durch die Einbeziehung eines Schärfesabschnitts reduziert sich jedoch typischerweise die Produktionsleistung geringfügig.

5) Schraubenelemente

In Twin-Screw-Extrudern werden abnehmbare Schraubenelemente (Segmente) angebracht, um die Extrusionsleistung und das Mischen zu optimieren. Diese Elemente können basierend auf den Verarbeitungsanforderungen angepasst werden.

Verschiedene Elemente dienen unterschiedlichen Zwecken. Um beispielsweise die Retentionszeit des Harzes im Lauf zu verlängern, können Gegenschraubenelemente verwendet werden.

6) Kompressionsverhältnis

Das Komprimierungsverhältnis bezieht sich auf das Verhältnis des Raumvolumens zwischen der Fütterungszone und der Messzone pro Schraube.

Für Standard -Extruder beträgt ein typisches Kompressionsverhältnis 2: 1 bis 3: 1. Für Materialien mit niedriger Schüttdichte wie Filmreste kann jedoch das Futterzonenvolumen erhöht werden, wodurch das Komprimierungsverhältnis auf 4: 1 bis 5: 1 festgelegt wird.

Das Komprimierungsverhältnis bestimmt den Unterschied zwischen Fütterung und Kompressionszonen:

Niedrigerer Kompressionsverhältnis - erzeugt einen niedrigeren Harzdruck und die Extrusionsleistung.

Ein höheres Kompressionsverhältnis - Erhöht die Scherwärme und den Druck, kann jedoch zu Überhitzung und Harzabbau führen.

Das optimale Kompressionsverhältnis wird durch Ausgleichsschraubendurchmesser und Länge zu Durchmesser (l/d) bestimmt.

7) Fass (Zylinder)

Das Lauf ist ein zylindrisches Stahlgehäuse, in dem die Schraube untergebracht ist. Externe Heizungen werden darum gewickelt, um Wärme in das Harz zu übertragen und das Schmelzen zu erleichtern.

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