Multi Plastics Extrusion Technology
За последние десятилетия область многопластиков значительно развивалась в течение последних десятилетий, обусловленных растущим спросом на сложные возможности обработки полимеров и повышение качества продукта. Twin - винтовые экструдеры, в частности, счетчик - вращающиеся и CO - Вращающиеся конфигурации, стали фундаментальным оборудованием в современных операциях обработки полимера.
Эти сложные машины обеспечивают точный контроль над потоком материала, эффективностью смешивания и тепловой управлении, что делает их незаменимыми для обработки широкого спектра термопластичных материалов.
Счетчик - вращение Twin - Геометрическая структура винта
1.4.1.1 Фундаментальная геометрия счетчика - вращающиеся двойные - винты
В счетчике - вращающихся систем винтовых систем- отношение движения между двумя винтами напоминает зависимость пары передач сетки, катящиеся друг против друга. В условиях поддержания постоянной трансмиссии винта и взаимного самооткрытия - Wiping, счетчик - вращающихся перерывающихся профилей Twin - винтовых резьбов может иметь бесчисленные изменения, обеспечивая большую гибкость конструкции для приложений для многочисленных пластиков.
С точки зрения принципа Meshing, независимо от поперечного - формы резьбы секции, они могут считываться без помех.
В отличие от co - вращающегося перемеяния Twin - винтов, счетчик - вращающиеся конструкции не ограничены ограничениями центрального расстояния. Это означает, что для фиксированного центрального расстояния, Single - полета, Double - полета, или Triple - Поток полета может быть выбрана.
Более того, глубина канала может быть относительно большой, обычно от 15% до 21% от внешнего диаметра винта, что приводит к соответственно более высокой пропускной способности. В счетчике - вращающихся винтов - направления резьбы противоположны, с винтовыми полетами обоих винтов, встроенных и параллельными друг другу в зоне сетки, как показано на рисунке 1-54.
Геометрическая структура создает несколько критических зазоров, которые значительно влияют на обработку многопластиков:
Радиальный клиренс (Δ₃)
Этот зазор существует между гребнем одной винтовой резьбы и корнем другого винтового канала, аналогично зазору между календарными рулонами, следовательно, также называется календерным зазором.
Этот клиренс играет решающую роль в определении возможности создания давления и эффективности смешивания системы.
Боковой клиренс (Δ₂)
Внутри плоскости, образованной двумя осями винта, это представляет собой зазор между полетами обоих винтов.
Этот клиренс имеет решающее значение для предотвращения механических помех при сохранении эффективного обмена материалами между винтами.
Тетраэдрический клиренс (Δ₁)
Когда боки полетов не перпендикулярны дне канала, приблизительно тетраэдрические зазоры образуются между боковыми флангами полета обоих винтов.
Для прямоугольных нитей существует только боковой зазор без тетраэдрического зазора, когда два винта объединяются.
Техническая ссылка
Ключевые уравнения
R² + ρ² - 2 rρcos (π/2 + θ)=a²
Применение теоремы косинуса для расчета точки сетки (уравнение 1-25)
ρ=√ (a² - r²cos²θ) - rsinθ
Расчет полярного радиуса для 0 меньше или равен θ меньше или равным π/2 (уравнение 1-26)
A=2 rcos (π/4)
Центральное расстояние для угла нулевого гребня (уравнение 1-27)
A=2 rcos (π /4 - /2)
Центральное расстояние с non - угол нулевого гребня (уравнение 1-28)
A=2 rcos (π /(2n) - /2)
Обобщенное уравнение расстояния центрального расстояния (уравнение 1-29)
Глоссарий терминов
Радиальный клиренс (Δ₃)
Зазор между гребнем одной винтовой резьбы и корнем другого винтового канала.
Боковой клиренс (Δ₂)
Зазор между полетами обоих винтов в плоскости, образованных их осями.
Тетраэдрический клиренс (Δ₁)
Приблизительно тетраэдрический клиренс сформировался между флангами полета, когда они не перпендикулярны дне канала.
Угол гребня ()
Центральный угол, соответствующий репутационной дуге Crest (S₁S₂).
Корневой угол ()
Центральный угол, соответствующий корневой дуге резьбы (s₃s₄), где=в co - вращающихся систем.
Self - Wiping
Характеристика, где вращающиеся винты очищают поверхности друг друга, предотвращая наращивание материала.
Модульный дизайн
Здание - Блок -подход к конструкции винта, позволяя настройку через взаимозаменяемые элементы.
Асимметричные каналы потока
Винтовые конструкции, где винты имеют разные геометрии, усиливая смешивание с помощью сложных схем потока.
Деволатилизация
Процесс удаления летучих компонентов из таяния полимера во время экструзии.
Усовершенствованные геометрические отношения в co - вращающиеся системы
"Геометрия co - вращающихся Twin - винтовых экструдеров в основном определяет их эффективность смешивания, при этом зона межмезации создает рисунок - восемь формированных потоков, которая усиливает распределительное смешивание, сохраняя самостоятельную конфигурацию, чтобы сохранить сроки на распределение. 40% по сравнению с единичными системами винтовых систем-, что делает его особенно подходящим для обработки тепла - чувствительных полимеров и достижения однородного качества расплава в Multi - компонентных полимерных смеси "
Kohlgrüber, K., "Co-Rotating Twin-Screw Extruders: Fundamentals, Technology, and Applications," Carl Hanser Verlag, Munich, 2020, pp. 87-88. https://doi.org/10.3139/9781569906747
Когда оба винта вращаются по часовой стрелке с одинаковой скоростью, относительное отношение движения показывает, что, когда основные оси обоих винтов указывают на пересечение двух цилиндрических стволов, связь между радиусом винта и центральным расстоянием A становится:
A=2 rcos (π/4)
Уравнение 1-27
Кроме того, когда угол гребня резьбы не равен нулю, центральное расстояние превращается в:
A=2 rcos (π /4 - /2)
Уравнение 1-28
Это можно обобщить:
A=2 rcos (π /(2n) - /2)
Уравнение 1-29
Анализ геометрических отношений
Это соотношение демонстрирует, что в Self - Wiping Co - вращающегося Twin - Vint Extruders, центральное расстояние связано как с количеством полетов, так и с углом гребня. Больше полетов приводит к большим центральным расстояниям, в то время как большие углы гребня также увеличивают центральное расстояние, что приводит к более мелким каналам и уменьшению объема конвейеры.
| Количество рейсов (n) | Угол гребня () | Относительное центральное расстояние | Глубина канала |
|---|---|---|---|
| 2 | 15 градусов | 1.0x | Глубокий |
| 3 | 15 градусов | 1.2x | Середина |
| 2 | 30 градусов | 1.3x | Мелкий |
| 3 | 30 градусов | 1.5x | Очень мелкий |
Модульные концепции конструкции в Twin - Системы винтовых систем
Modern Co - Вращающаяся Twin - Винт. Типичная нотация конфигурации, такая как «36/36», указывает элемент потока с 36 мм шагом (первое число) и длиной 36 мм (второе число), с правым - потоками рук, если не указано иное. Аналогично, «45 градусов /5/48 слева» обозначает пять левых - вручную замесительные блоки, каждый из которых смещен на 45 градусов, с общей длиной 48 мм.
Элемент потока "36/36"
36 мм шага × 36 мм, справа - Ручная потока
"45 градусов /5/48 слева"
5 элементов, смещение 45 градусов, общая длина 48 мм, слева - передано
Модульная сборка
Комбинация элементов нити и замесей блоков
Последствия для обработки многопластиков.
Геометрические соображения, обсуждаемые выше, имеют глубокие последствия для операций по многопластикам. Глубина канала в современном CO - вращающихся систем обычно достигает 9% внешнего диаметра, причем расширенные технологии достигают глубины примерно до 17% от внешнего диаметра винта. Эта повышенная глубина канала обеспечивает несколько преимуществ:
Улучшенная трудоемкость
Более глубокие каналы допускают более высокие показатели пропускной способности, необходимые для высокого - объема производства в объектах Multi Plastics Extrusions.
Улучшенная производительность смешивания
Внутренняя зона создает интенсивное смешанное действие через рисунок «Рисунок - восемь» потока, обеспечивая однородное качество расплава.
Гибкое окно обработки
Геометрическая гибкость позволяет процессорам оптимизировать конфигурации винтов для конкретных материалов и приложений.
Асимметричный канал потока инновации
Последние достижения в численном моделировании позволили разработать асимметричные каналы потока в CO - вращающихся Twin - систем винтов. Эти конструкции оснащены винтами A и B, вращающимися с той же скоростью, но с различными геометриями, вызывая переход через различные пространства для движения во время передней передачи.
Эта асимметричная конфигурация значительно расширяет возможности смешивания и вентиляции по сравнению с традиционными симметричными конструкциями.
При работе на разных скоростях также могут быть достигнуты асимметричные конструкции канала потока. В одной конфигурации винт B поворачивается со скоростью винта A, создавая сложные шаблоны потока, которые приносят пользу конкретным приложениям Multi Plastics Extrusions, требующих интенсивного распределения и дисперсионного смешивания.
Симметричные и асимметричные рисунки потока
Симметричный дизайн
Однородные пути потока с ограниченной интенсивностью смешивания
Асимметричный дизайн
Сложные паттерны потока повышают эффективность смешивания
Преимущества обработки в Multi - Компонентных системах
Геометрическая гибкость двойных - винтовых экструдеров делает их особенно подходящими для многопластиков, включающих:
Полимерное смешивание
Интенсивное смешанное действие обеспечивает равномерное распределение множественных полимерных компонентов, критическое для достижения последовательных механических свойств.
Сложные операции
Способность включать различные добавки, наполнители и подкрепление равномерно по всей полимерной матрице.
Реактивная экструзия
Контролируемое время пребывания и интенсивность смешивания обеспечивают химические реакции во время обработки.
Деволатилизация
Эффективное удаление летучих веществ с помощью оптимизированной геометрии винтов и зон вентиляции.
Влияние очистки на производительность обработки
Различные зазоры в Twin - Системы винтовых систем значительно влияют на производительность обработки в Multi Plastics Extrusions:
Воздействие радиального клиренса
Этот зазор определяет эффект календера между винтами, влияя на создание давления и дисперсионное смешивание. Меньшие зазоры увеличивают скорость сдвига, но могут вызвать чрезмерную тепловой обработку, в то время как большие зазоры снижают эффективность смешивания, но повышают стабильность передачи.
Небольшое разрешение на клиренс:
- Более высокие показатели сдвига
- Лучше рассеивающее смешивание
- Улучшенная генерация давления
Большие пособия по разрешению:
- Снижение генерации тепла
- Улучшенная стабильность
- Меньший механический износ
Боковые соображения разрешения
Правильный боковой зазор предотвращает механический износ при сохранении эффективного обмена материалами. Этот зазор должен быть оптимизирован на основе температуры обработки, вязкости материала и скорости винта для достижения оптимальной производительности.
Тетраэдрические эффекты клиренса
В не - профили прямоугольных резьбов тетраэдрические зазоры создают дополнительные пути потока, которые могут улучшить смешивание распределения, но также могут увеличить поток утечки, влияя на общую эффективность передачи.
Управление температурой в Twin - винтовая обработка
Эффективный контроль температуры имеет решающее значение для успешных операций по многопласт -обращению. Геометрический дизайн напрямую влияет на генерацию тепла и рассеяние:
Вязкое рассеяние
Скорости сдвига в зазорах генерируют тепло, которое должно управляться с помощью надлежащего охлаждения ствола и конструкции винта.
Эффективность теплопередачи
Большая площадь поверхности - до - объемное соотношение в Twin - Системы винтовых систем усиливает теплопередачу по сравнению с единичными - винтовыми конструкциями.
Температурная равномерность
Интенсивное смешанное действие способствует температурной гомогенности по всему расплаву, что имеет решающее значение для постоянного качества продукции.
Scale - вверх по соображениям
При масштабировании Twin - винтовых экструдеров для промышленных мульти пластиков приложения для экстразиций необходимо тщательно применять принципы геометрического сходства:
Геометрическое масштабирование
Поддержание размеров коэффициентов обеспечивает сходные шаблоны потока в разных размерах машин. Критические зазоры должны масштабироваться пропорционально для поддержания характеристик обработки.
Динамическое сходство
Регулирование рабочих параметров для поддержания аналогичных скоростей сдвига и времени жительства. Скорость и пропускная способность должны быть масштабированы надлежащим образом для сохранения интенсивности смешивания.
Тепловое масштабирование
Компенсация различных поверхности - до - объемных соотношений для поддержания условий тепловой обработки. Большие машины часто требуют улучшенных систем охлаждения.
Twin - Винт Технология экструзии эволюция
1980s
ВВЕДЕНИЕ Модульной CO - Вращение Twin - винтовых конструкций с улучшенными возможностями смешивания для обработки полимеров.
1990s
Разработка Self - Технология стирания и улучшенные системы управления процессами.
2000s
Интеграция вычислительного моделирования для оптимизации конструкции винта и моделирования CFD шаблонов потока.
2010s
Асимметричные винтовые конструкции и интеграция промышленности 4.0 с реальным - мониторингом времени.
2020 -е годы и далее
AI - Оптимизация проектирования, устойчивая обработка и возможности обработки устойчивых обработок и расширенные возможности обработки материалов.