Introducción a la segmentación del tornillo extrusor

Cuando el material avanza a lo largo del tornillo, experimenta cambios de temperatura, presión, viscosidad, etc. Este cambio no es el mismo en toda la longitud del tornillo.Según las características cambiantes del material, el tornillo se puede dividir en una sección de alimentación, una sección de compresión y una sección de homogeneización.

①.Plásticos y tres estados de los plásticos.

Hay dos categorías de plásticos: termoestables y termoplásticos.Una vez moldeado y solidificado el plástico termoestable, no se puede calentar ni fundir para moldearlo.Los productos formados a partir de plásticos termoplásticos se pueden recalentar y fundir para formar otros productos.

A medida que cambia la temperatura, los plásticos termoplásticos producen tres cambios de estado: estado vítreo, estado de alta elasticidad y estado de flujo viscoso.A medida que la temperatura cambia repetidamente, los tres estados cambian repetidamente.

a.Diferentes características del polímero fundido en tres estados:

Estado vítreo: el plástico aparece como un sólido rígido;la energía cinética térmica es pequeña, la fuerza intermolecular es grande y la deformación se debe principalmente a la deformación del ángulo de enlace;la deformación se recupera instantáneamente después de que se elimina la fuerza externa, que es una deformación elástica general.

Estado muy elástico: el plástico aparece como una sustancia parecida al caucho;la deformación se debe al estiramiento conformacional de las macromoléculas causado por la orientación del segmento de la cadena, y el valor de la deformación es grande;la deformación se puede recuperar después de que se elimina la fuerza externa, pero depende del tiempo, que es una deformación altamente elástica.

Estado de flujo viscoso: el plástico aparece como una masa fundida altamente viscosa;la energía térmica intensifica aún más el movimiento de deslizamiento relativo de las moléculas en cadena;la deformación es irreversible y pertenece a la deformación plástica.

b.Procesamiento de plástico y tres estados del plástico:

Los plásticos se pueden cortar cuando están en estado vítreo.En el estado de alta elasticidad, se puede estirar y procesar, como trefilado, extrusión, moldeo por soplado y termoformado.En estado de flujo viscoso, se puede procesar mediante recubrimiento, moldeo rotacional y moldeo por inyección.

Cuando la temperatura es superior al estado de flujo viscoso, el plástico se descompondrá térmicamente y cuando la temperatura es inferior al estado vítreo, el plástico se vuelve quebradizo.Cuando la temperatura del plástico es superior al estado de flujo viscoso o inferior al estado vítreo, el plástico termoplástico tenderá a deteriorarse y dañarse gravemente.Por lo tanto, se deben evitar estas dos áreas de temperatura al procesar o utilizar productos de plástico.

② Tres segmentaciones del tornillo extrusor

Hay tres estados físicos del plástico en la extrusora: estado vítreo, estado altamente elástico y estado de flujo viscoso.Cada estado tiene requisitos diferentes para la estructura del tornillo.

C.Para adaptarse a los requisitos de los diferentes estados, el tornillo del extrusor suele dividirse en tres secciones:

Sección de alimentación L1 (también conocida como sección de transporte de sólidos)

Sección de fusión L2 (llamada sección de compresión)

Sección de homogeneización L3 (llamada sección de dosificación)

Esto es lo que comúnmente se llama tornillo de tres etapas.El proceso de extrusión del plástico en estas tres etapas es diferente.

La función de la sección de alimentación es enviar el material suministrado desde la tolva a la sección de compresión.El plástico generalmente permanece en estado sólido durante el movimiento y se funde parcialmente debido al calor.La longitud de la sección de alimentación varía según el tipo de plástico, pudiendo comenzar no muy lejos de la tolva y terminar en el 75% de la longitud total del vaso de rosca.

En términos generales, los polímeros cristalinos extruidos son los más largos, seguidos de los polímeros amorfos duros y los polímeros amorfos blandos son los más cortos.Puesto que la sección de alimentación no produce necesariamente compresión, el volumen de la ranura del tornillo puede permanecer sin cambios.El tamaño del ángulo de la hélice tiene un mayor impacto en la capacidad de alimentación de esta sección, lo que de hecho afecta la productividad del extrusor.

La función de la sección de compresión (sección de migración) es compactar el material, convertirlo de sólido a fundido y eliminar el aire del material.Para adaptarse a las características de empujar el gas del material de regreso a la sección de alimentación, compactar el material y reducir el volumen cuando el material se funde, el tornillo en esta sección debe producir un mayor cizallamiento y compresión del plástico.Por esta razón, el volumen del canal del tornillo generalmente se reduce gradualmente y el grado de reducción está determinado por la tasa de compresión del plástico (gravedad específica del producto/gravedad específica aparente del plástico).La relación de compresión no solo está relacionada con la tasa de compresión del plástico, sino también con la forma del plástico.El polvo tiene una gravedad específica pequeña y mucho aire arrastrado, por lo que se requiere una relación de compresión mayor.

La longitud de la sección de compresión está relacionada principalmente con el punto de fusión y otras propiedades del plástico.Para plásticos con un amplio rango de temperatura de fusión, la sección de compresión es larga;para la mayoría de los polímeros con un intervalo de temperatura de fusión muy estrecho, la sección de compresión tiene incluso sólo un paso de longitud.

La función de la sección de homogeneización (sección de medición) es alimentar el material fundido al cabezal de la máquina a un volumen y presión constantes para formarlo en la matriz.El volumen del canal de la sección de homogeneización es tan constante como el de la sección de alimentación.Para evitar que los materiales queden retenidos en la esquina muerta de la cabeza del tornillo y provoquen descomposición, la cabeza del tornillo suele diseñarse para que sea cónica o semicircular;La sección homogeneizadora de algunos tornillos es un cuerpo de varilla con una superficie completamente lisa, pero algunos también están grabados con ranuras.

d.Según la teoría del transporte de masa fundida, existen cuatro formas de flujo de masa fundida en la sección de homogeneización del tornillo.El flujo de material fundido en la ranura del tornillo es una combinación de estos cuatro flujos:

Flujo hacia adelante: el flujo de plástico fundido entre el cilindro y el tornillo a lo largo de la dirección de la ranura hacia el cabezal de la máquina.

Contraflujo: la dirección del flujo es opuesta al flujo directo, causado por el gradiente de presión causado por la resistencia del cabezal de la máquina, la placa porosa, la placa de filtro, etc.

Flujo cruzado: el flujo de masa fundida a lo largo de la dirección perpendicular a la pared del hilo, que afecta la mezcla y el intercambio de calor de la masa fundida durante el proceso de extrusión.

Flujo de fuga: el reflujo formado en el espacio entre el tornillo y el cilindro debido al gradiente de presión, a lo largo de la dirección axial del tornillo.

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