Escolhendo a relação L/D correta do parafuso: encontrando o ponto de equilíbrio entre qualidade e custo

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No processo de produção de plásticos modificados, a relação comprimento/diâmetro do parafuso (L/D) é um parâmetro crucial. Afeta diretamente a qualidade da plastificação, a eficiência da produção e o desempenho do produto final. Compreender as complexidades da relação L/D do parafuso pode nos ajudar a tomar decisões mais precisas na produção diária.

I.Qual é a relação L/D do parafuso?

A relação L/D do parafuso refere-se à relação entre o comprimento efetivo de trabalho do parafuso e seu diâmetro, geralmente expresso como L/D, onde L representa o comprimento efetivo da seção do parafuso e D representa o diâmetro do parafuso.

A magnitude da relação L/D está diretamente relacionada ao tempo de permanência do material na rosca, à qualidade da plastificação e ao efeito de mistura. Uma relação L/D maior proporciona uma distribuição de temperatura razoável, o que é benéfico para a mistura e plastificação de plásticos. Neste momento, o plástico é aquecido no barril por mais tempo, levando a uma plastificação mais completa e uniforme, melhorando assim a qualidade da plastificação.

II. Seleção da relação L/D para diferentes plásticos modificados?

Diferentes materiais plásticos têm requisitos variados para a relação L/D do parafuso devido às diferenças em suas propriedades físicas e características de processamento:

Plásticos termossensíveis:Tais como PVC rígido e outros plásticos com baixa estabilidade térmica, geralmente selecionam uma relação L/D de 17-18 para evitar a decomposição causada pelo tempo de residência excessivo.

Plásticos de uso geral:Plásticos comuns como PE e PP normalmente selecionam uma relação L/D de 18-22.

Plásticos estáveis ​​em altas temperaturas:Plásticos de engenharia como PC e POM podem selecionar uma relação L/D de 22-24.

Polipropileno retardador de chama:Ao processar PP retardador de chama, a relação L/D do parafuso deve ser controlada tanto quanto possível entre 36:1 e 40:1.

PA de náilon:Para moldagem por injeção, recomenda-se selecionar um parafuso de transição abrupta com uma relação L/D de 18-20.

Materiais Reforçados com Fibra de Vidro:Para compósitos de resina termoplástica reforçada com fibra de vidro, uma faixa de relação L/D de 48:1 a 56:1 pode ser selecionada para melhorar a uniformidade de distribuição das fibras de vidro na resina.

III. O efeito sinérgico da relação L/D com outros parâmetros do parafuso

A relação L/D do parafuso não funciona de forma independente; ele precisa trabalhar em sinergia com outros parâmetros do parafuso para alcançar os melhores resultados de processamento para plásticos modificados:

Taxa de compressão:A taxa de compressão é a razão entre a profundidade do último lance na seção de alimentação e a profundidade do primeiro lance na seção de medição. Diferentes plásticos requerem diferentes taxas de compressão. Por exemplo, o Nylon PA para moldagem por injeção geralmente seleciona uma taxa de compressão de 3-3,5, enquanto o Polipropileno requer 3,7-4.

Seções de parafuso:A rosca pode ser dividida funcionalmente em seção de alimentação, seção de plastificação (seção de compressão) e seção de dosagem (seção de homogeneização). A alocação dos comprimentos destas três seções impacta significativamente a qualidade da plastificação do material. Para plásticos não cristalinos, o comprimento da seção de plastificação é geralmente de 45% a 50% do comprimento total do voo; para plásticos cristalinos, é (3-5)D; para Nylon, é (1-2)D.

Tipo de parafuso:Os parafusos de transição gradual possuem uma seção de compressão mais longa, representando 50% do comprimento total do parafuso, resultando em uma conversão de energia mais suave durante a plastificação. Eles são usados ​​principalmente para plásticos com baixa estabilidade térmica, como o PVC. Os parafusos de transição abrupta possuem seção de compressão mais curta, representando 5% a 15% do comprimento total do parafuso, resultando em conversão de energia mais intensa durante a plastificação. Eles são usados ​​principalmente para plásticos cristalinos como poliolefinas e PA.

4. Seleção da relação L/D paraExtrusoras de parafuso duplo

Na produção de plásticos modificados,extrusoras de duplo parafusosão equipamentos mais comumente usados, e sua seleção de relação L/D difereextrusoras de parafuso único:

A relação L/D das extrusoras comerciais de rosca dupla está principalmente entre 21-48. Para processar materiais sensíveis ao calor, materiais peletizados e produtos sem requisitos de alta qualidade (como reciclagem de resíduos e pelotização), recomenda-se selecionar uma relação L/D menor. Grandes proporções L/D de 39 a 48 são mais adequadas para materiais que exigem temperaturas, pressões e qualidade de produto mais altas.

Nos últimos anos, extrusoras de rosca dupla com relações L/D ultragrandes (excedendo 100) também começaram a ser aplicadas em campos específicos. Por exemplo, a extrusora de parafuso duplo co-rotativa com uma relação L/D de 136 desenvolvida pelo grupo de pesquisa do professor Wang Jian na Universidade de Tecnologia Química de Pequim foi aplicada com sucesso na fiação em gel de polietileno de peso molecular ultra-alto (UHMWPE), demonstrando vantagens significativas no desembaraço da cadeia polimérica.

V. Princípios de seleção na prática

Na aplicação prática da produção de plásticos modificados, a seleção da relação L/D do parafuso deve seguir estes princípios:

Selecione com base nas características do material:Plásticos com baixa estabilidade térmica devem usar uma relação L/D menor, enquanto plásticos com boa estabilidade térmica podem usar uma relação L/D maior.

Selecione com base nos requisitos do produto:Quando os requisitos de qualidade do produto não são muito altos (por exemplo, reciclagem e pelotização de materiais residuais), uma relação L/D de parafuso menor pode ser selecionada. Caso contrário, uma relação L/D do parafuso maior deve ser escolhida.

Selecione com base na forma de matéria-prima:Para materiais peletizados, que passaram por plastificação e pelotização, a relação L/D do parafuso pode ser selecionada menor. Para materiais em pó que não foram plastificados e peletizados, é necessária uma relação L/D da rosca maior.

Considere custos de produção abrangentes. Embora uma relação L/D maior possa melhorar a qualidade do produto, ela também aumenta os custos do equipamento e o consumo de energia. É necessário encontrar um ponto de equilíbrio entre qualidade e custo do produto.

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