Parafuso Extrusor

O parafuso é o coração da extrusora e um componente-chave da extrusora. O desempenho do parafuso determina a produtividade, qualidade de plastificação, dispersão de enchimentos, temperatura de fusão, consumo de energia, etc. de uma extrusora. É o componente mais importante da extrusora, que pode afetar diretamente a faixa de aplicação e a eficiência de produção da extrusora. A rotação do parafuso exerce pressão extrema sobre o plástico, de modo que o plástico pode se mover, pressurizar e obter algum calor do atrito no cilindro. O plástico é misturado e plastificado durante o movimento no cilindro. Quando o fundido viscoso é extrudado e flui através da matriz, ele obtém o formato desejado e é formado. Assim como o cilindro, o parafuso também é feito de ligas de alta resistência, resistentes ao calor e à corrosão.
Como há muitos tipos de plásticos, suas propriedades também são diferentes. Portanto, na operação real, para se adaptar às diferentes necessidades de processamento de plástico, são necessários diferentes tipos de parafusos, e as estruturas também são diferentes. Para que o plástico possa ser transportado, extrudado, misturado e plastificado com a maior eficiência.
Os parâmetros básicos que representam as características do parafuso incluem o seguinte: diâmetro, razão de aspecto, taxa de compressão, passo, profundidade da ranhura, ângulo da hélice, folga entre o parafuso e o cilindro, etc.
O diâmetro de parafuso mais comum D é cerca de 45~150 mm. À medida que o diâmetro do parafuso aumenta, a capacidade de processamento da extrusora também aumenta de acordo, e a produtividade da extrusora é proporcional ao quadrado do diâmetro do parafuso D. A proporção do comprimento efetivo da parte de trabalho do parafuso para o diâmetro (abreviado como proporção de aspecto, expresso como L/D) é geralmente 18~25. Um grande L/D pode melhorar a distribuição de temperatura do material, facilitar a mistura e plastificação do plástico e reduzir vazamentos e refluxos. Melhore a capacidade de produção da extrusora. O parafuso com um grande L/D tem forte adaptabilidade e pode ser usado para a extrusão de uma variedade de plásticos; mas quando o L/D é muito grande, o plástico será aquecido por mais tempo e degradado. Ao mesmo tempo, devido ao aumento do peso do parafuso, a extremidade livre dobrará e cederá, o que é fácil de causar arranhões entre o cilindro e o parafuso, e dificultar a fabricação e o processamento; aumenta o consumo de energia da extrusora. Um parafuso muito curto pode causar má plastificação da mistura.
Metade da diferença entre o diâmetro interno do cilindro e o diâmetro do parafuso é chamada de lacuna δ, que pode afetar a capacidade de produção da extrusora. À medida que δ aumenta, a produtividade diminui. Geralmente é apropriado controlar δ em cerca de {{0}}.1 a 0,6 mm. Quando δ é pequeno, o efeito de cisalhamento no material é grande, o que é propício à plastificação. No entanto, se δ for muito pequeno, o forte efeito de cisalhamento provavelmente causará degradação termomecânica do material, e o parafuso provavelmente será mantido ou esfregado contra a parede do cilindro. Além disso, quando δ é muito pequeno, quase não há vazamento e refluxo do material, o que afeta a mistura do fundido até certo ponto.
O ângulo da hélice Φ é o ângulo entre a rosca e a seção transversal do parafuso. À medida que Φ aumenta, a capacidade de produção da extrusora aumenta, mas o efeito de cisalhamento e a força de extrusão no plástico diminuem. Normalmente, o ângulo da hélice está entre 10 graus e 30 graus, e muda ao longo da direção do comprimento do parafuso. Um parafuso equidistante é frequentemente usado, e o passo é igual ao diâmetro. O valor de Φ é cerca de 17 graus 41′
Quanto maior a taxa de compressão, maior a taxa de extrusão recebida pelo plástico. Quando a ranhura do parafuso é rasa, pode produzir uma taxa de cisalhamento maior no plástico, o que é benéfico para a transferência de calor entre a parede do cilindro e o material. Quanto maior a eficiência de mistura e plastificação do material, menor a produtividade. Ao contrário, quando a ranhura do parafuso é profunda, a situação é exatamente o oposto. Portanto, parafusos com ranhura profunda são adequados para materiais sensíveis ao calor (como cloreto de polivinila); enquanto parafusos com ranhura rasa são adequados para plásticos com baixa viscosidade de fusão e alta estabilidade térmica (como poliamida).
1. Segmentação do parafuso
Quando o material avança ao longo do parafuso, ele sofre mudanças de temperatura, pressão, viscosidade, etc. Essa mudança é diferente em todo o comprimento do parafuso. De acordo com as características das mudanças de material, o parafuso pode ser dividido em uma seção de alimentação (alimentação), uma seção de compressão e uma seção de homogeneização.
①, Plásticos e três estados dos plásticos
Os plásticos são divididos em duas categorias: termofixos e termoplásticos. Depois que os plásticos termofixos são formados e solidificados, eles não podem ser aquecidos e derretidos. No entanto, os produtos formados por termoplásticos podem ser aquecidos e derretidos para formar outros produtos.
Conforme a temperatura muda, o plástico termoplástico muda para três estados: estado vítreo, estado altamente elástico e estado de fluxo viscoso. Conforme a temperatura muda repetidamente, os três estados mudam repetidamente.
a. Diferentes características dos polímeros fundidos nos três estados:
Estado vítreo - o plástico aparece como um sólido rígido; a energia cinética térmica é pequena, a força intermolecular é grande e a deformação é contribuída principalmente pela deformação do ângulo de ligação; a deformação se recupera instantaneamente após a remoção da força externa, o que pertence à deformação elástica geral.
Estado altamente elástico - o plástico aparece como uma substância semelhante à borracha; a deformação é contribuída pelo alongamento da conformação macromolecular causada pela orientação dos segmentos da cadeia, e o valor da deformação é grande; a deformação pode ser recuperada após a remoção da força externa, mas depende do tempo, o que pertence à deformação altamente elástica.
Estado de fluxo viscoso - o plástico aparece como uma fusão altamente viscosa; a energia térmica estimula ainda mais o movimento de deslizamento relativo das moléculas da cadeia; a deformação é irreversível, o que pertence à deformação plástica
b. Processamento de plástico e os três estados do plástico:
Plásticos podem ser cortados no estado vítreo. No estado altamente elástico, eles podem ser esticados, como trefilação, extrusão de tubos, moldagem por sopro e termoformagem. No estado de fluxo viscoso, ele pode ser processado por revestimento, moldagem rotacional e moldagem por injeção.
Quando a temperatura é maior que o estado de fluxo viscoso, o plástico sofrerá decomposição térmica, e quando a temperatura é menor que o estado vítreo, o plástico se tornará quebradiço. Quando a temperatura do plástico é maior que o estado de fluxo viscoso ou menor que o estado vítreo, o plástico termoplástico tende a se deteriorar e ser danificado seriamente, então essas duas áreas de temperatura devem ser evitadas ao processar ou usar produtos plásticos.
②, parafuso de três estágios
Os plásticos existem em três estados físicos na extrusora: o processo de mudança do estado vítreo, estado altamente elástico e estado de fluxo viscoso, e cada estado tem requisitos diferentes para a estrutura do parafuso.
c. Para atender aos requisitos de diferentes estados, o parafuso da extrusora é geralmente dividido em três seções:
Seção de alimentação L1 (também conhecida como seção de transporte de sólidos)
Seção de fusão L2 (chamada seção de compressão)
Seção de homogeneização L3 (chamada seção de dosagem)
Isso é o que normalmente é chamado de parafuso de três estágios. O processo de extrusão de plásticos nessas três seções é diferente.
A função da seção de alimentação é enviar o material fornecido pelo funil para a seção de compressão. O plástico geralmente permanece em um estado sólido durante o movimento e é parcialmente derretido devido ao calor. O comprimento da seção de alimentação varia com o tipo de plástico e pode ser de não muito longe do funil até 75% do comprimento total do copo do parafuso.
De modo geral, a extrusão de polímeros cristalinos é a mais longa, seguida por polímeros amorfos duros e a mais curta para polímeros amorfos macios. Como a seção de alimentação não produz necessariamente compressão, o volume de sua ranhura de parafuso pode permanecer inalterado. O tamanho do ângulo da hélice tem um impacto maior na capacidade de alimentação desta seção e, na verdade, afeta a produtividade da extrusora. Normalmente, o ângulo da hélice de materiais em pó é de cerca de 30 graus e a produtividade é a mais alta. O ângulo da hélice de materiais em bloco deve ser de cerca de 15 graus e o ângulo da hélice de materiais esféricos deve ser de cerca de 17 graus.