플라스틱 압출의 6가지 기본 원리

닝보 Fangli 기술 유한 회사는기계 장비 제조업체닝보 Fangli 기술 유한 회사플라스틱 파이프 압출 장비, 새로운 환경 보호 및 신소재 장비. Fangli는 설립 이후 사용자의 요구에 따라 개발되었습니다. 지속적인 개선과 핵심기술에 대한 독자적인 연구개발, 첨단기술의 소화흡수 등을 통해PVC 파이프 압출 라인, PP-R 파이프 압출 라인, PE 급수 / 가스관 압출 라인, 중국 건설부가 수입제품 교체를 권고한 제품입니다. 우리는 "절강성 일류 브랜드"라는 칭호를 얻었습니다.

용융물이 전이 구역과 다이에 들어가면 전단 가열이 크게 감소합니다. 왜냐하면 용융물이 전이 구역에 도달하면 나선형의 가변 속도 흐름에서 선형의 균일한 속도 흐름으로 전환되기 시작하기 때문입니다. 용융물이 전이 구간에 의해 정의된 흐름 경로를 따라 금형에 도달하면 약간의 열도 소비됩니다. 용융물이 금형의 더브테일 홈을 따라 균일하게 이동하려면 적절한 열을 가할 필요가 있습니다. 따라서 금형의 온도를 약간 높게 설정하여 "온도 유지 구역"이라고 합니다.

플라스틱을 플라스틱 용기에 넣은 후압출기호퍼에서 배럴이 나오면 스크류의 회전에 따른 스크류 플라이트에 의해 다이 헤드로 강제 이동됩니다. 필터 스크린, 스플리터 플레이트 및 다이의 저항으로 인해다이 헤드, 스크류 플라이트 사이의 부피(채널 깊이)가 점진적으로 감소함에 따라 전진하는 재료는 큰 압력을 받고 동시에 배럴의 열원에 의해 가열됩니다. 또한 플라스틱이 압축, 전단, 교반 및 기타 움직이는 힘을 받을 때 플라스틱과 배럴 사이의 마찰, 나사 및 플라스틱 분자 사이의 마찰로 인해 많은 열이 발생합니다. 결과적으로 배럴 내의 플라스틱 온도는 계속 상승하고 물리적 상태는 점차 유리 상태에서 고탄성 상태로 바뀌고 최종적으로 점성 흐름 상태가 되어 완전한 가소화에 도달합니다. 스크류가 꾸준히 회전함에 따라 가소화된 재료는 일정한 압력과 속도로 다이 헤드의 다이 마우스에서 압출되어 일정한 모양의 플라스틱 제품이 됩니다. 냉각 및 성형 후 압출 성형이 완료됩니다. 위 공정을 실현하기 위한 핵심 부품은 스크류이며, 스크류를 따른 압출 공정은 다음과 같은 기능 영역으로 나눌 수 있습니다.

첫 번째: 먹이주기

공급 플라스틱이 호퍼에 추가된 후 자체 중량이나 강제 공급 장치의 작용에 따라 스크류 채널(플라이트 사이의 공간)에 들어가고 회전하는 스크류 플라이트에 의해 앞으로 운반되어 앞으로 압출됩니다. 그러나 재료와 금속 호퍼 사이의 마찰 계수가 너무 크거나 재료 사이의 내부 마찰 계수가 너무 크거나 호퍼의 원뿔 각도가 너무 작은 경우 브리징 현상과 중공 파이프가 호퍼에 점차 형성되고 재료가 나사 홈에 원활하게 들어가지 않아 압출이 강제로 멈추거나 극도로 불안정해집니다. 따라서 압출 생산성이 비정상적으로 감소하거나 토출되지 않는 경우에는 공급 상황을 확인하거나 호퍼의 설계를 변경하는 것이 필요합니다.

둘째: 운반

이론적으로 플라스틱이 나사 홈에 들어간 후 나사가 회전할 때마다 모든 플라스틱이 하나의 리드로 앞으로 이동됩니다. 이때 이송 효율을 1이라고 합니다. 그러나 각 스크류의 전방 이송량은 실제로 플라스틱과 배럴의 마찰 계수 fb 및 플라스틱과 스크류의 마찰 계수 fs에 따라 달라집니다. fb가 크거나 fs가 작을수록 더 단단한 플라스틱이 앞으로 전달됩니다. 많은 실험에 따르면 수지와 금속 사이의 마찰 계수는 주로 시스템의 온도, 금속의 표면 거칠기 또는 시스템의 구조와 모양, 시스템의 압력 및 재료 이동 속도에 따라 달라집니다.

세 번째: 압축

압출 공정에서는 플라스틱을 압축하는 것이 절대적으로 필요합니다. 우선, 플라스틱은 열전도율이 좋지 않습니다. 입자 사이에 간격이 있으면 열 전달이 직접적으로 영향을 받아 용융 속도에 영향을 미칩니다. 둘째, 스크류의 길이에 따라 압력이 점차 증가할 때만 입자 사이의 가스가 호퍼에서 배출됩니다. 그렇지 않으면 내부에 생성된 기포로 인해 제품이 불량이거나 폐기물이 됩니다. 마지막으로 시스템 압력이 높기 때문에 제품의 밀도가 상대적으로 높습니다.

나사를 따라 압력이 형성되는 원인은 다음 세 가지입니다.

1. 구조상 채널 깊이(호퍼에서 팁까지)가 감소하고 재료가 점차 압축됩니다.

2. 스플리터 플레이트, 필터 스크린 및 헤드와 같은 저항 요소는 나사 헤드 앞에 설치됩니다.

3. 재료와 금속 사이의 마찰로 인해 나사 전체 길이에 걸쳐 발생하는 압력입니다. 헤드의 다이 섹션 면적이 작을수록 압력 피크 값이 커지고 가장 높은 압력 점이 헤드쪽으로 이동합니다. 일반적으로 압력 피크 값은 계량 섹션의 앞부분이나 압축 섹션의 뒤쪽에 있습니다.

넷째: 녹는다

압력이 상승하면 움직이는 고체 플라스틱이 가열된 배럴 벽과 지속적으로 접촉하고 마찰합니다. 배럴 벽 근처의 플라스틱 재료 온도는 지속적으로 증가합니다. 녹는점에 도달하면 배럴 내벽에 얇은 용융막이 형성됩니다. 그 후, 고체 플라스틱 용융의 열원은 두 가지 측면에서 발생합니다. 하나는 배럴 외부 히터의 열 전도이고, 다른 하나는 용융 필름의 각 용융 층의 이동 속도가 다르기 때문에 발생하는 전단열(점성 소산으로 인해), 즉 유변학의 점성 열 소산입니다.

용융이 진행됨에 따라 용융 필름의 두께가 스크류와 배럴 사이의 간격보다 두꺼워지면 움직이는 스크류가 용융 필름을 긁어내어 스크류가 전진하기 전에 용융 풀을 형성합니다. 용융과정에서 용융풀은 점점 넓어지고, 남은 고형물의 폭도 점점 좁아져 최종적으로 완전히 사라지게 됩니다. 1967년 Tadmor가 발표한 획기적인 유명한 Tadmor의 용해 이론입니다.

다섯번째: 믹싱

혼합 압출 공정에서 고체 물질은 일반적으로 고압 하에서 조밀한 고체 플러그로 압축됩니다. 고체 플러그의 입자 사이에는 상대 이동이 없기 때문에 혼합은 상대 이동을 통해 용융 층 사이에서만 수행될 수 있습니다.

일반적으로 용융물, 특히 용융물 이송 구간에서 다음과 같은 혼합 현상이 발생합니다. 첫째, 재료 시스템의 각 구성 요소가 균일하게 분산 및 분포됩니다. 이는 수지 및 다양한 첨가제를 말합니다. 두 번째는 열적 균질화입니다. 이는 압출 공정에서 먼저 녹는 소재의 온도가 가장 높고, 나중에 녹는 소재의 온도가 가장 낮기 때문입니다. 고체와 용융물 사이의 경계면 온도는 플라스틱의 녹는점과 같습니다. 용융된 재료가 다이에서 조기에 압출되면 필연적으로 모든 곳에서 고르지 않은 압출이 발생하여 색상 차이와 변형이 발생하거나 제품 균열이 발생할 수도 있습니다. 또한, 플라스틱 자체가 일정한 분자량 분포(MWD)를 갖고 있다는 점을 고려하면, 혼합을 하면 상대 분자량이 더 높은 부품을 용융물에 균일하게 분산시킬 수 있습니다. 동시에, 전단력의 작용 하에서 상대적 분자량이 더 높은 부분은 사슬 절단으로 인해 감소할 수 있으며, 이는 용융되지 않은 입자(겔)의 가능성과 제품의 불균일성을 감소시킵니다. 분명히, 제품의 균일한 혼합을 보장하기 위해서는 스크류의 용융물 이송 부분(마지막 부분)이 충분한 길이를 가지고 있는지 확인하는 것이 필요합니다. 따라서 스크류의 용융물 이송 구간을 균질화 구간이라고도 합니다. 동시에 압출기의 출력을 계산할 때 스크류의 마지막 일정 깊이 구간에 있는 스크류 홈의 부피를 계산 기준으로 삼고 스크류의 용융 이송 구간을 계량 구간이라고도 합니다.

여섯번째: 환기

압출 공정 중에는 세 가지 종류의 가스가 배출됩니다. 하나는 폴리머 펠릿이나 분말 사이에 공기가 혼합되는 것입니다. 일반적으로 스크류 속도가 너무 높지 않으면 가스의 이 부분은 점진적으로 증가하는 압력 하에서 호퍼에서 배출될 수 있습니다. 그러나 회전 속도가 너무 높으면 재료가 너무 빠르게 전진하고 가스가 제때 완전히 배출되지 않아 제품에 기포가 형성될 수 있습니다. 두 번째 가스는 공기 중에서 물질에 흡수된 물이며, 가열되면 증기가 됩니다. PVC, PS, PE, PP 등과 같이 수분 흡수가 거의 없는 플라스틱의 경우 일반적으로 문제가 없습니다. 이러한 소량의 수증기도 동시에 호퍼에서 배출될 수 있습니다. 그러나 PA, PSU, ABS, PC 등과 같은 일부 엔지니어링 플라스틱의 경우 흡습성이 크고 수증기가 너무 많기 때문에 호퍼에서 배출하기에는 너무 늦어 제품에 기포가 형성됩니다. 세 번째는 저분자량 휘발성 ​​물질(LMWV), 저융점 가소제 등 플라스틱 입자 내부의 일부 물질이 압출 공정에서 발생하는 열에 의해 점차 기화되는 것입니다. 플라스틱이 녹을 때만 용융물의 표면장력을 극복해야만 이러한 가스가 빠져나갈 수 있으나 이때는 호퍼에서 멀리 떨어져 있기 때문에 호퍼를 통해 배출할 수 없습니다. 이 경우, 환기된압출기사용해야 합니다.

따라서 모든 스크류는 위의 6가지 기본 기능(공급, 운반, 압축, 용융, 혼합 및 배기)을 완료해야 합니다. 분명히 공급 및 운반은 압출기의 출력에 영향을 미치는 반면 압축, 용융, 혼합 및 배기는 압출 제품의 품질에 직접적인 영향을 미칩니다. 여기서 말하는 품질이란 용융이 완전한지 여부뿐만 아니라 제품이 촘촘하게 압축되었는지, 혼합이 균일한지, 제품에 기포가 없는지 여부를 의미합니다. 이것이 가소화 품질입니다.

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