Principe mécanique
Le mécanisme d'extrusion de base est simple - une vis tourne dans le canon et pousse le plastique vers l'avant. La vis est en fait un biseau ou une pente enroulée autour de la couche centrale. Son objectif est d'augmenter la pression afin de surmonter la grande résistance. Dans le cas d'une extrudeuse, il existe trois types de résistance qui doivent être surmontés: le frottement des particules solides (alimentation) contre la paroi du cylindre et la friction mutuelle entre les bobines avant la rotation de la vis (zone d'alimentation )); Adhésion sur le mur du baril; La résistance à l'écoulement interne de la fusion lorsqu'elle est poussée vers l'avant.
Si un objet ne se déplace pas dans une direction donnée, la force sur l'objet est équilibrée dans cette direction. La vis ne se déplace pas dans la direction axiale, bien qu'elle puisse tourner latéralement rapidement près de la circonférence. Par conséquent, la force axiale sur la vis est équilibrée, et s'il applique une grande poussée vers l'avant à la fonte de plastique, elle applique également une poussée vers l'arrière identique à l'objet. Ici, la poussée appliquée est le roulement agissant sur le roulement de poussée derrière le port d'alimentation.
La plupart des vis simples sont des filetages à droite, comme les vis et les boulons utilisés dans le travail du bois et les machines. S'ils regardent de l'arrière, ils tournent dans la direction opposée car ils essaient de tourner le baril autant que possible. Dans certains extrudeurs à double vis, les deux vis tournent dans des directions opposées dans deux cylindres et se croisent, donc l'un doit être droitier et l'autre doit être gauche. Dans d'autres vis jumelles occlusales, les deux vis tournent dans le même sens et doivent avoir la même orientation. Cependant, dans les deux cas, il existe un roulement de poussée qui absorbe la force arrière, et le principe de Newton s'applique toujours.
2. Principe thermique
Les plastiques extrudables sont des thermoplastiques - ils fondent lorsqu'ils sont chauffés et se solidifient à nouveau lors du refroidissement. D'où vient la chaleur du plastique fondu? Les préchauffages et les radiateurs de baril / matrice peuvent fonctionner et sont importants au démarrage, cependant, l'énergie d'entrée du moteur - le frottement du moteur contre la fusion visqueuse - la chaleur de friction générée dans le baril lors de la tournure de la vis - est le plus Source de chaleur importante pour les plastiques, à l'exception des petits systèmes, des vis à basse vitesse, des plastiques à température de fusion élevée et des applications de revêtement d'extrusion.
Pour toutes les autres opérations, il est important de reconnaître que le réchauffeur de canon n'est pas la principale source de chaleur en fonctionnement, et donc l'effet sur l'extrusion est inférieur à ce que nous attendions (voir principe 11). La température post-cylindre peut encore être importante car elle affecte le taux de transport des solides dans les dents ou dans l'alimentation. Les températures de la matrice et du moule doivent généralement être la température de fusion souhaitée ou près de cette température, sauf si elles sont utilisées dans un but spécifique comme le vitrage, la distribution du fluide ou le contrôle de la pression.
3. Principe de décélération
Dans la plupart des extrudeurs, le changement de vitesse de vis est atteint en ajustant la vitesse du moteur. Le moteur tourne généralement à pleine vitesse d'environ 1750 tr / min, mais cela est trop rapide pour une vis d'extrudeuse. S'il est tourné à une vitesse aussi rapide, trop de chaleur par friction est générée et le temps de séjour du plastique est trop court pour préparer une fusion uniforme et bien interrompue. Les ratios de décélération typiques varient de 10: 1 à 20: 1. La première étape peut être de l'engrenage ou de la poulie, mais la deuxième étape utilise des engrenages et la vis est positionnée au centre du dernier grand engrenage.
Dans certaines machines à course lente (telles que les vis à deux vitesses pour UPVC), il peut y avoir 3 étapes de décélération et la vitesse maximale peut être aussi faible que 30 tr / min ou plus bas (rapport jusqu'à 60: 1). À l'autre extrême, des biwin-vis très longs pour l'agitation peuvent fonctionner à 600 tr / min ou plus rapidement, nécessitant ainsi un taux de décélération très faible et beaucoup de refroidissement profond.
Parfois, le taux de décélération est incompatible avec la tâche - il y aura trop d'énergie à utiliser - et il est possible d'ajouter un bloc de poulie entre le moteur et la première phase de décélération qui modifie la vitesse maximale. Cela augmente la vitesse de vis au-dessus de la limite précédente ou diminue la vitesse maximale pour permettre au système de fonctionner à un pourcentage plus élevé de vitesse maximale. Cela augmentera l'énergie disponible, réduira l'ampérage et évitera les problèmes de moteur. Dans les deux cas, la sortie peut augmenter en fonction du matériau et de ses besoins de refroidissement.
4. Nourrir en tant que liquide de refroidissement
L'extrusion transfère l'énergie du moteur, parfois le radiateur, en plastique froid, en le convertissant de solide en fonte. L'alimentation d'entrée est plus froide que le canon et les températures de surface à vis dans la zone d'alimentation. Cependant, la surface du canon dans la zone d'alimentation est presque toujours au-dessus de la plage de fusion du plastique. Il est refroidi par contact avec les particules d'alimentation, mais la chaleur est conservée par la chaleur transférée vers l'extrémité avant chaude et le chauffage contrôlé. Même une fois que la chaleur finale actuelle est maintenue par la friction visqueuse et qu'aucune apport de chaleur de baril n'est requise, le posta du radiateur peut être nécessaire. L'exception la plus importante est la cartouche alimentaire à fente, qui est presque exclusivement pour le HDPE.
La surface de la racine de vis est également refroidie par l'alimentation et est isolée de la paroi du canon par les particules d'alimentation en plastique (et l'air entre les particules). Si la vis s'arrête soudainement, l'alimentation s'arrête également et à mesure que la chaleur recule de l'extrémité avant plus chaude, la surface de la vis devient plus chaude dans la zone d'alimentation. Cela peut provoquer une adhérence ou un pontage des particules aux racines.
5. Dans la zone d'alimentation, respectez le cylindre et glissez sur la vis
Afin de maximiser la quantité de solides transportés dans la zone d'alimentation du canon lisse d'une seule extrudeuse à vis, les particules doivent coller au canon et glisser sur la vis. Si les particules collent à la racine de la vis, rien ne les abaisse; Le volume du passage et la quantité de solides sont réduits. Une autre raison d'une mauvaise adhérence aux racines est que le plastique peut se réchauffer ici et produire des gels et des particules de contamination similaires, ou adhérer par intermittence et rompre avec des changements de vitesse de sortie.
La plupart des plastiques glissent naturellement aux racines parce qu'ils sont froids lorsqu'ils entrent, et la friction ne chauffe pas les racines aussi chaudes que les murs. Certains matériaux sont plus susceptibles d'adhérer que d'autres: PVC hautement plastifié, TEP amorphe et certains copolymères à base de polyoléfine aux propriétés adhésives souhaitées pour une utilisation finale.
Pour le canon, il est nécessaire que le plastique adhère ici afin qu'il soit gratté et poussé vers l'avant par le fil à vis. Il devrait y avoir un coefficient de frottement élevé entre les granules et le canon, et le coefficient de frottement est à son tour fortement influencé par la température du baril arrière. Si les particules ne collent pas, elles tournent simplement en place sans aller de l'avant - c'est pourquoi l'alimentation lisse n'est pas bonne.
Le frottement de surface n'est pas le seul facteur affectant l'alimentation. De nombreuses particules ne touchent jamais le canon ou la racine de la vis, il doit donc y avoir des liaisons de friction et mécanique et de viscosité à l'intérieur des particules.
Un cylindre rainuré est un cas spécial. Le creux est dans la zone d'alimentation et la zone d'alimentation est isolée thermiquement à partir du reste du canon et est un refroidissement en eau profondément. Le fil pousse les particules dans la rainure et crée une très haute pression sur une distance relativement courte. Cela augmente la tolérance à la morsure de la sortie inférieure de la même vis à la même sortie, de sorte que la chaleur de friction générée à l'extrémité avant est réduite et que la température de fusion soit plus faible. Cela peut signifier une production plus rapide dans les lignes de films soufflées limitées par refroidissement. Le réservoir convient particulièrement au HDPE, qui est le plastique commun le plus lisse, à l'exception des plastiques fluorés.
6. Le matériau le plus cher
Dans certains cas, les coûts des matériaux peuvent représenter 80% du coût de la production plus que tous les autres facteurs - sauf pour les produits particulièrement importants en qualité et en emballage, tels que les cathéters médicaux. Ce principe conduit naturellement à deux conclusions: les processeurs devraient réutiliser la ferraille et la racine autant que possible à la place des matières premières, et adhérer strictement aux tolérances autant que possible pour éviter les écarts par rapport à l'épaisseur de la cible et aux problèmes de produit.
7. Les coûts énergétiques sont relativement peu importants
Bien que l'attractivité et les problèmes réels d'une usine soient au même niveau que la hausse des coûts énergétiques, l'énergie requise pour gérer une extrudeuse est encore une petite fraction du coût de production total. C'est toujours le cas car les coûts des matériaux sont très élevés et l'extrudeuse est un système efficace. Si trop d'énergie est introduite, le plastique deviendra rapidement si chaud qu'il ne peut pas être traité correctement.
8. La pression à la fin de la vis est très importante
Cette pression reflète la résistance de tous les objets en aval de la vis: l'écran du filtre et la plaque de déchiqueteur contaminée, le tube de transfert de l'adaptateur, l'agitateur fixe (le cas échéant) et le moule lui-même. Cela dépend non seulement de la géométrie de ces composants mais également de la température du système, ce qui affecte à son tour la viscosité et le débit de la résine. Il ne dépend pas de la conception de la vis, sauf lorsqu'il affecte la température, la viscosité et le débit. Pour des raisons de sécurité, la mesure de la température est importante - si elle est trop élevée, la matrice et la moisissure peuvent exploser et nuire aux personnes ou aux machines à proximité.
La pression est avantageuse pour l'agitation, en particulier dans la dernière zone du système à vis unique (zone de mesure). Cependant, la haute pression signifie également que le moteur doit produire plus d'énergie - et donc la température de fusion est plus élevée - ce qui peut dicter la limite de pression. Dans une vis jumelle, l'engagement des deux vis les uns avec les autres est un agitateur plus efficace, donc aucune pression n'est requise à cet effet.
Dans la fabrication de pièces creuses, telles que des tubes fabriqués à partir de moules d'araignée centrés sur l'araignée à l'aide de supports, la haute pression doit être créée dans le moule pour aider à la recombinaison de flux séparés. Sinon, le produit le long de la ligne de soudure peut être faible et des problèmes peuvent survenir pendant l'utilisation.
9. Sortie = déplacement du dernier filetage / - flux de pression et fuite
Le déplacement du dernier fil est appelé flux positif et ne dépend que de la géométrie de la vis, de la vitesse de la vis et de la densité de fusion. Il est régulé par le flux de pression et comprend en fait un effet de traînée qui réduit la sortie (indiquée par la pression la plus élevée) et tout effet de surchauffe dans l'alimentation qui augmente la sortie. La fuite sur le fil peut être dans l'une ou l'autre des deux directions.
Il est également utile de calculer la sortie par régime (rotation) car cela représente toute baisse de la capacité de pompage de la vis à la fois. Un autre calcul connexe est la puissance par puissance ou le kilowatt utilisé. Cela représente l'efficacité et est capable d'estimer la capacité de production d'un moteur et d'un entraînement donné.
10. Le taux de cisaillement joue un rôle majeur dans la viscosité
Tous les plastiques communs ont des propriétés réducteurs de cisaillement, ce qui signifie que la viscosité devient plus faible à mesure que le plastique se déplace de plus en plus rapidement. Cet effet de certains plastiques est particulièrement visible. Par exemple, certains PVC augmentent le débit d'un facteur de 10 ou plus lorsque la poussée est doublée. Au contraire, la force de cisaillement LLDPE n'est pas trop réduite, et le débit n'est augmenté que de 3 à 4 fois lorsque le raisonnement est doublé. L'effet de réduction du cisaillement réduit signifie une viscosité élevée dans des conditions d'extrusion, ce qui signifie à son tour plus de puissance motrice est nécessaire. Cela peut expliquer pourquoi LLDPE fonctionne à une température plus élevée que LDPE. Le débit est exprimé en taux de cisaillement, environ 100 s-1 dans le canal de vis, entre 100 et 100 s-1 dans la plupart des profils de mat ÉTAPES DIEU. Le coefficient de fusion est une mesure couramment utilisée de la viscosité mais est inversée (par exemple, débit / poussée plutôt que poussée / flux). Malheureusement, la mesure n'est pas une véritable mesure dans une extrudeuse avec un taux de cisaillement de 10 S-1 ou moins et un débit de fusion très rapide.
11. Le moteur est opposé au cylindre et le cylindre est opposé au moteur.
Pourquoi l'effet de contrôle du cylindre n'est-il pas toujours le même que prévu, en particulier dans la zone de mesure? Si le cylindre est chauffé, le cylindre
