Основы экструзии: горячая может быть хорошей, но это вопрос степени

Аллан Грифф | 16 июля 2023 г.

На улице сейчас жарко, а местами очень дождливо. Но людям до сих пор трудно поверить, что вода — это химическое вещество.сложные и натуральные, тоже (см. колонку за прошлый месяц). Химия — это всего лишь код, помогающий людям из разных стран разговаривать друг с другом. Для каждого из нас молекула воды — это два атома водорода и один кислород, или H2O. То же самое касается пара и льда (хотя со льдом все сложнее, но это все равно H2O).

Эти переводы начались еще тогда, когда было изобретено книгопечатание (Гутенберг, 1455 г.), которое вскоре использовалось Мартином Лютером для перевода Библии с латыни на немецкий, а также Парацельсом, швейцарским врачом, который сделал то же самое для медицинских знаний того времени. Студенты-медики до сих пор помнят его за то, что он подчеркивал, насколько важно, - урок, который он применил в медицине, но его до сих пор игнорируют люди, которые обвиняют пластик в токсичности, но отрицают безвредный химический состав материала, неперевариваемость и неспособность проходить через него. наши крошечные капилляры и циркулируют в крови. Они являются сегодняшним примером: «Если это звучит химично, бойтесь!»

Если вы хотите разобраться в пластиках и добавках, оставьте свои страхи перед безличной наукой и выучите код наиболее важных элементов: H = водород, O = кислород, N = азот, C = углерод и Cl = хлор. Другое дело, если вы говорите на другом родном языке, но все равно довольно просто. Более подробную информацию можно найти в моих колонках «Простая наука». Чтобы узнать больше элементов и их комбинаций (соединений), используйте свой телефон, чтобы получить символы для всех 92 элементов.

Вернемся к теплу. Холода не существует. Тепло является мерой того, насколько быстро движутся атомы. Когда они вообще не двигаются, мы находимся на абсолютном нуле. Оказывается, это -273°C (-460°F), и холоднее этой температуры быть не может.

Для экструдирования нам нужно нагреть пластик до температуры где-то между 300° и 600°F (150° и 315°C), чтобы он мог проходить через систему. Реальные цифры зависят от пластика — насколько длинны и разветвлены его цепи, насколько быстро он движется — а иногда и от добавок. Некоторые воски действуют как смазочные материалы, а более низкая вязкость позволяет снизить температуру и, следовательно, требуется меньше стабилизатора/антиоксиданта. Некоторые минеральные порошкообразные вещества и сшивающие агенты могут повышать вязкость, поэтому им приходится работать при более высокой температуре. Добавки также меняют стоимость и другие свойства, поэтому мы не можем предположить идеальную температуру плавления без опыта или испытаний или того и другого.

Это тоже проблема. Даже если мы измерим температуру расплава в экструдере — например, на кончике шнека, в головке или матрице — температура в других точках не будет одинаковой. Материал движется, поэтому он подвержен нагреву от трения, а также нагреву или охлаждению в зависимости от настроек стенок ствола. Там, где требуется охлаждение, оно обычно осуществляется с помощью растительной воды, но некоторые экструдеры не имеют таких контуров. Сегодняшняя математика и компьютерные технологии могут предложить настройки, когда известно соотношение вязкости и температуры, но на это также будет влиять скорость потока, даже если все остальные размеры останутся прежними. Кроме того, каждая партия материала не будет иметь одинаковое соотношение вязкости и температуры, и это может быть непостоянным даже внутри партии.

Заманчиво поверить, что износ винта имеет значение, но это не так уж и часто. Восстановление дорогое и останавливает производство, если нет запасного, а приобретение нового еще дороже и требует принятия решения о его размерах и металлическом составе. Частые измерения винтов по-прежнему являются хорошей идеей, и у поставщиков винтов можно попросить рекомендации, поскольку вытягивание и обращение с большими винтами требует планирования и соответствующего оборудования. Мы измеряем всю длину или только ее часть? Если часть, то какая часть? Мы измеряем температуру или иным образом учитываем тепловое расширение? Куда мы его поместим, когда его потянут? Будем ли мы чистить его, когда он отключен, и отмечать места, где он выглядит перегретым? Если есть износ, важно знать, где он находится, чтобы понять, как его устранить. Учитываем ли мы естественное провисание шнека, когда он все еще находится в экструдере и поддерживается только с одного конца? Фотографировать — сегодня это легко сделать, но кто-то еще должен это спланировать.