Оптимизация температур цилиндра для барьерных шнеков

Операторы экструдера часто не сравнивают потока смолы.

Операторы экструдера часто не сравнивают температуры в зоне цилиндра с рекомендованной температурой переработки потока смолы. Нередко можно заметить, что температурные зоны цилиндра экструдера установлены на уровень, который ниже желаемой температуры расплава. В случае использования этого типа рабочего режима контроль температуры экструдата полностью зависит от геометрии шнека и теплоты внутреннего трения, которая вырабатывается при сдвигающем усилии, связанном с глубинами нарезки, зазорами нарезки и скоростью вращения шнека.

        

Особенно проблематично, когда в экструдере установлен шнек барьерного типа, который обычно используется в большинстве экструзионных процессов для достижения оптимальной мощности и производительности. Барьерные шнеки являются высокопроизводительными и нуждаются в более точной регулировке температурных зон цилиндра.

Изучение схемы зон нагрева и порядка расположения зон по отношению к различным частям шнека позволит определить правильные настройки зон. Общая конфигурация одношнекового экструдера с соотношением L/D в диапазоне от 24:1 до 30:1 и барьерным шнеком должна включать загрузочную зону, барьерную зону и зону гомогенизации с пятью температурными зонами.

Для зон головки и адаптера необходимо установить температуру расплава, рекомендованную производителем смолы. Для зоны чугунного питающего отверстия экструдера необходимо установить температуру, которая является теплой на ощупь (110 - 120 F). Эта температура является достаточно теплой для подогрева материала, поступающего в экструдер, но при этом достаточно прохладной, чтобы не допустить зависания в питающем отверстии.

Для контроля температуры питающего отверстия рекомендуется установить погружной термометр на линии возврата охлаждающей воды питающего отверстия. Для монтажа погружного термометра на линии можно использовать тройник. Установите шаровой клапан после термометра, чтобы не допустить заполнения водяной рубашки питающего отверстия и исключить кавитацию системы.

КОНЦЕПЦИЯ ПРИЛИПАНИЯ И ПРОСКАЛЬЗЫВАНИЯ

Первая зона цилиндра, которую необходимо настроить, - это зона 1. Она в наибольшей степени влияет на твердые частицы, поступающие из смолы. В этой зоне представлены три коэффициента трения (КТ): трение между цилиндром и гранулой, трение между гранулой и гранулой и трение между центральным валом шнека и гранулой.

Основная теория поступающих твердых частиц заключается в том, что смола должна прилипать к цилиндру и проскальзывать по шнеку. Таким образом, охлаждение центрального вала шнека позволит уменьшить КТ между стальной частью шнека и пластиковыми гранулами. Охлаждение шнека всегда должно производиться в секции подачи канала шнека, чтобы обеспечить оператору другую зону контроля температуры на экструдере.

Теперь для зоны 1 можно установить температуру, которая максимально улучшит свойства твердых частиц, поступающих из смолы. Температура зоны 1 должна быть установлена приблизительно на 10° - 25° F ниже температуры расплава, рекомендованной производителем смолы, либо, как уже упоминалось ранее, на 10° - 25° ниже температуры, установленной для зон адаптера и головки.

Для большинства полиолефинов температура зоны 1 должна быть установлена ??на 300 - 400 F. Чем выше конечная рекомендованная температура расплава для смолы, тем выше температура, которую можно установить для зоны 1.

Рекомендуется установить максимально возможную температуру, не вызывающую зависания в отверстии. При достаточном охлаждении корпуса питающего отверстия в зоне 1 можно устанавливать более высокие температуры.

Для расплавления пластмассы требуется энергия. Для этого, температуру зоны 2 необходимо установить на 125° - 175° F выше температуры зоны 1. Такая повышенная температура зоны не повлечет за собой повышение температуры расплава, т.к. на этом этапе смола все еще имеет форму гранул. Однако повышение температуры в этой зоне усилит воздействие энергии на смолу и позволит расплавить полимер.

Энергия может быть передана на смолу через механическую энергию шнека или энергию нагревателей. Применение большого количества энергии от нагревателей цилиндра в задней части экструдера, как правило, уменьшает нагрузку на приводной двигатель или амперную нагрузку.

Температуры в остальных зонах должны устанавливаться с равномерным уменьшением между зоной 2 и последней зоной гомогенизации. Например, если в экструдере с пятью зонами существует разница в 60° F между зоной 2 и зоной 5, то температура зоны 3 будет установлена на 20° ниже температуры зоны 2, а температура зоны 4 будет на 20° ниже температуры зоны 3, в результате чего разница с зоной 5 также составит 20°.

Параметры температуры, предложенные на прилагаемом рисунке, представляют собой начальные точки и подходят для упомянутых полиолефинов - ЛПЭНП Циглера-Натта; ЛПЭНП, полученного с использованием металлоцена, и пластомера. Эти температуры в зоне цилиндра рекомендуются, в частности, для барьерных шнеков и обеспечат необходимое состояние смолы с минимальным напряжением.

Правильная установка температур цилиндра позволит также уменьшить износ шнека и цилиндра, который может быть вызван поступлением холодной смолы в барьерную зону шнека. Например, плоский профиль температур полипропилена не приведет к достаточному уменьшению вязкости смолы, которое позволило бы пройти через барьерную зону. Слишком высокая вязкость впоследствии вызывает высокие давления в цилиндре, ускоряя износ шнека и цилиндра.

 

Яндекс.Метрика