Multi Plastics Extruders Technology
Feltet med ekstrudering av flere plast har utviklet seg betydelig de siste tiårene, drevet av den økende etterspørselen etter komplekse polymerbehandlingsevner og forbedret produktkvalitet. Twin - skruextruderere, spesielt teller - roterende og co - roterende konfigurasjoner, har blitt grunnleggende utstyr i moderne polymerbehandlingsoperasjoner.
Disse sofistikerte maskinene muliggjør presis kontroll over materialstrøm, blandingseffektivitet og termisk styring, noe som gjør dem uunnværlige for å behandle et bredt spekter av termoplastiske materialer.
Teller - roterende tvilling - skru geometrisk struktur
1.4.1.1 Grunnleggende geometri av teller - roterende tvilling - skruer
I teller - roterende tvilling - skruesystemer, ligner bevegelsesforholdet mellom de to skruene det av et par meshing gir som ruller mot hverandre. Under betingelsene for å opprettholde konstant skrueoverføring og gjensidig selv - Tørk, kan teller - rotere intermeshing Twin - skrueprofiler ha utallige variasjoner, og gir større designfleksibilitet for multi plast -ekstrudering applikasjoner.
Fra Meshing -prinsippperspektivet, uavhengig av korset - seksjonsrådform, kan de mesh uten forstyrrelser.
I motsetning til CO - roterende intermeshing Twin - skruer, er teller - roterende design ikke begrenset av midtavstandsbegrensninger. Dette betyr at for en fast senteravstand, kan single - fly, dobbel - fly, eller trippel - flytrådene kan velges.
Videre kan kanaldybden være relativt stor, og typisk varierer fra 15% til 21% av den ytre skruen for skruen, noe som resulterer i tilsvarende høyere transportkapasitet. I teller - roterende tvilling - skruer er trådretningene motsatt, med skrueflyene til begge skruene innebygd og parallelt med hverandre i meshing-sonen, som illustrert i figur 1-54.
Den geometriske strukturen skaper flere kritiske klareringer som betydelig påvirker behandlingen av multi plastekstruderinger:
Radial clearance (Δ₃)
Denne klaring eksisterer mellom toppen av den ene skruetråden og roten til den andre skruekanalen, lik gapet mellom kalenderruller, og derfor kalt også kalendergapet.
Denne klaring spiller en avgjørende rolle i å bestemme trykkproduksjonsevnen og blande effektiviteten til systemet.
Lateral clearance (Δ₂)
Innenfor flyet dannet av de to skrueaksene, representerer dette avstanden mellom flyflankene til begge skruene.
Denne klaring er kritisk for å forhindre mekanisk interferens mens du opprettholder effektiv materialutveksling mellom skruene.
Tetrahedral clearance (Δ₁)
Når flyet flanker ikke er vinkelrett på kanalbunnen, dannes en omtrent tetraedrisk klaring mellom flyflankene til begge skruene.
For rektangulære tråder eksisterer det bare sideklarering uten tetrahedral clearance når de to skruene passer sammen.
Teknisk referanse
Nøkkelligninger
R² + ρ² - 2 rρcos (π/2 + θ)=a²
Cosine Theorem Application for Meshing Point beregning (ligning 1-25)
ρ=√ (a² - r²cos²θ) - rsinθ
Polar radiusberegning for 0 mindre enn eller lik θ mindre enn eller lik π/2 (ligning 1-26)
A=2 rcos (π/4)
Senteravstand for null crest vinkel (ligning 1-27)
A=2 rcos (π /4 - /2)
Senteravstand med ikke - null crest vinkel (ligning 1-28)
A=2 rcos (π /(2n) - /2)
Generalisert sentrum avstand ligning (ligning 1-29)
Ordliste over vilkår
Radial clearance (Δ₃)
Klaring mellom toppen av den ene skruetråden og roten til den andre skruekanalen.
Lateral clearance (Δ₂)
Klaring mellom flyflankene til begge skruene i flyet dannet av aksene.
Tetrahedral clearance (Δ₁)
Omtrent tetraedrisk klarering dannet mellom flyflanker når de ikke er vinkelrett på kanalbunnen.
Crest Angle ()
Sentral vinkel som tilsvarer trådkrestbuen (S₁s₂).
Rotvinkel ()
Sentral vinkel som tilsvarer trådrotbuen (s₃s₄), hvor=i CO - roterende systemer.
Selv - tørking
Karakteristisk der roterende skruer rengjør hverandres overflater, og forhindrer oppbygging av materialer.
Modulær design
Bygning - Blokk tilnærming til skrueutforming som tillater tilpasning gjennom utskiftbare elementer.
Asymmetriske strømningskanaler
Skruedesign der skruer har forskjellige geometrier, og forbedrer blandingen gjennom komplekse strømningsmønstre.
Devolatilisering
Prosess med å fjerne flyktige komponenter fra polymersmelten under ekstrudering.
Avanserte geometriske forhold i CO - roterende systemer
"Geometrien til CO - roterende tvilling - skruextruderere bestemmer grunnleggende blandingseffektivitet, med intermeshing -sonen som skaper en figur - åtte formet strømning som forbedrer den viktigste mønsteret. med opptil 40% sammenlignet med enkelt - skruesystemer, noe
Kohlgrüber, K., "Co - roterende tvilling - skrue ekstruderere: grunnleggende, teknologi og applikasjon
Når begge skruene roterer med klokken i samme hastighet, avslører det relative bevegelsesforholdet at når hovedaksene til begge skruene peker mot skjæringspunktet mellom de to sylindriske tønnene, blir forholdet mellom skruestadius R og midtavstand A:
A=2 rcos (π/4)
Ligning 1-27
Videre, når trådkrestvinkelen ikke er lik null, transformeres midtdisken til:
A=2 rcos (π /4 - /2)
Ligning 1-28
Dette kan generaliseres til:
A=2 rcos (π /(2n) - /2)
Ligning 1-29
Geometrisk forholdsanalyse
Dette forholdet demonstrerer at i selv - Tørke co - roterende tvilling - skrue ekstruatorer, er midtavstanden relatert til både antall flyreiser og crest vinkel. Flere flyreiser resulterer i større sentrumsavstander, mens større kamsvinkler også øker midtavstanden, noe som fører til grunnere kanaler og redusert transportvolum.
| Antall flyreiser (n) | Crest Angle () | Relativ sentrumsavstand | Kanaldybde |
|---|---|---|---|
| 2 | 15 grad | 1.0x | Dyp |
| 3 | 15 grad | 1.2x | Medium |
| 2 | 30 grad | 1.3x | Grunn |
| 3 | 30 grad | 1.5x | Veldig grunt |
Modulære designkonsepter i Twin - skruesystemer
Moderne CO - Rotating Twin - Skrue ekstrudere bruker ofte modulbygg - Blokkdesign, noe som muliggjør tilpasning for spesifikke krav til multi plast ekstrudering. En typisk konfigurasjonsnotasjon som "36/36" indikerer et trådelement med 36mm tonehøyde (første nummer) og 36mm lengde (andre tall), med høyre - håndtråder med mindre annet er spesifisert. Tilsvarende betegner "45 grader /5/48 venstre" fem venstre - Hands eltingblokker, hver forskjøvet med 45 grader, med en total lengde på 48mm.
"36/36" trådelement
36mm tonehøyde × 36mm lengde, høyre - håndtråd
"45 grader /5/48 venstre" ellevingblokk
5 elementer, 45 graders forskyvning, 48mm total lengde, venstre - Handt
Modulær montering
Kombinasjon av trådelementer og eltede blokker
Implikasjoner for prosessering av multi plast
De geometriske betraktningene som er diskutert ovenfor, har dyptgripende implikasjoner for multi plast -ekstrudering. Kanaldybden i moderne CO - roterende systemer når vanligvis 9% av den ytre diameter, med avanserte teknologier som oppnår dybder opp til omtrent 17% av den ytre skruen. Denne økte kanaldybden gir flere fordeler:
Forbedret formidlingskapasitet
Dypere kanaler gir mulighet for høyere gjennomstrømningshastigheter, essensielle for høy - volumproduksjon i flerplast -ekstruderingsanlegg.
Forbedret blandingsytelse
Intermeshing -sonen skaper intensiv blandingshandling gjennom "Figur - åtte" flytmønster, og sikrer homogen smelte kvalitet.
Fleksibelt behandlingsvindu
Den geometriske fleksibiliteten lar prosessorer optimalisere skruekonfigurasjoner for spesifikke materialer og applikasjoner.
Asymmetrisk flytkanalinnovasjon
Nyere fremskritt i numerisk simulering har muliggjort utvikling av asymmetriske strømningskanaler i CO - roterende tvilling - skruesystemer. Disse designene har skruer A og B som roterer med samme hastighet, men med forskjellige geometrier, noe som fører til at materiale overgår gjennom varierende bevegelsesrom under fremoverføring.
Denne asymmetriske konfigurasjonen forbedrer blandings- og ventilasjonsevner betydelig sammenlignet med tradisjonelle symmetriske design.
Når du opererer i forskjellige hastigheter, kan også asymmetriske strømningskanal design oppnås. I en konfigurasjon roterer skrue B med dobbelte hastigheten på skruen A, og skaper komplekse strømningsmønstre som er til fordel for spesifikke flerplast -ekstruderinger -applikasjoner som krever intensiv distribusjon og spredende blanding.
Symmetrisk vs. asymmetriske strømningsmønstre
Symmetrisk design
Ensartede strømningsstier med begrenset blandingsintensitet
Asymmetrisk design
Komplekse strømningsmønstre som forbedrer blandingseffektiviteten
Behandle fordeler i multi - komponentsystemer
Den geometriske fleksibiliteten til Twin - skruextruderere gjør dem spesielt egnet for multi plastekstruderinger som involverer:
Polymerblanding
Den intensive blandingsaksjonen sikrer ensartet fordeling av flere polymerkomponenter, kritisk for å oppnå konsistente mekaniske egenskaper.
Sammensatte operasjoner
Evnen til å innlemme forskjellige tilsetningsstoffer, fyllstoffer og forsterkninger jevnt gjennom polymermatrisen.
Reaktiv ekstrudering
Kontrollert oppholdstid og blandingsintensitet muliggjør kjemiske reaksjoner under prosessering.
Devolatilisering
Effektiv fjerning av flyktige stoffer gjennom optimaliserte skrueometri og ventilasjonssoner.
Klareringseffekter på behandlingen av ytelse
De forskjellige klareringene i Twin - skruesystemer påvirker prosesseringsytelsen betydelig i multi plastekstruderinger:
Radial klaringseffekt
Denne klaring bestemmer kalendereffekten mellom skruer, påvirker trykkproduksjon og spredende blanding. Mindre klareringer øker skjærhastigheten, men kan forårsake overdreven varmeproduksjon, mens større klareringer reduserer blandingseffektiviteten, men forbedrer formidlingsstabiliteten.
Fordeler med liten klaring:
- Høyere skjærhastighet
- Bedre spredende blanding
- Forbedret trykkgenerering
Fordeler med stor klaring:
- Redusert varmeproduksjon
- Forbedret formidling av stabilitet
- Mindre mekanisk slitasje
Lateral clearance hensyn
Riktig sideklaring forhindrer mekanisk slitasje mens du opprettholder effektiv materialutveksling. Denne klaring må optimaliseres basert på prosesseringstemperatur, materialviskositet og skruehastighet for å oppnå optimal ytelse.
Tetrahedrale klareringseffekter
I ikke - rektangulære trådprofiler skaper tetrahedrale klareringer ytterligere strømningsveier som kan forbedre distribusjonsblandingen, men kan også øke lekkasjestrømmen, noe som påvirker den generelle formidlingseffektiviteten.
Temperaturhåndtering i tvilling - skruebehandling
Effektiv temperaturkontroll er avgjørende for vellykkede operasjoner med flere plast. Den geometriske designen påvirker direkte varmeproduksjon og spredning:
Viskøs spredning
Skjærhastigheter i klareringene genererer varme som må styres gjennom riktig kjøling og skruedesign.
Varmeoverføringseffektivitet
Det store overflatearealet - til - volumforholdet i Twin - skruesystemer forbedrer varmeoverføringen sammenlignet med enkelt - skruedesign.
Temperaturenhet
Den intensive blandingsaksjonen fremmer temperaturhomogenitet gjennom smelten, kritisk for konsistent produktkvalitet.
Skala - opp hensyn
Når du skalerer Twin - skrue ekstruatorer for industrielle multi plast -ekstruderinger applikasjoner, må geometriske likhetsprinsipper brukes nøye:
Geometrisk skalering
Å opprettholde dimensjonale forhold sikrer lignende strømningsmønstre på tvers av forskjellige maskinstørrelser. Kritiske klareringer må skalere proporsjonalt for å opprettholde behandlingsegenskaper.
Dynamisk likhet
Justere driftsparametere for å opprettholde lignende skjærhastigheter og oppholdstid. Hastighet og gjennomstrømning må skaleres på riktig måte for å bevare blandingsintensiteten.
Termisk skalering
Kompensere for forskjellige overflater - til - volumforhold for å opprettholde termiske behandlingsbetingelser. Større maskiner krever ofte forbedrede kjølesystemer.
Twin - Skrue ekstruderingsteknologiutvikling
1980s
Introduksjon av modulær CO - roterende tvilling - skruedesign med forbedrede blandingsfunksjoner for polymerbehandling.
1990s
Utvikling av selv - Tørringsteknologi og forbedrede prosesskontrollsystemer.
2000s
Beregningsmodellering Integrering for optimalisering av skruedesign og CFD -simuleringer av flytmønstre.
2010s
Asymmetriske skruedesign og industri 4.0 -integrasjon med ekte - Tidsovervåking.
2020 og utover
AI - drevet designoptimalisering, bærekraftig prosesseringsinnovasjoner og avanserte materialbehandlingsmuligheter.