Optymalny dobór parametrów ślimaka: Dostosowanie obróbki tworzyw sztucznych do PC, PMMA, PA, PET, PVC

Zagłębiając się w zawiły świat obróbki plastycznej, dobór parametrów ślimaka odgrywa kluczową rolę w określeniu powodzenia operacji. Przyjrzyjmy się niuansom optymalizacji parametrów śrub dla 5 różnych surowców: PC (poliwęglan), PMMA (szkło organiczne), PA (nylon), PET, PVC.

1. Poliwęglan (PC)

Cechy:

Charakter niekrystaliczny o temperaturze zeszklenia od 140°C do 150°C i temperaturze topnienia w zakresie od 215°C do 225°C.

Wysoka lepkość, wrażliwość na temperaturę i zauważalna absorpcja wody.

Wybór parametrów śruby:

A. W świetle jego niezwykłej stabilności termicznej i wysokiej lepkości, wybranie większego stosunku L/D zwiększa plastyfikację. Zalecenie to poparte jest danymi wskazującymi na poprawę efektywności plastyfikacji przy większym wydłużeniu.

B. Wyzwanie przy obliczaniu szybkości topnienia wymaga dostosowania stopnia sprężania ε. Wykorzystując dowody empiryczne dotyczące obrabialności PC, sugeruje się wyższą wartość gradientu A, mieszczącą się w zakresie 2-3 dla większego L2.

C. Włączenie struktury mieszającej do konstrukcji ślimaka uwzględnia zarówno wysoką lepkość, jak i absorpcję wody. Spostrzeżenia oparte na danych potwierdzają twierdzenie, że dodatek ten wzmacnia rozpad złoża stałego i pomaga w przekształcaniu wody w gaz, łagodząc potencjalne problemy z przetwarzaniem.

D. Zachowując spójność z innymi zwykłymi śrubami pod względem parametrów, takich jak e, s, φ i luz lufy, nacisk na podejmowanie decyzji w oparciu o dane pozostaje najważniejszy.

2. Szkło organiczne (PMMA)

Cechy:

Temperatura zeszklenia 105°C, temperatura topnienia powyżej 160°C i szeroki zakres temperatur formowania.

Wysoka lepkość, ograniczona płynność i wyraźna absorpcja wody.

Wybór parametrów śruby:

A. Zalecana jest śruba gradientowa o stosunku L/D wynoszącym 20-22, biorąc pod uwagę wymagania dotyczące dokładności produktu końcowego. Preferencję tę potwierdzają dane empiryczne ilustrujące korelację pomiędzy konstrukcją śruby a dokładnością produktu.

B. Stopień sprężania ε mieszczący się w przedziale 2,3-2,6 wynika z właściwości materiału. To podejście oparte na danych zapewnia optymalne warunki przetwarzania PMMA.

C. W odpowiedzi na hydrofilowy charakter PMMA dodanie struktury pierścienia mieszającego na przednim końcu ślimaka jest poparte danymi wskazującymi na lepsze wyniki przetwarzania, szczególnie pod względem absorpcji wody.

D. Dostosowanie innych parametrów do uniwersalnych konstrukcji śrub pozwala zachować równowagę pomiędzy standardami branżowymi a wymaganiami specyficznymi dla materiału, co potwierdzają historyczne dane dotyczące przetwarzania.

3. Nylon (PA)

Cechy:

Krystaliczne tworzywa sztuczne różnego rodzaju i wąskim zakresie temperatur topnienia, na przykładzie PA66 o temperaturze topnienia od 260°C do 265°C.

Niska lepkość, doskonała płynność, wyraźna temperatura topnienia i umiarkowana absorpcja wody.

Wybór parametrów śruby:

A. Wybór śrub typu mutacyjnego o stosunku L/D wynoszącym 18-20 jest uzasadniony danymi historycznymi ilustrującymi korelację pomiędzy rodzajem ślimaka a właściwościami tworzyw krystalicznych.

B. Aby zapobiec przegrzaniu i rozkładowi, zaleca się stopień sprężania pomiędzy 3 a 3,5 w połączeniu z określoną wartością h3, o czym świadczą dane dotyczące stabilności termicznej PA.

C. Dokładna regulacja szczeliny pomiędzy pierścieniem kontrolnym a lufą, a także śrubą i lufą opiera się na danych sugerujących, że preferowana jest mniejsza szczelina ze względu na niską lepkość PA. Rozważenie zastosowania dyszy samoblokującej potwierdzają dane wskazujące na zwiększoną wydajność przetwarzania w określonych scenariuszach.

D. Trzymanie się uniwersalnych zasad projektowania śrub w odniesieniu do innych parametrów zapewnia zrównoważone podejście, integrując standardy branżowe z wymaganiami specyficznymi dla materiału, w oparciu o obszerne historyczne dane dotyczące przetwarzania.

4. PET (tereftalan polietylenu)

Cechy:

Charakteryzujący się temperaturą topnienia w zakresie od 250°C do 260°C, formowany z rozdmuchem PET wykazuje szerszy zakres temperatur formowania, w przybliżeniu 255°C do 290°C.

Formowany z rozdmuchem PET charakteryzuje się wysoką lepkością, przy czym temperatura ma znaczący wpływ na lepkość, co skutkuje odbiegającą od idealnej stabilnością termiczną.

Wybór parametrów śruby:

A. W przypadku L/D za optymalny stosunek uważa się zazwyczaj 20, co obejmuje rozkład trójsegmentowy z L1 na poziomie 50–55% i L2 na poziomie 20%.

B. Stosowanie śrub charakteryzujących się niskim ścinaniem i niskim stopniem sprężania, zwykle około 1,8-2, pomaga złagodzić problemy, takie jak odbarwienia lub nieprzezroczystość spowodowane przegrzaniem przy ścinaniu. Aby jeszcze bardziej rozwiązać te problemy, ustaw h3 na 0,09D.

C. Brak pierścienia mieszającego na przednim końcu ślimaka służy dwóm celom: zapobieganiu przegrzaniu i minimalizowaniu problemów związanych z przechowywaniem materiału.

5. PVC (polichlorek winylu)

Cechy:

Ze względu na brak wyraźnej temperatury topnienia PVC mięknie w temperaturze 60°C, przechodzi w stan lepkosprężysty w temperaturze od 100°C do 150°C i całkowicie topi się w temperaturze 140°C. Jednocześnie ulega rozkładowi z wydzieleniem gazowego HCl. Szybki rozkład zachodzi w temperaturze 170°C, przy czym temperatura mięknienia jest ściśle zgodna z temperaturą rozkładu.

PVC wykazuje słabą stabilność termiczną, gdzie podwyższona temperatura i długotrwałe narażenie prowadzą do rozkładu i utrudnionej płynności.

Wybór parametrów śruby:

A. Niezbędne są rygorystyczne środki kontroli temperatury, co wymaga konstrukcji małej śruby, aby zapobiec przegrzaniu.

B. Odporne na korozję materiały ślimaka i cylindra są niezbędne ze względu na korozyjny charakter PVC.

C. W procesie formowania wtryskowego utrzymanie ścisłej kontroli ma ogromne znaczenie, aby uwzględnić szczególne właściwości materiału.

D. Idealne parametry ślimaka obejmują L/D w zakresie 16-20, h3 na poziomie 0,07D, ε w zakresie 1,6-2 oraz rozkład segmentowy L1 na poziomie 40% i L2 na poziomie 40%.

mi. Aby zapobiec gromadzeniu się materiału, zaleca się pominięcie pierścienia kontrolnego i zastosowanie stożka główki 20°-30°, szczególnie odpowiedniego do miękkich klejów. Alternatywnie, w przypadku podwyższonych wymagań produktu, korzystna jest oddzielna śruba bez odcinka pomiarowego, szczególnie w przypadku twardego PCV. W takich przypadkach zintegrowanie w ślimaku sekcji zasilającej otworów na wodę chłodzącą lub olejową z rowkami na wodę zimną lub olejową w cylindrze maszyny zapewnia precyzyjną kontrolę temperatury w zakresie ±2°C. To zróżnicowane podejście optymalizuje wydajność przetwarzania PVC w różnorodnych zastosowaniach.