Оптимизированная конструкция экструзионного шнека увеличивает производительность и качество

Дель Уильямс | 11 октября 2021 г.

В промышленности пластмасс двухшнековые шнеки занимают центральное место в процессе экструзии, превращающем сырье в жесткие трубы или профили из ПВХ. Эти высокотехнологичные компоненты необходимы для транспортировки, сжатия, смешивания, нагрева, охлаждения, резки и перекачивания различных вязких веществ через матрицы для получения высокоструктурированных продуктов. Таким образом, шнеки также являются основными факторами производительности и конечного качества.

Учитывая решающую роль, которую шнеки играют в процессе экструзии, когда неизбежно приходит время их замены, многие производители труб и профилей из жесткого ПВХ продолжают недооценивать влияние оптимизированной конструкции шнеков. Учитывая разнообразие используемого сырья, рецептур, добавок и наполнителей, шнеки не являются готовыми деталями, которые можно просто «выключить» в зависимости от категории продукта.

Оптимизированный проект, с другой стороны, представляет собой консультативный подход, при котором оценивается каждый параметр процесса для создания индивидуального решения, соответствующего приложению. В сочетании с поставщиком сменных шнеков с обширной базой знаний в области конструкций и глубоким пониманием процессов экструзии замена шнеков превращается из задачи в возможность для экструдеров жесткого ПВХ усовершенствовать свой процесс, решить текущие проблемы обработки и качества продукции и даже убедитесь, что следующая замена произойдет дальше в будущем.

Жесткий ПВХ часто используется для изготовления экструзионных труб, а также профиля для таких продуктов, как виниловые напольные покрытия. Идеальная обработка жесткого ПВХ предполагает конструкцию шнека, которая позволяет очень равномерно нагревать материал до температуры примерно 150°C, при этом все добавки равномерно распределяются вокруг зерна порошка. Затем материал/порошок измельчают и нагревают до конечной температуры, обеспечивающей оптимальное гелеобразование и однородность свойств. Конечная температура процесса составляет от 180°C до 200°C.

В этом процессе двухшнековые экструдеры имеют два пересекающихся одинаковых шнека, заключенных в соответствующий цилиндр. Конструкция может быть параллельной или конической. Во время двухшнековой экструзии ПВХ/хПВХ (хлорированный поливинилхлорид), используемый для изготовления труб, транспортируется, сжимается, дегазируется, пластифицируется, разрезается, замешивается, плавится и гомогенизируется перед подачей в матрицу.Как параллельные, так и конические шнеки также используются для обработки ПВХ (непластифицированного поливинилхлорида) и ХПВХ, используемого для изготовления дверей и окон.

Среди этих типов шнеков конический имеет большую зону подачи и более простой редуктор, но производительность от низкой до средней из-за ограничений по длине шнека. С другой стороны, параллельные сдвоенные винты не ограничены по длине. Разница отражается в ключевом параметре, известном как отношение длины к диаметру (L/D), которое представляет собой отношение длины витка винта к его наружному диаметру.

«30 лет назад винты имели соотношение L/D около 20, а 15 лет назад — около 30 L/D. Сегодня многие шнеки имеют производительность 40 L/D», — говорит Шаян Мойн, имеющий степень MSE в области разработки полимеров и президент UniSol, технического маркетолога специальных полимеров из Онтарио, Канада, с опытом производства шнеков и цилиндров для линий экструзии пластмасс.

Независимо от того, имеет ли шнек коническую или параллельную форму, срок службы является проблемой при экструзии сложных материалов. При использовании жесткого ПВХ экструдеры обычно требуют замены шнеков через один-четыре года из-за абразивных или коррозийных наполнителей. «ПВХ содержит наполнители, такие как тальк или карбонат кальция, которые ускоряют износ винтов. Так, некоторые винты потребуют замены через один-полтора года. Другие, с хорошей формулой и при очень осторожном использовании, могут прослужить четыре года», — говорит Мойн.

В большинстве случаев признаки износа винтов очевидны, хотя и незаметны. Износ винтов может повлиять как на обработку, так и на качество продукции. Симптомы включают снижение производительности, повышенное использование электрического тепла, необходимость в большем количестве добавок или запах сгоревшего материала во время производства. Абразивный износ также может привести к образованию пробок в главном загрузочном канале, на боковых питателях и в зоне нагнетания штампа, что еще больше снижает производительность.