Yksiruuvin suulakepuristimen sopeutumiskyvyn arviointijärjestelmä eri materiaaleille (PP/PS/PE/PLA)

I. Johdanto- Materiaalien käsittelyhaasteet yksiruuvin suulakepuristuksessa

Se Yksiruuvin muovilevy-suulakepuristuslämpömuovauskone E, kun polymeerimateriaalien käsittelyn ydinlaitteet, sen sopeutumiskyky eri polymeereille määrää suoraan tuotteen laadun ja tuotannon tehokkuuden. Pp- llä (polypropeeni), Ps (polystyreeni), PE -PE -PE (polyeteeni) ja PLA- n (polylaktihappo) on selkeä reologinen käyttäytyminen ja lämmön stabiilisuusvaatimukset suulakepuristuksen aikana johtuen niiden merkittävistä eroista molekyylirakenteessa ja fysikaalisissa ominaisuuksissa. Yksiruuvien suulakepuristimien prosessointisopeutumiskyvyn arviointi vaatii tieteellisen arviointijärjestelmän rakentamisen neljästä ulottuvuudesta- materiaalikertomusanalyysi, laitteiden rakenteen sovittaminen, prosessiparametrien koordinointi ja tuotteiden laadunkorrelaatio.

II. Peruskorrelaatio materiaalien ominaisuuksien ja suulakepuristusprosessoinnin välillä

(A) Polymeerimateriaalien luontaiset ominaisuuserot

(B) Materiaalin ominaisuuksien ydinvaikutukset suulakepuristusprosessiin

• PP - Korkea kiteytymisnopeus johtaa suureen kutistumisnopeuteen, kun sula jäähdytetään, ja huomiota tulisi kiinnittää ruuvin puristussuhteeseen ja jäähdytys- ja muotoilun lämpötilagradientin hallintaan; Leikkaus ohenemisominaisuudet vaativat ruuvin nopeuden ja takapaineen koordinoitua säätämistä sulamisen repeämän välttämiseksi.
• PS : Jäykkä molekyyliketju tekee sulamisjoustavuudesta näkyvän, alttiina murtuman sulattamiselle suulakepuristuksen aikana, mikä vaatii ruuvin sekoitusleikkauksen rakenteen optimointia elastisen energian varastoinnin vähentämiseksi; Huono lämmön stabiilisuus vaatii lämpötilan hallintatarkkuuden ± 2 ° C: n sisällä.
• PE : Matalan viskositeetin sula on alttiita vuotovirtalle, mikä vaatii ruuvin pituuden halkaisijan suhteen (l/d ≥28) lisääntymistä viipymisajan pidentämiseksi ja tasaisen plastisoinnin varmistamiseksi; HDPE: n ja LDPE: n sulatusalueen ero vaatii erilaisten ruuviuran syvyysmallien sovittamisen.
• PLA : Voimakkaan hygroskooppisuuden (vesipitoisuuden on oltava <0,02%), mikä vaatii kuivumista edeltävän hoidon; Matala sulanlujuus ja herkkä leikkaukselle, suulakepuristuksen tulisi välttää korkea pyörimisnopeus (suositus <100 rpm) ja käyttää alhaisen puristussuhteen (1,8-2,2) ruuvia leikkauslämpöä vähentämään.

III. Laitteiden rakenteen mukautumiskyvyn arviointiindikaattorit materiaaleihin

(A) Ruuvin geometristen parametrien sovittaminen

1. Pituushalkaisun suhde (l/d)

   • PP/PE-prosessointi vaatii l/d = 25-30; Riittämätön L/D johtaa kiteisten polymeerien riittämättömään plastisointiin aiheuttaen tuotteiden kidepisteitä;
   • PLA-prosessointi sopii l/d = 20-24; Liian pitkä ruuvi lisää sulaa viipymisaikaa ja pahentaa lämpöoksidatiivista hajoamista.

2. Puristussuhde

   • PP (puristussuhde 2,5-3,0): Korkea puristussuhde edistää kiteytymisrakenteen säätämistä ja vähentää arkkien paksuuden sietokykyä;
   • PS (puristussuhde 1,8-2,2): Matala puristussuhde vähentää sulatusjoustavan kertymisen ja estää suulakepuristuksen turvotusta;
   • PLA (puristussuhde 1,8-2,0): Vältä liiallista puristussuhdetta, joka aiheuttaa paikallista ylikuumenemista, yhdistettynä gradientiruuvirakenteeseen (ruuviuran syvyys vähenee lineaarisesti syöttöosasta homogenisoivaan osaan).

3. Sekoituselementin suunnittelu

   • PE: n matalan viskositeetin ominaisuuksille estetyyppiset sekoitustapit voidaan asettaa ruuvin homogenisoivaan osaan sulattamisen ja sekoittamisen jakautumisen parantamiseksi;
   • PS/PLA-prosessointi vaatii leikkausvapaat tai matalan leikkauksen sekoitusrakenteet (kuten DIS-ruuvielementit) molekyyliketjun murtuman estämiseksi.

(B) Muovausmuutos- ja apukoneiden sopeutumiskyky

• Kutterivirtakanavan suunnittelu :
  PP-arkkien suulakepuristus soveltuu kalakunnalle (laajennuskulma 30 ° -45 °) sulatuskanavan sulamisajan vähentämiseksi; PLA vaatii virtaviivaisia kuolleiden kulmattomia subjekteja (pinnan karheus RA <0,2 μm) sulan tarttumisen ja hajoamisen välttämiseksi.
• Jäähdytys- ja muotoilujärjestelmä :
  PE-arkit vaativat sammutusrullat (lämpötila 30-50 ° C) estämään liiallista kiteiden kasvua; PLA vaatii keskilämpötilan jäähdytyksen (60-80 ° C) nopean jäähdytyksen aiheuttaman sisäisen jännityshalkeamisen estämiseksi.

Iv. Arviointimenetelmät prosessiparametrille yhteistyöhön

A) Lämpötilanhallintastrategiat

1. Kolmen vyöhykkeen lämpötilaosioperiaate
   • Syöttöosa: PP/PE: n on ylläpidettävä tynnyrin lämpötilaa 10-20 ° C alhaisempi kuin sulamispiste (esim. PP-syöttöosa 150 ° C) seinään tarttuvan materiaalin estämiseksi; PLA -ruokintaosasto on toimitettava kuivalla ilmalla (kastepiste <-40 ° C) kosteuden tunkeutumisen välttämiseksi.
   • Puristusosa: PS-puristusosan lämpötilaa on ohjattava lämpötilassa 200-220 ° C; Yli 240 ° C aiheuttaa bentseenirenkaan hapettumisen ja kellastumisen; PLA -puristusosan lämpötilan yläraja on 175 ° C ja pakotettu ilmanjäähdytyslaite vaaditaan.
   • Homogenisoiva osa: PE-homogenisoivan osan lämpötilan on oltava 20-30 ° C korkeampi kuin sulamispiste (esim. HDPE homogenisoiva osa 150-160 ° C) sulan juoksevuuden varmistamiseksi; PP-homogenisoiva osion lämpötila on 180–190 ° C, tasapainottaminen plastisointi ja energiankulutus.

(B) Paine- ja pyörimisnopeuden säätely

• Takapaineen asetus :
  PP: n suulakepuristuspaine on 0,5-1,0MPa sulan kompaktiuden parantamiseksi ja arkkikuplien vähentämiseksi; PLA -takapaine ≤0,3MPA korkean paineen aiheuttaman sulamisviskositeetin äkillisen lisääntymisen välttämiseksi.
• Kiertonopeus :
  PE (matala tiheys) voi käyttää suurta pyörimisnopeutta (150-200 rpm) tuotannon lisäämiseksi; PLA: n kiertonopeuden on oltava <80 rpm, yhdistettynä matalan nopeuden korkeamuotoisen moottorin kanssa (vääntömomentin vaihtelu ≤5%).

© Jännitys ja venytyssuhteen ohjaus

• PP-arkin kireyssuhde 1,2-1,5, venytyssuhde 2-3, joka on vastattava synkronista nopeutta säätelevää jännityskonetta;
• PLA-arkin kireyssuhde ≤1,2 suuren jännitysnopeuden aiheuttaman sulan murtuman välttämiseksi, ja jännitystelan lämpötila on ylläpidettävä 50-60 ° C: ssa sulan lujuuden parantamiseksi.

V. Tuotteen laadun ja prosessoinnin sopeutumiskyvyn korrelaation arviointi

(A) Avainsuorituskyvyn testausindikaattorit

1. Fysikaaliset ominaisuudet

   • Paksuuden tasaisuuden: PP/PE -arkkitoleranssin on oltava ≤ ± 3%, PLA ≤ ± 5% (rajoitettu sulamukin lujuus);
   • Mekaaniset ominaisuudet: PS -arkin vetolujuuden on oltava ≥40MPa, pidennys taukoa ≥2%; Jos leikkaus on liiallista suulakepuristuksen aikana, tauon pidentyminen laskee alle 1 prosenttiin.

2. Mikrorakenne

   • PP-arkin kiteisyyttä tulisi ohjata 55%-65%; Liian korkea johtaa lisääntyneeseen arkkien haurauteen;
   • Molekyyliketjun suuntautumisen lautalevyjen asteen on oltava <15%, mikä voidaan arvioida tarkkailemalla kahtaistaistumisilmiöitä polarisoivalla mikroskoopilla.

(B) Tyypilliset viat ja laitteiden mukautumiskorrelaatio

• Sulata murtuma (yleinen PS/PLA: ssa) :
  Syy voi olla liian korkea ruuvileikkausnopeus (PS-leikkausnopeus> 1000s⁻¹) tai liian suuri suulakkeen sisääntulon kulma, joka vaatii pyörimisnopeuden vähentämistä ja muotin lähentymisosan kulman optimointia 15 ° -20 °: seen.
• Arkin kellastuminen (yleinen PS/PLA: ssa) :
  Osoittaa lämmön hajoamisen esiintymisen, joka on tarkistettava, ylittääkö homogenisoiva osio lämpötila 240 ° C: n PS: n ylärajan vai onko PLA -tynnyrissä paikallinen ylikuumenemisalue (kuten termoelementtien vika).

Vi. Laajennettu arvio kestävän prosessoinnin mukautuvuudesta

Biopohjaisille materiaaleille, kuten PLA, perinteisten käsittelyindikaattorien lisäksi huomiota on kiinnitettävä huomiota:

• Energiatehokkuus : PLA-suulakepuristusenergian kulutus on noin 1,3-1,5 kertaa PP: n kulutus, joka vaatii ruuvin lämmitystehon ja jäähdytystehokkuuden välisen sovituksen arvioinnin (suositeltu lämmitystehoiden tiheys ≤0,3 kW/kg · h);
• Puhdas tuotanto : Laitteiden jäännösmateriaalit PLA-prosessoinnin jälkeen on puhdistettava erityisillä puhdistusaineilla (kuten isopropyylialkoholilla), jotta vältetään ristikontaminaatio muiden materiaalien kanssa, arvioimalla ruuvin purkamisen mukavuutta (kuten nopeasti vapautuvan laipparakenteen).

Vii. Moniulotteisen sopeutumiskyvyn arviointimallin rakentaminen

Yksiruuvin suulakepuristimen sopeutumiskyvyn arvioinnin PP/PS/PE/PLA: lle on otettava looginen ketju ”materiaaliominaisuuksien ja toimittamisen rakenne-prosessin parametrien tuote-laatu”, muodostavat suljetun silmukan arviointijärjestelmän räätälöityjen ruuvigeometristen parametrien kautta (kuten korkea puristussuhde PP: n matala-sekoitusosastolle (PLA: n yhteistyöhön liittyvän show-Speeding-Speeding-Speeding-Speeding-Speed-Speed-Speed-Speed-Speed-Speed-Speed-Speed-Speed-Speeding- PS: n matalan lämpötilan matalan selkänojan paine-strategia) yhdistettynä tuotteiden mikrorakenteen ja fysikaalisten ominaisuuksien reaaliaikaiseen seurantaan. Uusien materiaalien (kuten PLA) kestävät prosessoindikaattorit olisi myös sisällytettävä arviointikehykseen, mikä edistää laitteiden päivittämistä ”yhden aineen sopeutumisesta” "monimateriaaliseen yhteensopivuuteen vihreään tuotantoon". Tämän arviointijärjestelmän perustaminen ei tarjoa vain teoreettista tukea arkkien suulakepuristusprosessien optimoinnille, vaan tarjoaa myös teknisen perustan yksiruuvien suulakepuristuslaitteiden modulaariselle suunnittelulle.