Изборът на шнека за екструдиране е критична стъпка в процеса на формоване чрез екструдиране, тъй като производителността на шнека директно определя качеството на продукта, производителността и стабилността на производството.
1. Характеристики на обработвания материал
Това е най-критичният фактор. Различните пластмаси (като пелети или прахове) показват различни физични и химични свойства.
Форма: Пелети или прах? Прахът изисква по-голям капацитет за компресиране и транспортиране.
Чувствителност към топлина: Например PVC (поливинилхлорид) е силно чувствителен към топлина и срязване, склонен към разлагане и изисква винт с ниско срязване и ниско съотношение на компресия. Той също така изисква високо покритие на повърхността, за да се предотврати натрупването на материал в мъртвите ъгли. Материали като PE (полиетилен) и PP (полипропилен) са относително стабилни.
Кристалност: Не{0}}кристални материали (напр. ABS, PC, PVC): По-широкият обхват на топене изисква по-дълги компресионни секции.
Кристални материали (напр. PE, PP, PA): Тесен температурен диапазон на топене с висока абсорбция на топлина по време на топене, изискваща силна топлина на срязване и по-дълъг участък за хомогенизиране.
Вискозитет: Материалите с висок-вискозитет (напр. PC, PMMA) изискват по-дълбоки винтови канали, за да се намали прегряването при срязване; Материалите с нисък-вискозитет (напр. PA) изискват по-плитки канали на винтовете, за да осигурят ефективност на транспортирането.
Пълнеж/подсилени материали: Ако материалите съдържат стъклени влакна, калциев карбонат и др., винтът трябва да използва по-устойчиви-на износване материали (напр. двойно-метал, повърхностно-покрит волфрамов карбид) и да включва специални конструкции за намаляване на абразията от стъклени влакна върху винта и цилиндъра.
Вискозитет: Материалите с висок-вискозитет (напр. PC, PMMA) изискват по-голяма дълбочина на канала на винта, за да се минимизира прегряването при срязване; Материалите с нисък-вискозитет (напр. PA) изискват по-плитки винтови жлебове, за да осигурят ефективно транспортиране.
Пълнители/подсилвания:
Ако материалите съдържат стъклени влакна, калциев карбонат и др., винтът трябва да бъде изработен от по-устойчиви-на износване материали (напр. двоен-метал, повърхностно покритие от волфрамов карбид) и да има специализиран дизайн за минимизиране на абразията от стъклени влакна върху винта и цевта.
2. Геометрични параметри на винта
Съотношение дължина-към-диаметър (L/D):
Кратко L/D съотношение (20-25:1): Подходящо за материали с ниски изисквания за пластификация и топлинна чувствителност (напр. RPVC), с кратко време на престой.
Съотношение средна{0}}към-дълга дължина (25-30:1): Най-често използваният диапазон, осигуряващ добро пластифициране и равномерно смесване.
Съотношение дълга/извън{0}}дълга дължина (33:1 и повече): Използва се за приложения, изискващи висока производителност, висока ефективност на смесване или специални процеси (напр. вентилационна екструзия). По-високото съотношение на дължина позволява по-задълбочена пластификация, но също така увеличава изискванията за въртящ момент на винта и сложността на производството.
Степен на компресия:
Нисък коефициент на компресия (1,4–1,8): Подходящ за силно напълнени или чувствителни към топлина -материали като PVC и магнитни прахове.
Средно съотношение на компресия (2,0–2,5): Подходящо за повечето-пластмаси с общо предназначение като PE, PP и ABS.
Високо съотношение на компресия (2.5 - 3.0+): Подходящо за инженерни пластмаси, изискващи високо срязване за насърчаване на пластификацията (напр. PC, PA), но контролът на температурата трябва да се управлява внимателно.
Дълбочина на жлеба на винта: влияе върху скоростта на срязване и транспортния капацитет. Плитките канали произвеждат голямо срязване (подходящо за нисък вискозитет), докато дълбоките канали произвеждат ниско срязване (подходящо за висок вискозитет).
3. Дизайн на функционалното сегментиране на винта
Шнекът обикновено е разделен на три секции: секция за подаване (пренасяне на твърдо вещество), секция за компресиране (пластифициране и топене) и секция за дозиране (хомогенизиране и екструдиране).
Захранваща секция: Трябва да осигури достатъчен транспортен капацитет, за да се предотврати образуването на мостове. За хлъзгави материали (като някои рециклирани материали) може да е необходима подложка с принудително подаване или специален дизайн на канали.
Секция за компресиране (секция за пластифициране): Това е сърцевината на дизайна. Дължината му трябва да бъде съобразена със скоростта на топене на материала. За кристални материали този участък трябва да е къс и стръмен; за не-кристални материали трябва да е продължително и постепенно.
Дозираща секция (Хомогенизираща секция): Отговорна за стабилизиране на налягането и температурата, за да се осигури равномерен изход на стопилка.
4. Специални изисквания за кандидатстване
Ако стандартните три{0}}секционни винтове не отговарят на изискванията, трябва да се помисли за специализирани конструкции:
Високи изисквания за месене: За диспергиране и смесване на оцветители или добавки към шнека трябва да се добавят елементи за месене (напр. щифтове, преградни месящи глави, гофрирани шнекове, DIS месящи глави).
Изисквания за вентилация: За материали, съдържащи влага или мономери, са необходими вентилационни екструдери. Те разполагат с вентилационни секции в средата на винта с по-дълбоки винтови канали за освобождаване на газове.
Изисквания за висок-капацитет: Разделени винтове (напр. винтове BM) могат да бъдат избрани за разделяне на твърда и течна фази, повишавайки ефективността и стабилността на топене.
5. Спомагателна конфигурация и материали
Материали и повърхностна обработка:
Стандартна азотирана стомана (38CrMoAlA): Подходяща за общи пластмаси (PE, PP, ABS), предлагаща висока повърхностна твърдост на умерена цена.
Биметал (Повърхностно покритие от сплав): Идеален за пластмаси с голям пълнеж (стъклени влакна, калциев карбонат) или корозивни пластмаси (напр. PVC, материали, забавящи горенето-), осигурявайки изключителна устойчивост на износване и корозия.
Система за охлаждане/отопление:
Сърцевината на винта изисква ли водно/маслено охлаждане? Това помага за контролиране на температурата на шнека, особено при обработка на кристални или чувствителни към топлина -материали.
Задвижваща мощност:
Дизайнът на винта трябва да съответства на мощността на двигателя на екструдера и въртящия момент на скоростната кутия. Неправилният дизайн (напр. прекомерно съотношение на компресия, твърде дълбоки канали на винтовете) може да причини претоварване на двигателя или неуспешно стартиране.
6. Съвпадение на крайния продукт с процеса
Форма на продукта: Дали е пелетизиране, издухване на филм, екструдиране на тръби или профилно екструдиране? Издухването на филм обикновено изисква ниско{0}}температурно екструдиране, за да се предотврати нестабилността на мехурчетата; екструдирането на тръби изисква добра пластификация и стабилно налягане.
Обратно налягане: Винтът трябва да издържа на обратното налягане, генерирано от главата на матрицата. Дизайнът на дозиращата секция влияе пряко върху производителността чрез своята чувствителност към противоналягане.