1. Aconseguir un transport i una fusió eficients dels sòlids
Transport sòlid: la secció d'alimentació del cargol transporta els pellets PPR (partícules sòlides) subministrats des de la tremuja cap endavant i els compacta gradualment. Els paràmetres geomètrics del cargol (com la profunditat de la ranura i l'angle de l'hèlix) determinen directament l'eficiència de transport.
Fusió forçada: PPR és un polímer cristal·lí amb un punt de fusió diferent (aproximadament 140-160 graus). Mitjançant la rotació del cargol i l'escalfament extern, el material pateix un intens cisallament, fricció i compressió a la zona de compressió, formant una fusió estable. El disseny de la relació de compressió del cargol (la relació entre la profunditat de la ranura de la secció d'alimentació i la profunditat de la ranura de la secció de mesura) és particularment crític-una relació de compressió adequada (normalment 2,5–3,5 per a PPR) garanteix una fusió completa i uniforme dels pellets de PPR, evitant la formació d'ulls de peix no fosos o taques cristal·lines.
Traduït amb DeepL.com (versió gratuïta)
2. Proporcionar una mescla i homogeneïtzació adequades
Els materials PPR requereixen l'addició dels additius necessaris (com ara antioxidants i masterbatches de color) i la seva distribució del pes molecular afecta significativament el seu rendiment. El disseny del cargol aconsegueix l'homogeneïtzació mitjançant els mètodes següents:
Mescla de distribució: dispersió uniforme d'additius i masterbatches de color per tota la massa fosa per evitar variacions de color o aglomeració d'additius.
Mescla dispersiva: genera forces de cisalla elevades mitjançant característiques especials de cargol (com ara seccions de barrera, agulles i elements de barreja) per trencar les partícules d'additius aglomerats i dispersar-les de manera uniforme, alhora que promou l'orientació i la reordenació de les cadenes moleculars de PPR per millorar la resistència a la fusió.
Homogeneïtzació de la temperatura: minimitza les diferències de temperatura en la fosa tant en direccions circumferencials com axials (normalment controlades entre ± 1 i 2 graus), evitant la degradació del material causada per un sobreescalfament localitzat o la dificultat d'extrusió causada per un refredament inferior localitzat.
3. Establiment d'una pressió de fusió estable i controlable
Creació de contrapressió: la secció de mesura del cargol, a través de profunditats i longituds de ranura específiques, genera una pressió suficient a la matriu (l'extrusió de canonades PPR normalment requereix 15-30 MPa). Aquesta pressió és necessària per superar la resistència de la matriu, la pantalla del filtre i el motlle, assegurant que la fosa omple el motlle de manera densa i contínua.
Supressió de les fluctuacions de pressió: la pressió estable és clau per garantir un diàmetre exterior de la canonada i un gruix de paret uniformes. Els dissenys de cargols-alt rendiment (com ara els cargols dividits i els cargols tipus BM-) poden reduir significativament les pulsacions de pressió, normalment mantenint les fluctuacions dins del ±1%.
4. Adaptació a les propietats reològiques úniques del material PPR
La fusió de PPR presenta un comportament d'aprimament de cisalla (és a dir, la viscositat disminueix a mesura que augmenta la velocitat de cisalla) i una àmplia distribució del pes molecular. Els dissenys de cargols orientats inclouen:
Relació de compressió més baixa: inferior a la de PE o PPH, per evitar que un cisallament excessiu provoqui el trencament o la degradació de la cadena molecular de PPR.
Zones de fusió i dosificació més llargues: per adaptar-se a l'ampli rang de temperatures de fusió de PPR, assegurant una plastificació suficient alhora que s'evita el groguenc causat per una exposició prolongada a la calor.
Relació de longitud-a-diàmetre (L/D) adequada: l'extrusió de canonades PPR normalment utilitza una relació L/D de 30:1 a 36:1. Una relació L/D suficient garanteix una extrusió a baixa-temperatura (reduint l'estrès intern) i un rendiment elevat, però una relació excessivament llarga pot provocar la degradació del material.
5. Equilibrar la producció i el consum d'energia
Les dimensions geomètriques determinen la capacitat de transport teòrica: paràmetres com la profunditat de la ranura del cargol, el pas i el diàmetre de l'arrel determinen col·lectivament el volum de fosa que es pot transportar per unitat de temps. Els solcs profunds augmenten la sortida però sacrifiquen l'eficiència de mescla; els solcs poc profunds tenen l'efecte contrari.
Optimització de l'eficiència energètica: un excel·lent disseny de cargol assegura que, tot i que es manté la qualitat de la plastificació, una proporció més gran de l'energia d'entrada del motor es converteix en energia interna i energia de pressió del material, en lloc de malgastar-se en una fricció o un reflux ineficaç. Normalment, els cargols d'alta-eficiència poden reduir el consum d'energia entre un 15 i un 25%.