Odabir vijka za ekstruziju je kritičan korak u procesu ekstruzionog oblikovanja, jer performanse vijka direktno određuju kvalitet proizvoda, izlaz i stabilnost proizvodnje.
1. Karakteristike obrađenog materijala
Ovo je najkritičniji faktor. Različite plastike (kao što su pelete ili prah) pokazuju različita fizička i hemijska svojstva.
Oblik: pelete ili prah? Prah zahtijeva veći kapacitet kompresije i transporta.
Osetljivost na toplotu: Na primer, PVC (polivinil hlorid) je veoma osetljiv na toplotu i smicanje, sklon raspadanju i zahteva vijak sa malim smicanjem i niskim kompresijskim odnosom. Takođe zahteva visoku završnu obradu kako bi se sprečilo nakupljanje materijala u mrtvim uglovima. Materijali poput PE (polietilena) i PP (polipropilena) su relativno stabilni.
Kristalinitet: Ne-materijali (npr. ABS, PC, PVC): Širi opseg taljenja zahtijeva duže presjeke.
Kristalni materijali (npr. PE, PP, PA): Uski raspon temperature topljenja sa visokom apsorpcijom toplote tokom topljenja, što zahteva jaku toplotu smicanja i duži deo homogenizacije.
Viskoznost: Materijali visokog{0}}viskoziteta (npr. PC, PMMA) zahtijevaju dublje žljebove za vijke kako bi se smanjilo pregrijavanje smicanjem; materijali niske{3}}viskoznosti (npr. PA) zahtijevaju pliće žljebove za vijke kako bi se osigurala efikasnost transporta.
Ispunjeni/ojačani materijali: Ako materijali sadrže staklena vlakna, kalcijum karbonat, itd., vijak mora koristiti materijale otpornije na habanje (npr. dvostruki-metal, površinski-obloženi volfram karbid) i uključiti posebne dizajne za smanjenje habanja staklenih vlakana na vijku i cijevi.
Viskoznost: Materijali visokog{0}}viskoziteta (npr. PC, PMMA) zahtijevaju veću dubinu žljebova zavrtnja da bi se pregrijavanje smicanja minimiziralo; Materijali niskog{3}}viskoziteta (npr. PA) zahtijevaju pliće navojne žlebove kako bi se osigurao efikasan transport.
Punila/pojačanja:
Ako materijali sadrže staklena vlakna, kalcijum karbonat, itd., vijak mora biti izrađen od materijala otpornijih na habanje (npr. dvostruki-metal, površinski premaz od volfram karbida) i imati specijalizirane dizajne kako bi se minimiziralo habanje staklenih vlakana na vijku i cijevi.
2. Geometrijski parametri vijaka
Odnos dužine-prema-prečnika (L/D):
Kratki L/D odnos (20-25:1): Pogodno za materijale sa niskim zahtevima za plastifikaciju i osetljivošću na toplotu (npr. RPVC), sa kratkim vremenom zadržavanja.
Srednje{0}}do-odnos dužine (25-30:1): najčešće korišćeni opseg, koji obezbeđuje dobru plastifikaciju i ujednačeno mešanje.
Duga/ekstra-Omjer dužine (33:1 i više): Koristi se za aplikacije koje zahtijevaju visok učinak, visoku efikasnost miješanja ili specijalne procese (npr. ekstruzija ventilacije). Veći omjer dužine omogućava temeljitiju plastifikaciju, ali također povećava zahtjeve za momentom zavrtnja i složenost proizvodnje.
Omjer kompresije:
Nizak omjer kompresije (1,4–1,8): Pogodno za visoko punjene materijale ili materijale{2}}osjetljive na toplinu kao što su PVC i magnetni prahovi.
Srednji omjer kompresije (2,0–2,5): Pogodno za većinu plastičnih materijala-opće namjene kao što su PE, PP i ABS.
Visok omjer kompresije (2.5 - 3.0+): Pogodno za inženjersku plastiku koja zahtijeva visoko smicanje radi promicanja plastifikacije (npr. PC, PA), ali se kontrola temperature mora pažljivo upravljati.
Dubina utora za vijke: Utječe na brzinu smicanja i kapacitet transporta. Plitki žljebovi proizvode visoko smicanje (pogodno za nisku viskoznost), dok duboki žljebovi proizvode nisko smicanje (pogodno za visoku viskoznost).
3. Dizajn funkcionalne segmentacije vijka
Puž je obično podijeljen u tri sekcije: odjeljak za dovod (prenošenje čvrstog materijala), dio za kompresiju (plastificiranje i topljenje) i dio za doziranje (homogeniziranje i ekstrudiranje).
Odjeljak za hranjenje: Mora osigurati dovoljan kapacitet transporta kako bi se spriječilo premošćavanje. Za klizave materijale (kao što su određeni reciklirani materijali), možda će biti potreban uložak za prisilno punjenje ili poseban dizajn žljebova.
Odjeljak za kompresiju (Odjel za plastifikaciju): Ovo je srž dizajna. Njegova dužina mora biti prilagođena brzini topljenja materijala. Za kristalne materijale, ovaj dio bi trebao biti kratak i strm; za ne-kristalne materijale, trebalo bi da bude dugo i postepeno.
Sekcija za doziranje (Sekcija za homogenizaciju): Odgovorna je za stabilizaciju pritiska i temperature kako bi se osigurao ujednačen izlaz taline.
4. Posebni zahtjevi za primjenu
Ako standardni vijci sa tri{0}}odjeljka ne ispunjavaju zahtjeve, treba razmotriti specijalizirane dizajne:
Visoki zahtjevi za gnječenje: Za dispergiranje i miješanje boja ili aditiva, elementi za gnječenje se moraju dodati na vijak (npr. igle, glave za gnječenje s barijerom, valoviti zavrtnji, DIS glave za gnječenje).
Zahtjevi za ventilaciju: Za materijale koji sadrže vlagu ili monomere, potrebni su ekstruderi za ventilaciju. Oni imaju dijelove za odzračivanje u sredini vijka s dubljim žljebovima za vijke za oslobađanje plinova.
Zahtjevi visokog-kapaciteta: Split vijci (npr. BM vijci) mogu se odabrati za razdvajanje čvrste i tečne faze, poboljšavajući efikasnost i stabilnost topljenja.
5. Pomoćna konfiguracija i materijali
Materijali i površinska obrada:
Standardni nitrirani čelik (38CrMoAlA): Pogodan za opću plastiku (PE, PP, ABS), nudi visoku površinsku tvrdoću uz umjerenu cijenu.
Bimetal (površinski sloj legure): Idealan za plastiku sa visokim sadržajem punjenja (staklena vlakna, kalcijum karbonat) ili korozivnu plastiku (npr. PVC, materijali otporni na vatru{2}}), pružajući izuzetnu otpornost na habanje i koroziju.
Sistem hlađenja/grijanja:
Da li jezgro vijka zahtijeva hlađenje vodom/uljem? Ovo pomaže u kontroli temperature vijka, posebno kada se obrađuju kristalni materijali ili materijali{0}}osjetljivi na toplinu.
Snaga pogona:
Dizajn vijaka mora odgovarati snazi motora ekstrudera i momentu mjenjača. Nepravilan dizajn (npr. prevelik omjer kompresije, previše duboki žljebovi za vijke) može uzrokovati preopterećenje motora ili neuspješno pokretanje.
6. Usklađivanje finalnog proizvoda sa procesom
Oblik proizvoda: Da li se radi o peletiranju, puhanju filma, ekstruziji cijevi ili ekstruziji profila? Puhanje filma obično zahtijeva ekstruziju na niskoj-temperaturi kako bi se spriječila nestabilnost mjehurića; ekstruzija cijevi zahtijeva dobru plastifikaciju i stabilan pritisak.
Povratni pritisak: Vijak mora izdržati povratni pritisak koji stvara glava matrice. Dizajn mjerne sekcije direktno utiče na izlaz svojom osjetljivošću na protivpritisak.