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    塑料擠出模具的重要原則有哪些?

    2021-07-19 19:17:45

    關于擠出的要牢記的重要原則。這些原則能夠幫助您省錢、生產高質量產品并更加有效地使用設備。

    一項原則:機械原則

    擠出模具的基本機理很簡單——一個螺桿在筒體中轉動并把塑料向前推動。螺桿實際上是一個斜面或者斜坡,纏繞在中心層上。其目的是增加壓力以便克服較大的阻力。就一臺擠出機而言,有3種阻力需要克服:固體顆粒(進料)對筒壁的摩擦力和螺桿轉動前幾圈時(進料區)它們之間的相互摩擦力;熔體在筒壁上的附著力;熔體被向前推動時其內部的物流阻力。

     擠出模具廠

    牛頓曾解釋說,如果一個物體沒有向一個給定的方向運動,那么這個物體上的力就在這個方向中平衡。螺桿不是以軸向運動的,雖然在圓周附近它可能橫向快速轉動。因此,螺桿上的軸向力被平衡了,而且如果它給塑料熔體施加了一個很大的向前推力那么它也同時給某物體施加了一個相同向后推力。在這里,它施加的推力是作用在進料口后面的軸承——止推軸承上。

    多數單螺桿是右旋螺紋,像木工和機器中使用的螺桿和螺栓。如果從后面看,它們是反向轉動,因為它們要盡力向后旋出筒體。在一些雙螺桿擠出機中,兩個螺桿在兩個筒體中反向轉動并相互交叉,因此一個必須是右向的,另一個必須是左向的。在其它咬合雙螺桿中,兩個螺桿以相同的方向轉動因而必須有相同的取向。然而,不管是哪種情況都有吸收向后力的止推軸承,牛頓的原理依然適用。

    第二項原則:熱原則

    可擠出的塑料是熱塑料——它們在加熱時熔化并在冷卻時再次凝固。熔化塑料的熱量從何而來?進料預熱和筒體/模具加熱器可能起作用而且在啟動時非常重要,但是,電機輸入能量——電機克服粘稠熔體的阻力轉動螺桿時生成于筒體內的摩擦熱量——是所有塑料較重要的熱源,小系統、低速螺桿、高熔體溫度塑料和擠出涂層應用除外。

    對于所有其他操作,認識到筒體加熱器不是操作中的主要熱源是很重要的,因而對擠出的作用比我們預計的可能要?。ㄒ姷?1條原則)。后筒體溫度可能依然重要,因為它影響齒合或者進料中的固體物輸送速度。模頭和模具溫度通常應該是想要的熔體溫度或者接近于這一溫度,除非它們用于某具體目的像上光、流體分配或者壓力控制。

    第三項原則:減速原則

    在多數擠出機中,螺桿速度的變化通過調整電機速度實現。電機通常以大約1750rpm的全速轉動,但是這對一個擠出機螺桿來說太快了。如果以如此快的速度轉動,就會產生太多的摩擦熱量而且塑料的滯留時間也太短而不能制備均勻的、很好攪拌的熔體。典型的減速比率在10:1到20:1之間。一階段既可以用齒輪也可以滑輪組,但是第二階段都用齒輪而且螺桿定位在一個大齒輪中心。

    在一些慢速運行的機器中(比如用于UPVC的雙螺桿),可能有3個減速階段并且速度可能會低到30rpm或更低(比率達60:1)。另一個極端是,一些用于攪拌的很長的雙螺桿可以以600rpm或更快的速度運行,因此需要一個非常低的減速率以及很多深冷卻。

    有時減速率與任務匹配有誤——會有太多的能量不能使用——而且有可能在電機和改變速度的減速階段之間增加一個滑輪組。這要么使螺桿速度增加到超過先前極限或者降低速度允許該系統以速度更大的百分比運行。這將增加可獲得能量、減少安培數并避免電機問題。在兩種情況中,根據材料和其冷卻需要,輸出可能會增加。

    第四項原則:進料擔當冷卻劑

    擠出是把電機的能量——有時是加熱器的——傳送到冷塑料上,從而把它從固體轉換成熔體。輸入進料比給料區中的筒體和螺桿表面溫度低。然而,給料區中的筒體表面幾乎總是在塑料熔化范圍之上。它通過與進料顆粒接觸而冷卻,但熱量由熱前端向后傳遞的熱量以及可控制加熱而保持。甚至當前端熱量由粘性摩擦保持并且不需要筒體熱量輸入時,可能需要開后加熱器。較重要的例外是槽型進料筒,幾乎專用于HDPE。

    螺桿根表面也被進料冷卻并被塑料進料顆粒(及顆粒之間的空氣)從筒壁上絕熱。如果螺桿突然停止,進料也停止,并且因為熱量從更熱的前端向后移動,螺桿表面在進料區變得更熱。這可能引起顆粒在根部的粘附或搭橋。

    第五項原則:在進料區內,粘到筒體上滑到螺桿上

    為了使一臺單螺桿擠出機光滑筒體進料區的固體顆粒輸送量到達,顆粒應該粘在筒體上并滑到螺桿上。如果顆粒粘在螺桿根部,沒有什么東西能把它們拉下來;通道體積和固體的入口量就減少了。在根部粘附不好的另一個原因是塑料可能會在此處熱煉并產生凝膠和類似污染顆粒,或者隨輸出速度的變化間歇粘附并中斷。

    多數塑料很自然地在根部滑動,因為它們進入時是冷的,而且摩擦力還沒有把根部加熱到和筒壁一樣熱。一些材料比另一些材料更可能粘附:高度塑化PVC,非晶體PET,和 某些較終使用中想要的有粘附特性的聚烯烴類共聚合物。

    對于筒體,塑料有必要粘附在這里以便它被刮掉并被螺桿螺紋向前推動。顆粒和筒體之間應該有一個高的摩擦系數,而摩擦系數反過來也受后筒體溫度的強烈影響。如果顆粒不粘附,它們只是就地轉動而不向前移動——這就是為什么光滑的進料不好的原因。

    表面摩擦并非影響進料的一因素。很多顆粒永遠都不接觸筒體或螺桿根部,因此在顆粒物內部必須有摩擦和機械與粘度連鎖。

    帶槽筒體是一種特殊情況。槽在進料區,進料區與筒體其余部分是熱絕緣的并是深度水冷的。螺紋把顆粒推入槽內并在一個相當短的距離內形成一個很高的壓力。這增加了相同輸出較低螺桿轉速的咬合允量,從而前端產生的摩擦熱量減少,熔體溫度更低。這可能意味著冷卻限制吹制膜生產線中更快的生產。槽特別適合于HDPE,它是除過氟化塑料之外較滑的普通塑料。

    第六項原則:材料的花費較多

    在某些情況下,材料成本可以占到產成本的80%——多于其他所有因素之和——除過少數質量和包裝特別重要的產品比如醫用導管。這個原則自然引出兩個結論:加工商應該盡可能多地重復使用邊角料和廢品來代替原材料,并盡可能嚴格地遵守容差以免背離目標厚度及產品出現問題。


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