Wytłaczanie tworzyw sztucznych cz. 1/10
Właśnie rozpoczynamy cykl związany z wytłaczaniem tworzyw sztucznych. Główny cel to poznanie najważniejszych zasad, które charakteryzują proces, dla osiągnięcia zamierzonych efektów, jakości, kosztów, efektywności. Materiały pochodzą z artykułu: The 10 (11) key principles of extrusion, napisanego przez Allan L. Griff a opublikowanego w Plastics Machinery and Auxiliaries w maju 2002 roku. Nie będzie to wierna kopia, ze swojej strony postaram się tak dobierać materiał aby był zrozumiały, może nie zaszkodzę.
Wytłaczanie jest procesem ciągłego (np. wtryskiwanie to proces cykliczny) formowania wyrobów z tworzyw sztucznych (np. profili, płyt, rur, etc.). Polega na uplastycznieniu tworzywa w układzie uplastyczniającym (układ ślimak-cylinder) wytłaczarki i przepchaniu go pod wpływem wytworzonego ciśnienia przez głowicę formującą wyrób.
1. Podstawy fizyczne procesu.
Podstawy procesu wytłaczania są relatywnie proste, obracający się ślimak w cylindrze wytłaczarki przepycha tworzywo przez głowicę. Geometrycznie ślimak możemy przedstawić jako linię śrubową nawiniętą na rdzeń. Wytłaczarkę możemy podzielić na sześć stref, które odpowiadają stanom fizycznym od stanu stałego do uplastycznionego tworzywa.
Strefą pierwszą jest zasobnik, którego zadaniem jest dostarczenie tworzywa w stanie stałym (w postaci granulatu lub proszku) do wytłaczarki. Przemieszczenie tworzywa odbywa się pod wpływem siły grawitacji.
Drugą strefą jest początkowa część cylindra, wypełniona tworzywem w stanie stałym, które w wyniku zagęszczenia przyjmuje postać jednolitej warstwy. Przemieszczenie tworzywa spowodowane jest względnym ruchem ślimaka i cylindra oraz tarciem tworzywa między tworzywem a powierzchnią ślimaka i cylindra.
Trzecią strefą jest tzw. strefa wstępnego uplastycznienia rozpoczyna się, gdy na powierzchni styku tworzywa z nagrzaną ścianką cylindra tworzy się cienka warstewka tworzywa uplastycznionego, której grubość powiększa się w miarę przesuwania w kierunku głowicy. W momencie, gdy ta grubość jest wystarczająco duża (większa od szczeliny miedzy wierzchołkami uzwojenia ślimaka a powierzchnią cylindra) tworzywo jest zbierane przez ściankę zwoju ślimaka. Tworzywo uplastycznione gromadzi się wówczas w tylnej, aktywnej części kanału, podczas gdy część przednia (pasywna) jest wypełniona tworzywem stałym.
Czwartą strefą jest strefa uplastycznienia właściwego wskutek znacznego ciśnienia w obszarze tworzywa uplastycznionego, szerokość warstwy stałej zmniejsza się. W końcowej fazie następuje rozpad stałej warstwy na drobne kawałki, które od tej pory uplastyczniają się niezależnie aż do całkowitego uplastycznienia tworzywa. Opisany mechanizm jest słuszny dla tworzyw wykazujących adhezję do ścianki cylindra. W przypadku, kiedy na ściance cylindra występuje poślizg, wówczas uplastycznione na ściance cylindra tworzywo przepływa przez szczelinę i gromadzi się w pasywnej części kanału.
Piątą strefą, gdzie kończy się uplastycznienie jest strefa tworzywa całkowicie uplastycznionego. Przepływ tworzywa w tej strefie jest wynikiem względnego ruchu ślimaka i cylindra oraz gradientu ciśnienia w kanale ślimaka wytłaczarki.
Szóstą, ostatnią strefą procesu jest głowica, gdzie pod wpływem ciśnienia wytworzonego w cylindrze formowany jest wyrób.
W czasie wytłaczania powstające siły wynikające z przetłaczania tworzywa muszą zostać zrównoważone przez zastosowanie łożysk wzdłużnych je przenoszących.
Znajdź i zaprenumeruj, całkowicie za darmo, czasopisma, oraz inne materiały, które odpowiadają Twoim zainteresowaniom. Wybieraj ze zbioru szacowanego na przeszło 1000 tytułów, podzielonych na kilkanaście kategorii w tym: IT, zarządzanie, finanse, technologia, przemysł, itd. Zwróć uwagę na dostępność geograficzną, jest to jedno z ważniejszych kryteriów, przy akceptacji Twojej prenumeraty
Wytłaczanie jest procesem ciągłego (np. wtryskiwanie to proces cykliczny) formowania wyrobów z tworzyw sztucznych (np. profili, płyt, rur, etc.). Polega na uplastycznieniu tworzywa w układzie uplastyczniającym (układ ślimak-cylinder) wytłaczarki i przepchaniu go pod wpływem wytworzonego ciśnienia przez głowicę formującą wyrób.
1. Podstawy fizyczne procesu.
Podstawy procesu wytłaczania są relatywnie proste, obracający się ślimak w cylindrze wytłaczarki przepycha tworzywo przez głowicę. Geometrycznie ślimak możemy przedstawić jako linię śrubową nawiniętą na rdzeń. Wytłaczarkę możemy podzielić na sześć stref, które odpowiadają stanom fizycznym od stanu stałego do uplastycznionego tworzywa.
Strefą pierwszą jest zasobnik, którego zadaniem jest dostarczenie tworzywa w stanie stałym (w postaci granulatu lub proszku) do wytłaczarki. Przemieszczenie tworzywa odbywa się pod wpływem siły grawitacji.
Drugą strefą jest początkowa część cylindra, wypełniona tworzywem w stanie stałym, które w wyniku zagęszczenia przyjmuje postać jednolitej warstwy. Przemieszczenie tworzywa spowodowane jest względnym ruchem ślimaka i cylindra oraz tarciem tworzywa między tworzywem a powierzchnią ślimaka i cylindra.
Trzecią strefą jest tzw. strefa wstępnego uplastycznienia rozpoczyna się, gdy na powierzchni styku tworzywa z nagrzaną ścianką cylindra tworzy się cienka warstewka tworzywa uplastycznionego, której grubość powiększa się w miarę przesuwania w kierunku głowicy. W momencie, gdy ta grubość jest wystarczająco duża (większa od szczeliny miedzy wierzchołkami uzwojenia ślimaka a powierzchnią cylindra) tworzywo jest zbierane przez ściankę zwoju ślimaka. Tworzywo uplastycznione gromadzi się wówczas w tylnej, aktywnej części kanału, podczas gdy część przednia (pasywna) jest wypełniona tworzywem stałym.
Czwartą strefą jest strefa uplastycznienia właściwego wskutek znacznego ciśnienia w obszarze tworzywa uplastycznionego, szerokość warstwy stałej zmniejsza się. W końcowej fazie następuje rozpad stałej warstwy na drobne kawałki, które od tej pory uplastyczniają się niezależnie aż do całkowitego uplastycznienia tworzywa. Opisany mechanizm jest słuszny dla tworzyw wykazujących adhezję do ścianki cylindra. W przypadku, kiedy na ściance cylindra występuje poślizg, wówczas uplastycznione na ściance cylindra tworzywo przepływa przez szczelinę i gromadzi się w pasywnej części kanału.
Piątą strefą, gdzie kończy się uplastycznienie jest strefa tworzywa całkowicie uplastycznionego. Przepływ tworzywa w tej strefie jest wynikiem względnego ruchu ślimaka i cylindra oraz gradientu ciśnienia w kanale ślimaka wytłaczarki.
Szóstą, ostatnią strefą procesu jest głowica, gdzie pod wpływem ciśnienia wytworzonego w cylindrze formowany jest wyrób.
W czasie wytłaczania powstające siły wynikające z przetłaczania tworzywa muszą zostać zrównoważone przez zastosowanie łożysk wzdłużnych je przenoszących.
A o tym było później:
1. Podstawy fizyczne procesu
2. Podstawy termiczne wytłaczania tworzyw sztucznych
3. Prędkość obrotowa ślimaka
4. Tworzywo zasilające jako czynnik chłodzący
5. Transport w strefie zasilania
6. Materiał jest największym kosztem
7. Koszty energii są relatywnie mało istotne
8. Ciśnienie na końcu ślimaka wytłaczarki
PS. Allan L. Griff ekspert z zakresu wytłaczania tworzyw sztucznych, jego książki przetłumaczono i wydano w kilkunastu językach i krajach.
REKLAMA - DARMOWA PRENUMERATA
Znajdź i zaprenumeruj, całkowicie za darmo, czasopisma, oraz inne materiały, które odpowiadają Twoim zainteresowaniom. Wybieraj ze zbioru szacowanego na przeszło 1000 tytułów, podzielonych na kilkanaście kategorii w tym: IT, zarządzanie, finanse, technologia, przemysł, itd. Zwróć uwagę na dostępność geograficzną, jest to jedno z ważniejszych kryteriów, przy akceptacji Twojej prenumeraty
Komentarze