LanguagesGuia de extrusão PE: projeto do parafuso, temperatura e solução de problemas
Extrusão de polietileno PE: um guia completo para projeto de parafusos, temperatura e solução de problemas
LDPE, MDPE, HDPE e LLDPE não compartilham um parafuso. Este guia aborda o que realmente muda entre as famílias, como definir a relação L/D, a taxa de compressão e o perfil de temperatura, e como ler os oito problemas que aparecem em uma linha PE em funcionamento.
EXTRUSÃO DE POLIETILENO PE · EXTRUSÃO DE TUBO PEAD · PARAFUSO PE L/D E RELAÇÃO DE COMPRESSÃO · PROBLEMAS DE EXTRUSÃO DE POLIETILENO
Tubo de pressão HDPE. A tolerância da espessura da parede em uma tubulação de PE é decidida a montante da matriz - pela frequência com que os medidores de parafuso derretem, e não pelo transporte.
- 1. O que realmente é a extrusão de PEO polietileno é o plástico de maior volume no mundo, e a maior parte dele passa por umextrusora de parafuso único pelo menos uma vez. Na sua forma mais simples, a extrusão de PE significa alimentar resina de polietileno – pellet, grânulo ou flocos – em um barril aquecido, transportá-la e comprimi-la ao longo de um parafuso giratório, derretê-la em um fundido homogêneo e empurrar esse fundido através de uma matriz para fazer tubo, filme, folha, revestimento de cabo ou pellet.A rosca realiza quatro tarefas em uma única passagem: transportar, comprimir, derreter e medir. Tudo a jusante – espessura da parede, espessura do filme, acabamento superficial, estabilidade de saída – é decidido pelo quão bem esses quatro estágios são balanceados para a família específica de PE colocada na tremonha. É por isso que um parafuso que funciona perfeitamente em um tubo HDPE pode misturar mal um filme LLDPE e cisalhar demais um composto sensível ao calor na mesma máquina.PRINCIPAL INFORMAÇÃOPE não é um material. A densidade e o índice de fusão decidem quanto atrito os sólidos geram na zona de alimentação, quanto cisalhamento o fundido tolerará e quanto inchamento da matriz você terá que compensar na cabeça. Especificar “um parafuso PE” é o atalho mais comum – e mais caro – na extrusão.2. As quatro famílias PE não são intercambiáveisA densidade e o índice de fusão são os dois números que decidem a geometria do parafuso. A densidade define a cristalinidade, a rigidez do leito sólido e o inchaço da matriz; o índice de fusão define a viscosidade do fundido e quanto cisalhamento o polímero sofrerá antes de começar a se comportar mal. Mova qualquer um deles e o parafuso adequado ao último trabalho estará errado - e é por isso que obimetálicoou o debate nitretado segue o enchimento, não a marca.
Família Densidade (g/cm³) Índice de fusão típico Comportamento de alimentação de sólidos Morra bem O que isso significa para o parafuso PEBD 0,910–0,925 0,2–4,0 (filme) Macio, de alta fricção, alimenta prontamente Alto Tolera uma ampla janela de temperatura; precisa de um avanço profundo o suficiente e uma boa mistura, não mais cisalhamento PEMD 0,926–0,940 0,2–2,0 Fricção moderada Médio Fica entre os designs LDPE e HDPE – o parafuso de compromisso que não funciona perfeitamente PEAD 0,941–0,965 0,05–1,0 Mais duro, menor atrito, alimenta com relutância Baixo Precisa de uma zona de compressão mais longa e assistência de alimentação real; o desgaste do cano é menor, mas o torque é maior PEBDL 0,915–0,925 0,5–3,0 Suave, mas escorregadio, faixa de fusão estreita Médio-alto Precisa de mais mistura em vez de mais cisalhamento; a fonte clássica de fratura por fusão e instabilidade de bolha - A consequência prática é que o MDPE e o HDPE executados na mesma máquina raramente precisam do mesmo parafuso. Se o mix de produtos realmente se alterna, planeje umsegundo parafuso e um cano correspondenteem vez de uma geometria de compromisso que apresenta desempenho inferior em ambos.3. Projeto do parafuso: relação L/D e taxa de compressãoA relação L/D compra o comprimento de fusão e mistura. A taxa de compressão aumenta o aumento de pressão e o cisalhamento. Eles não são independentes: aumentam ambos e o tempo de residência, o torque e a temperatura de fusão sobem juntos. O publicadodimensões do parafuso e do canopara sua máquina são o ponto de partida, não a resposta.
Família / produto PE L/D típico Taxa de compressão Profundidade de alimentação Notas de projeto LDPE, filme soprado 20–25:1 2,5–3,0 Profundo Parafuso de baixo cisalhamento; a seção de mixagem é mais importante do que a taxa de compressão LDPE, tubo e folha 20–25:1 2,5–3,0 Profundo A geometria convencional é suficiente com produção moderada PEMD 25–30:1 2,5–3,2 Médio Projeto de ponte; verifique em relação ao índice de fusão real antes de cometer HDPE, tubo, convencional 25–30:1 2,8–3,2 Médio Garganta de alimentação ranhurada fortemente recomendada HDPE, tubo, alto rendimento 33–38:1 2,8–3,5 Mais raso Zona de medição mais longa; seção de alimentação decide se a velocidade é utilizável LLDPE, filme 25–30:1 3,0–4,0 Médio Adicione elementos de mistura; não tente resolver a fratura por fusão apenas com a taxa de compressão PE projetado, alto enchimento ou remoído 30–33:1 2,5–3,5 Médio-raso A proteção contra desgaste deixa de ser opcional neste momento - PRINCIPAL INFORMAÇÃOA taxa de compressão deve corresponder à densidade aparente da matéria-prima, não à peça acabada. Uma rosca dimensionada para pellet virgem morrerá de fome em material moído e flocos de baixa densidade aparente, que é o motivo mais comum para umlinha de reciclagementrega insuficiente em relação à saída da placa de identificação.
Um conjunto de parafuso e cilindro para extrusão de tubo. Parafuso e cilindro são um par funcional: a folga, a tolerância ao desgaste e a família da liga só significam alguma coisa quando ambas as peças são medidas uma em relação à outra.
- 4. O perfil de temperaturaO PE é semicristalino, portanto o perfil deve subir gradualmente da alimentação até a matriz – degraus íngremes criam picos de não fusão e de torque, e uma zona de alimentação fria paralisará o transporte de sólidos muito antes de os aquecedores chegarem perto do problema.
Zona PEBD PEMD PEMD PEBDL Alimentação, zona 1 140–165 °C 150–175°C 160–185°C 150–175°C Compressão, zonas 2–3 165–190 °C 175–200°C 185–215 °C 180–210°C Medição, zonas 4–5 180–205°C 180–205 °C 190–215°C 200–225 °C 200–225 °C Adaptador 190–210 °C 195–215°C 205–225 °C 205–230 °C Morrer cabeça 195–215°C 200–220 °C 210–230 °C 210–235°C Derretimento medido 195–215°C 200–220 °C 205–225 °C 210–230°C - Estas são faixas iniciais para uma linha convencional de parafuso único. Confirme na folha de dados do fornecedor da resina – índice de fusão, tipo de comonômero e o pacote de aditivos irá movê-los em 10–20 °C. Três hábitos mantêm o perfil honesto:· Defina primeiro a temperatura de fusão- as zonas cilíndricas são um meio para isso, não um alvo em si.· Verifique o fundido com uma sonda de agulha na cabeça, não com o termopar cilíndrico colocado em uma faixa de aquecimento.· Registrar o perfil com o lote de resina— quando surge um problema três semanas depois, o registo da temperatura é a primeira coisa que alguém pede.5. Extrusão de tubo PE, passo a passoUMLinha de tubulação PEé uma cadeia de estágios de condicionamento, e cada um deles pode assumir a culpa por um problema de espessura da parede que realmente começou no parafuso.
Etapa O que acontece O que decide o resultado 1. Secagem e manuseio Resina e material reciclado acondicionados antes de chegarem à tremonha Conteúdo de umidade e nível de contaminação 2. Alimentação Dosagem gravimétrica ou volumétrica na garganta de alimentação Dosagem gravimétrica ou volumétrica na garganta de alimentação Consistência alimentar; em HDPE, a condição da garganta estriada 3. Derretimento e homogeneização Sólidos convertidos em um fundido uniforme ao longo do parafuso Geometria do parafuso e perfil de temperatura do cano 4. Filtragem por fusão O pacote de tela retém géis e contaminação Seleção de malha e estabilidade de pressão 5. Cabeça do tubo O mandril espiral distribui o derretimento ao redor da circunferência Uniformidade da temperatura de fusão entrando na cabeça 6. Dimensionamento e resfriamento O dimensionamento a vácuo calibra o diâmetro externo; banhos de água resfriam a parede Nível de vácuo, comprimento de resfriamento, velocidade da linha 7. Transporte e corte Tubo puxado com tensão constante e cortado no comprimento certo Estabilidade de transporte e sincronização da serra - As etapas 3 a 5 são onde a geometria do parafuso, a condição do cilindro e o projeto da matriz se encontram. UMparafuso desgastado ou furo abertoaparece aqui primeiro, como uma mudança lenta na espessura da parede, em vez de uma mudança gradual.6. Extrusão de filme PE: onde difereO filme é onde a diferença entre LDPE e LLDPE é mais forte. O LDPE tem ramificações de cadeia longa, por isso mantém bem uma bolha e tolera uma grande lacuna na matriz. O LLDPE é linear: tem menor resistência ao fundido, uma faixa de fusão mais estreita e uma tendência muito mais forte à fratura por fusão, de modo que a folga da matriz tem que diminuir e a temperatura do fundido tem que subir.· Morrer lacuna— O LLDPE apresenta geralmente uma lacuna menor do que o LDPE; grandes lacunas convidam a pele de tubarão ao mesmo resultado.· Linha de gelo– uma linha de gelo baixa e estável é o que mantém a bolha. Mova-o e você mudará a ótica e também a estabilidade.· Força de fusão— a instabilidade da bolha em uma mistura rica em LLDPE é geralmente um problema de resistência à fusão, e não um problema de anel de ar.· Lado do parafuso— mais mixagem, não mais compressão. UMbarreira ou seção Maddockganha seu lugar aqui muito mais do que uma taxa de compressão mais alta.
Filme stretch LLDPE. O PE linear tem menor resistência à fusão do que o LDPE, portanto a estabilidade da bolha é decidida pela temperatura de fusão e pela folga da matriz muito antes de ser decidida pelo anel de ar.
- 7. Oito problemas de extrusão de PE e o que geralmente sãoA maioria delas chega como um resultado ou uma reclamação superficial. Apenas dois dos oito são geralmente um problema de rosca – o restante é alimentação, temperatura ou contaminação, e é também por issoextrusoraé muitas vezes mal interpretado como um parafuso desgastado.
Sintoma O que normalmente é em uma linha PE Primeiro movimento Fratura por fusão / pele de tubarão (LLDPE) Cisalhamento excessivo na matriz com folga muito grande Reduza a folga da matriz e aumente a temperatura de fusão em 10–15 °C antes de tocar no parafuso Instabilidade da bolha, filme estourado Baixa resistência ao fundido com classe linear, além de resfriamento irregular Abaixe a linha de congelamento, corrija o anel de ar, reduza a produção Desvio de saída durante um turno Desgaste do parafuso ou do cilindro, ou alimentação em ponte Meça o diâmetro externo do parafuso e o diâmetro interno do cilindro e, em seguida, inspecione a garganta de alimentação Picos de torque Alimente a fome ou uma zona de alimentação fria Eleve a zona 1, verifique o fluxo da tremonha, inspecione a garganta ranhurada Linhas de matriz e listras longitudinais Acúmulo de matriz, um pacote de tela rompido ou um precursor de fratura por fusão Troque as telas, limpe a matriz, verifique novamente a temperatura de fusão Manchas pretas Resina degradada presa em cantos mortos, muitas vezes com um parafuso desgastado Purgue corretamente e faça um boroscópio na seção de mistura Variação da espessura da parede do tubo Surto, variação da temperatura de fusão ou cabeça desgastada e componente de verificação Verifique o controle do aquecedor e meça o desgaste do parafuso Vazios e bolhas na parede do tubo Umidade, ar aprisionado ou descompressão excessiva Seque a resina, revise a ventilação, ajuste a contrapressão - 8. Construção de parafuso e cilindro para serviço PEO PE não é particularmente corrosivo, por isso a decisão de construção é quase inteiramente baseada na abrasão – e a abrasão chega com o enchimento, oreafiare o grande número de toneladas empurradas pelo barril.
Construção Dureza superficial Resistência ao desgaste Resistência à corrosão Dever típico de PE Vida útil indicativa 38CrMoAlA nitretado CDH 52–55 Bom Justo PE virgem, compostos com baixo teor de enchimento 3–5 anos Liga bimetálica padrão CDH 58–62 Excelente Bom PE de enchimento médio, extrusão geral 5–7 anos Carboneto de tungstênio bimetálico CDH 65–68 Superior Bom PE com alto teor de enchimento ou reciclado, linhas de alto rendimento 7–10 anos Luva de revestimento interno SKD11 CDH 60–62 Excelente Médio Compostos PE altamente abrasivos, compósitos WPC 5–8 anos - 8. Desgaste, corrosão e decisão do material do canoUma vez que a geometria esteja correta, a vida útil é decidida pelo que o material faz com a superfície do metal. Dois mecanismos dominam. Enchimentos abrasivos - carbonato de cálcio, talco, fibra de vidro - trituram as passagens e perfuram. Compostos corrosivos atacam quimicamente as mesmas superfícies. O PVC com alta carga de enchimento faz as duas coisas ao mesmo tempo.A PIPLL publica quatro ligas bimetálicas por esse motivo, e a escolha é uma troca entre resistência ao desgaste, resistência à corrosão e temperatura de trabalho, em vez de uma busca pela superfície mais dura disponível.
Liga Vestir Corrosão Camada Dureza Temperatura máxima PIPLL01 (Fe-Ni-Cr-B) Muito bom Bom 2–3mm CDH 58–65 ≤400°C PIPLL02 (Ni-Cr-Co-B) Bom Muito bom 1,5–2 mm CDH 50–58 ≤450°C PIPLL03 (Ni-Cr-Co-VB) Muito bom Muito bom 1,5–2 mm CDH 55–60 ≤450°C PIPLL04 (Ni-WC-Cr-B) Excelente Muito bom 1,5–2 mm CDH 55–65 ≤600°C PIPLL fabricaConjuntos de parafusos e cilindros PEde Φ20 mm a Φ500 mm, até 12 m de comprimento, sobre base de 38CrMoAlA comcamada de liga fundida centrifugamentede 2–3 mm onde a construção bimetálica é especificada. Onde a zona de desgaste deve ser substituída em vez de renovada, ummanga de forro internoé a alternativa. O parafuso e o cilindro são fornecidos e medidos como um par combinado através de nossocontrole de processo, porque um novo furo contra um parafuso desgastado é uma maneira conhecida e cara de falhar duas vezes.
Parafusos acabados na oficina. A proteção contra desgaste é um revestimento em uma geometria – se a geometria estiver errada, o revestimento apenas fará com que a resposta errada dure mais tempo.
9. O que enviar antes de solicitar um parafuso e cilindro PEUma cotação baseada em dados completos volta correta na primeira vez. A lista abaixo é curta e todas são informações que você já possui - oguia de projeto de barril de parafuso personalizadoexplica o que cada item realmente decide.Categoria O que enviar Máquina Marca e modelo da máquina, diâmetro do parafuso, L/D existente e taxa de compressão Material Família PE, densidade e índice de fusão e o grau real do fornecedor Formulário de matéria-prima Pellets virgens, moídos, flocos ou uma mistura - com as porcentagens aproximadas Produto Diâmetro externo e parede do tubo, largura e espessura do filme, calibre da folha ou saída de pellets Meta de desempenho Saída necessária em kg/h e a saída atual medida Pontos problemáticos O que está errado agora: desvio de produção, manchas pretas, fratura por fusão, desgaste prematuro Dados de linha Perfil de temperatura em uso, velocidade do parafuso, carga do motor e contrapressão Interfaces Dimensões do flange, garganta de alimentação, faixa de aquecimento e cabeçote Histórico de uso Data de instalação e últimas medições de furo e parafuso, se houver 10. Perguntas frequentesUm parafuso pode operar tanto LDPE quanto HDPE?Pode executar ambos; não será ideal para ambos. O comprometimento geralmente é visível como subfusão no lado do HDPE ou cisalhamento excessivo no lado do LDPE. Se o mix de produtos se alterna regularmente, umsegundo parafuso e cano correspondentenormalmente é mais barato do que a sucata gerada pelo compromisso.Preciso de uma garganta de alimentação ranhurada para HDPE?Para qualquer produção acima de moderada, sim. O pellet de HDPE tem menor atrito contra a parede do barril do que o LDPE, portanto o transporte de sólidos - e não o derretimento - torna-se o estágio limitante. Uma garganta ranhurada com resfriamento forçado aumenta a taxa de alimentação alcançável e é o que torna umparafuso de alta velocidadeutilizável em tudo.Como posso saber se o parafuso ou o cano estão gastos?Meça ambos, nas mesmas posições axiais, e compare-os como um par. Oinspeção de desgaste de parafusos e canosprocedimento abrange o plano de medição. Se o diâmetro externo do parafuso estiver praticamente inalterado e o furo estiver aberto, o problema é o cano. Se o diâmetro externo da passagem do parafuso caiu, o parafuso está. Ler um número sem o outro é como peças boas são substituídas desnecessariamente.O bimetálico vale a pena para PE não preenchido?Geralmente não para PE virgem e não preenchido - umparafuso e cilindro corretamente nitretadossobreviverá à próxima revisão da máquina. Vale a pena no momento em que o enchimento, a moagem ou o alto rendimento entram em cena; oguia de seleção de liga estabelece onde cada construção ganha seu custo.Recursos PIPLL relacionadosPrecisa de ajuda para especificar um parafuso e cilindro de extrusão PE?Envie a família PE e o índice de fusão, o produto e os dados da linha que você está executando hoje. Voltaremos com a geometria do parafuso, o L/D e a taxa de compressão, a construção do cano e um conjunto correspondente de parafuso e cano citado como um par. PIPLL é umfabricante de parafuso e barril de extrusoratrabalhando em Φ20–500 mm.
