В учебниках по пластификации пластик в секции транспортировки твердых частиц шнека обычно рассматривается как твердый слой без движения между пластиковыми гранулами. Затем скорость прямой транспортировки определяется путем расчета идеального состояния движения и трения между этим твердым слоем и стенкой цилиндра, поверхностью шнековой подачи и поверхностью шнекового канала.
Этот подход существенно отличается от реальности и не может быть использован для анализа подачи пластиковых гранул различной формы. Если пластиковые гранулы маленькие, они будут расслаиваться и падать, вытягиваясь вперед стенкой бочки, постепенно уплотняясь с образованием твердых пробок. Когда диаметр гранул примерно равен глубине шнекового канала, их траектория представляет собой по существу линейное движение вдоль шнекового канала в радиальном направлении плюс линейное движение с небольшим углом. Поскольку пластик свободно расположен в винтовом канале, когда гранулы большие, скорость транспортировки низкая. Когда гранулы становятся настолько большими, что их диаметр превышает глубину канала шнека при входе в секцию сжатия, пластик застревает между шнеком и цилиндром. Если сила тяги вперед недостаточна для преодоления силы, необходимой для сплющивания пластиковых гранул, пластик останется застрявшим в винтовом канале и не будет двигаться вперед.
Когда пластик приближается к температуре плавления, пластик, контактирующий со стволом, начинает плавиться, образуя расплавленную пленку. Когда толщина этой расплавленной пленки превышает зазор между шнеком и цилиндром, кончик шнековых ребер радиально соскабливает расплавленную пленку с внутренней стенки цилиндра по направлению к основанию шнековых ребер, постепенно сводя ее в вихревую -подобную зоне течения-ванну расплава-на продвигающейся поверхности шнековых ребер.
За счет постепенного уменьшения глубины шнекового канала в расплавленном участке и сжатия ванны расплава твердый слой прижимается к внутренней стенке цилиндра, что ускоряет процесс теплопередачи от горячего ствола к твердому слою. Одновременно вращение шнека вызывает сдвиговое воздействие на расплавленную пленку между твердым слоем и внутренней стенкой цилиндра, плавя твердое вещество на границе раздела между расплавленной пленкой и твердым слоем. По мере того как твердый слой движется вперед по спирали, его объем постепенно уменьшается, а объем расплавленной ванны постепенно увеличивается. Если скорость уменьшения толщины твердого слоя ниже скорости уменьшения глубины шнекового канала, твердый слой может частично или полностью блокировать шнековый канал, вызывая колебания пластификации или приводя к локализованному перегреву из-за избыточного местного давления и увеличения теплоты трения.
В секции гомогенизации шнека твердый слой разрушился из-за своего небольшого размера, образуя мелкие твердые частицы, диспергированные в ванне расплава. Эти твердые частицы плавятся за счет трения и теплопередачи с окружающим расплавом. На этом этапе основная функция шнека — перемешивание расплава пластика для обеспечения равномерного перемешивания. Распределение скорости расплава варьируется от максимальной скорости у стенки цилиндра до минимальной скорости у дна шнекового канала. Если глубина винтового канала мала и вязкость расплава высока, трение между молекулами расплава будет интенсивным.
Из-за существенных различий в скорости плавления, вязкости расплава, диапазоне температур плавления, чувствительности вязкости к температуре и скорости сдвига, коррозионной активности высоко-газов разложения и коэффициенте трения между пластиковыми частицами обычные шнеки общего-назначения могут испытывать чрезмерно высокую температуру сдвига в определенных секциях при обработке пластмасс с отличительными характеристиками расплава (таких как ПК, ПА, высокомолекулярный-АБС, ПП-R, ПВХ и др.). Это явление в целом можно устранить за счет снижения скорости шнека, но это неизбежно влияет на эффективность производства. Для достижения эффективной пластификации этих пластиков наша компания разработала специализированные пластифицирующие шнеки и цилиндры для этих пластиков. Эти специализированные шнеки и цилиндры предназначены для решения таких ключевых проблем, как коэффициент трения твердых тел, вязкость расплава и скорость плавления вышеупомянутых пластмасс.
