Analisi del meccanismo di plastificazione in varie zone dell'estrusore bivite per prodotti in PVC

Ningbo Fangli Technology Co., Ltd.è unproduttore di attrezzature meccanichecon più di 30 anni di esperienzaattrezzature per l'estrusione di tubi in plastica, nuova protezione ambientale e nuove attrezzature per i materiali. Fin dalla sua fondazione, Fangli è stato sviluppato in base alle richieste degli utenti. Attraverso il miglioramento continuo, la ricerca e sviluppo indipendente sulla tecnologia di base, la digestione e l'assorbimento di tecnologie avanzate e altri mezzi, ci siamo sviluppatiLinea di estrusione tubi in PVC, Linea di estrusione tubi in PP-R, Linea di estrusione di tubi di alimentazione idrica/gas in PE, raccomandato dal Ministero cinese delle Costruzioni per sostituire i prodotti importati. Abbiamo guadagnato il titolo di “Marchio di prima classe nella provincia di Zhejiang”.

Basato sul processo di plastificazione del materiale PVC in aestrusore bivite, la coclea è divisa in tre zone: la zona di trasporto del solido, la zona di fusione e la zona di trasporto del materiale fuso (estrusione).

I. Meccanismi di plastificazionem nella zona di trasporto solidi

All'interno del barile, la zona dove scorre il polimero solido (PVC) ed i suoi additivi, viene preriscaldato e compattato è definita zona di trasporto solido. Innanzitutto, il flusso delle particelle di polimero solido dalla tramoggia al cilindro avviene per gravità. Mentre la coclea ruota, le particelle vengono convogliate verso la testa della filiera mentre le particelle nella tramoggia scorrono continuamente. Nella zona di trasporto dei solidi (zona Barile C1), le macromolecole, le piccole molecole e le altre particelle all'interno del materiale PVC vengono gradualmente riscaldate. Allo stesso tempo, il taglio della vite e l'attrito tra le particelle aumentano anche il calore delle particelle, consentendo loro di entrare completamente in contatto, diffondersi e penetrare in uno stato compattato.

In questa zona, a causa delle variazioni del passo della vite, della larghezza della fantina, ecc., le particelle di materiale PVC vengono densamente compattate, formando un letto solido o un tappo solido che scorre lungo il canale della vite. Il movimento del tappo solido si basa sull'attrito tra la superficie della canna e il tappo solido, mentre l'attrito tra la vite e il tappo solido ne ostacola il movimento. All'interno del cilindro, quindi, le particelle di materiale PVC non avanzano uniformemente nella stessa direzione ma rotolano, scivolano, ruotano con la vite e "ponte" periodicamente. Si accumulano dietro il “ponte”, che poi si rompe, e il processo si ripete continuamente con l'estrusione del materiale PVC e il flusso del materiale all'interno della tramoggia.

In questa zona, la buona qualità dell'estrusione e della plastificazione del PVC è indicata dalla transizione del PVC da uno stato vetroso ad uno stato altamente elastico. Dal punto di vista della struttura dello stato aggregato, ciò implica che dal 50% al 60% delle particelle di resina di PVC si scompongono in particelle primarie, con le superfici di varie particelle di additivi che entrano completamente in contatto e si diffondono con queste particelle primarie.

Vale la pena notare che per un funzionamento stabile, l'altezza del materiale solido nella tramoggia deve essere sempre superiore ad un certo valore critico. Al di sopra di questo valore critico, i cambiamenti nell'altezza del materiale non influenzeranno le prestazioni dell'estrusore. Tuttavia, se l'altezza del materiale scende al di sotto del valore critico, diventa un fattore significativo di instabilità. Le variazioni dell'altezza del materiale solido provocano variazioni di pressione sul fondo, che possono alterare le condizioni operative dell'estrusore e portare al deterioramento della qualità dell'estrusione e della plastificazione del PVC.

II. Meccanismo di plastificazione nella zona di fusione

Nel cilindro, l'area in cui coesistono il polimero solido e la massa fusa è definita zona di fusione o zona di transizione di fase. Questa zona corrisponde alle zone di riscaldamento C2 e C3. La zona di fusione è una parte cruciale dell'estrusore. Parametri come le impostazioni della temperatura (zona C2 del cilindro, zona C3, nucleo della vite), la velocità della vite, lo spazio tra le viti e lo spazio tra la vite e il cilindro influiscono in modo significativo sulla qualità dell'estrusione del PVC. Quando il materiale in PVC raggiunge la zona di fusione, a causa dei cambiamenti nel passo della vite, nella larghezza della rampa, ecc., le particelle di PVC vengono compattate densamente e hanno già generato una pressione considerevole. Questa pressione, combinata con l'effetto ammorbidente del mezzo di calore circostante, trasforma le particelle compattate in un denso "letto solido". Questo letto solido è uno stato misto costituito in parte da PVC in uno stato altamente elastico, in parte in uno stato vetroso e in una piccola quantità in uno stato di flusso viscoso. Il basamento pieno prende la forma del canale elicoidale della vite e scorre al suo interno. A causa di questo movimento relativo, all'interno della pellicola fusa tra il letto solido e la superficie del cilindro si genera una distribuzione della velocità. Di conseguenza, la massa fusa del film inizia a fluire verso il volo di spinta. Quando incontra il volo, il volo "raschia" la fusione dal barile, raccogliendola nella pozza di fusione nella parte posteriore del canale prima del volo che spinge. Man mano che il letto solido si muove lungo il canale, sempre più materiale fuso viene trasportato nella vasca di fusione. Pertanto, la dimensione del bagno di fusione aumenta mentre la dimensione del letto solido diminuisce. Il letto solido viene gradualmente distrutto e convogliato in avanti in uno stato di flusso viscoso.

In questa zona, la buona qualità dell'estrusione e della plastificazione del PVC è indicata dalla transizione del PVC da uno stato altamente elastico a uno stato di flusso viscoso. Dal punto di vista della struttura dello stato aggregato, il 60-70% delle particelle primarie del PVC si scompone in particelle del primo ordine e varie molecole di additivi entrano in contatto con le particelle del primo ordine del PVC, formando legami fisici e chimici.

I fattori che migliorano la qualità dell'estrusione e della plastificazione del PVC nella zona di fusione includono:

(1) Aumento della velocità della vite;

(2) Aumento della temperatura impostata del barile nella zona di fusione;

(3) Spazio adeguato tra la vite e la canna.

Per una specifica formulazione di produzione di profili in PVC, dovrebbe esserci un insieme ottimale di temperature del cilindro per la zona di fusione.

III. Meccanismo di plastificazione nella zona di trasporto del materiale fuso

Nella botte, l'area in cui il polimero solido viene completamente convertito in massa fusa e la massa fusa viene convogliata forzatamente alla testa della filiera, è definita zona di trasporto della massa fusa (zona di riscaldamento Barrel C4). In questa zona, le macromolecole fuse reagiscono ulteriormente e si omogeneizzano con vari additivi sotto azione di taglio. Quando il fluido viscoso in PVC viene estruso in modo continuo e quantitativo, si forma una pressione di fusione, garantendo la compattezza del prodotto finale in PVC formato. In questa zona, la buona qualità dell'estrusione e della plastificazione del PVC è indicata dal fatto che le macromolecole del PVC mantengono il loro stato di flusso viscoso. Dal punto di vista della struttura dello stato aggregato, si tratta di una struttura cristallina composta da particelle di PVC del primo ordine insieme a un piccolo numero di particelle primarie. Queste particelle primarie rimanenti possono aumentare la resistenza e la tenacità del materiale finale. Quando il materiale contenente tali cristalli viene estruso e raffreddato, le particelle primarie possono ostacolare il movimento delle particelle del primo ordine sotto la forza esterna, portando ad una maggiore resistenza. Inoltre, grazie alla loro ampia superficie, le particelle primarie possono assorbire parte dell'energia d'impatto quando sottoposte a shock, migliorando la tenacità.

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