Drukuj

Konstrukcja ślimaka jako kluczowy czynnik wydajności pracy maszyny

Konstrukcja ślimaka jako kluczowy czynnik wydajności pracy maszyny
Konstrukcja ślimaka jest kluczowym czynnikiem związanym z wydajnością pracy maszyny, ponieważ w przypadku tworzyw krystalicznych czas obrotu ślimaka jest elementem czasu cyklu.

Konstrukcja ślimaka powinna uwzględniać zachowanie się tworzywa krystalicznego podczas jego topnienia, tzn. przejścia od stanu stałego do punktu topnienia, dużą ilość ciepła wymaganego przy topnieniu oraz małą lepkość stopionego tworzywa. Mimo, że ślimaki o konstrukcji standardowej stosowane są do przetwórstwa tworzywa, to jednak osiągnięcie optymalnej wydajność wymaga zastosowania ślimaków o specjalnej konstrukcji.

Przekroczenie wydajności niewłaściwie skonstruowanego ślimaka spowoduje szerokie wahania temperatury oraz występowanie niestopionych cząsteczek (niejednokrotnie obserwowano w tym samym czasie tworzywo niestopione oraz rozłożone). Prowadzi to w konsekwencji do utraty odporności na obciążenia dynamiczne, zmiennej kurczliwości i zmiennych wymiarów, wypaczania, uszkodzeń powierzchniowych wyprasek i zatykania przewężek, a to z kolei daje niewystarczające wypełnienie formy oraz do innych problemów związanych z przetwórstwem tworzywa.

Z uwagi na specyfikę procesu topnienia polimerów krystalicznych, konstrukcja ślimaka przeznaczonego do przetwórstwa tworzywa powinna charakteryzować się płytkim zgarniakiem w strefie dozowania oraz nieco większym sprężeniem niż w przypadku ślimaków przeznaczonych do ogólnego stosowania. Stopień sprężania jest stosunkiem objętości jednego zwoju ślimaka w strefie zasilania tworzywa do objętości w strefie dozowania.

Długość ślimaka również ma wpływ na jakość topnienia tworzywa. Ze względu na izolujące właściwości tworzywo potrzebuje pewnego czasu do pobrania przekazywanej energii termicznej nawet wtedy, gdy ścinanie wspomaga proces ogrzewania. Preferowana długość jest równa około 20 średnicom ślimaka lub 20 obrotom, gdy skok i średnica ślimaka są równe.

Ślimak powinien być podzielony w następujący sposób: 30-40 proc. (6-8 zwojów) - strefa zasilania; 45-35 proc. (7-9 zwojów) - strefa sprężania oraz 25 proc. (5 zwojów) - strefa dozowania. Ślimaki 20-obrotowe są na ogół podzielone na siedem zwojów zasilających, osiem zwojów sprężania oraz pięć zwojów dozowania. W ślimakach o długości mniejszej niż 16 średnic może zajść konieczność zredukowania skoku, aby uzyskać 20 obrotów.

Zdecydowanie jednak, strefa zasilania nigdy nie powinna być krótsza niż 6 zwojów. Ślimaki o stosunkowo dużym stopniu sprężania zalecane dla tworzywa mają służyć powstawaniu ciepła poprzez tarcie mechaniczne o powierzchnię ślimaka i cylindra. Z uwagi na fakt, że energia wymagana do tego zwiększenia pochodzi z silnika ślimaka, należy zapewnić więcej mocy, jeżeli ma być zrealizowana lepsza wydajność uplastyczniania.

Idealny rozmiar ślimaka jest określony przez wielkość wtrysku. Optymalna wydajność zostanie osiągnięta wtedy, gdy wielkość wtrysku wymaga skoku ślimaka podczas uplastyczniania równego lub mniejszego niż 50 proc. objętości wtryskarki. W przeciwnym razie prędkość obrotowa ślimaka będzie musiała być zmniejszona pod koniec jego ruchu w celu zapewnienia jednorodnego roztopienia tworzywa, a to spowoduje w konsekwencji spadek wydajności.

W praktyce optymalną wydajność osiąga się wtedy, gdy ślimak przemieszcza się o odległość równą od 1 do 2 średnic ślimaka. Ustawienie parametrów termicznych wtryskarki będzie zależeć od czasu przebywania tworzywa we wtryskarce, czyli od czasu cyklu.

W materiale wykorzystano informacje firmy DuPont.

Czytaj więcej: Maszyny 449 Technologie 447