Drukuj

Przyczyny zużywania się układów uplastyczniających

Przyczyna 3 - Geometria ślimaka i końcówki

Geometria ślimaka często jest niedostosowana do przetwarzanego tworzywa lub procesu technologicznego. Konkretnie chodzi o długość roboczą ślimaka, stopień sprężania, ilość, długość i rozlokowanie poszczególnych stref, a także o elementy dodatkowe (np. strefa intensywnego mieszania). Stosowanie ślimaka o niewłaściwej geometrii może powodować degradację tworzywa lub nawet uniemożliwić pracę.

W przetwórstwie metodą wtrysku najczęściej stosuje się ślimaki o geometrii trzystrefowej uniwersalnej, dostarczone przez producenta razem z wtryskarką. Przy niektórych tworzywach technicznych stosowanie takiej geometrii może doprowadzić do przedwczesnego zużycia układu. Jest to spowodowane tym, że tworzywa, szczególnie częściowo krystaliczne, topią się dalej od otworu zasypu, jak również są mniej ściśliwe. Specyficznym zjawiskiem jest też odchylanie się ślimaka od osi w wyniku miejscowego obciążenia mechanicznego przez nieroztopione jeszcze granulki, co powoduje tarcie o cylinder. Przyczyną może być np. za wysoki stopień sprężania lub też strefa sprężania umieszczona jest za blisko otworu zasypu. Dlatego też w ślimakach do tworzyw krystalicznych strefa sprężania powinna być przesunięta dalej, w celu uniknięcia zjawiska sprężania nieuplastycznionych granulek, a samo sprężanie powinno być słabsze niż w ślimakach uniwersalnych. Warto zwrócić na to uwagę i np. przy wymianie ślimaków zamówić nowy o geometrii dostosowanej do tworzywa.

Zniszczenie rdzenia przez nieuplastyczniony granulat

Zniszczenie rdzenia przez nieuplastyczniony granulat


Najbardziej obrazowym przypadkiem jest przetwórstwo twardego PVC na zwykłym ślimaku do termoplastów. W wyniku niedostosowania geometrii do tworzywa następuje częściowy rozkład i wydzielanie się chlorowodoru z opisanymi wcześniej skutkami. Jeżeli ślimak posiada strefę mieszającą, należy uwzględnić, że w tym miejscu tworzywo jest najbardziej narażone na ścinanie, jak również przegrzanie. Podobne ryzyko występuje także przy stosowaniu ślimaków barierowych, gdzie występuje większe ścinanie tworzywa niż w ślimaku klasycznym (tzn. to samo ścinanie co w ślimaku konwencjonalnym i ścinanie dodatkowe powstałe w wyniku przejścia przez zwój będący barierą).

Jeżeli tylko jest to możliwe, zamiast stosowania ślimaka z elementem mieszającym lepiej zastosować ślimak wydłużony (np. więcej niż 25D). Efekt w większości przypadków jest praktycznie ten sam, a możliwości degradacji tworzywa mniejsze. Nie powinno się też w ogóle stosować stref intensywnego mieszania w przetwórstwie tworzyw technicznych.

Złe rozwiązanie konstrukcji końcówki ślimaka
Najważniejsze elementy konstrukcji końcówki to pole przekroju przepływu (musi być dostosowane do wydatku ślimaka) i skok zamknięcia. Za mały przepływ (poniżej 80% przepływu przez ostatni zwój na ślimaku) może utrudniać zamykanie i powodować degradację tworzywa przez ścinanie. Z kolei za duży przepływ może powodować nierównomierne zamykanie zaworu zwrotnego, szczególnie przy dużych średnicach. Skok zamknięcia również musi być zrównoważony. Za duży opóźnia zamknięcie, za mały powoduje ścinanie i wzrost ciśnienia zakłócający zamykanie. Znane są przypadki, że niektóre geometrie końcówek uniemożliwiają poprawne zamykanie lub też powodują powstawanie wysokiego ciśnienia tworzywa przed pierścieniem zamykającym. Końcówka wówczas zużywa się mechanicznie w wyniku tarcia pierścienia o skrzydełka grota. Nie istnieje jednak żadne rozwiązanie uniwersalne nadające się do wszystkich rodzajów pracy i tworzyw, pomimo że istnieją dziesiątki różnych konstrukcji końcówek ślimaka.

Skrzydełka grota zniszczone przez tarcie pierścienia zamykającego

Skrzydełka grota zniszczone przez tarcie pierścienia zamykającego