Почему нельзя запускать экструдер всухую

Если внутренняя часть экструдера сухая (без расплава), он не должен работать более нескольких минут. Пленка расплавленной смолы, образующаяся между крылом шнека и стенкой цилиндра, поддерживает и смазывает шнек. Поэтому без этой пленки расплава между лопастью шнека и стволом возникает сильное трение и повреждения.

Зазор между лопастями винта и стенками цилиндра

Радиальный зазор между лопастью винта и цилиндром обычно составляет очень маленькое расстояние. Этот зазор обеспечивает адекватные допуски на механическую обработку для процесса изготовления шнека/цилиндра, в то же время обеспечивая достаточное удаление расплава со стенок цилиндра.
Зазор также позволяет тонкой пленке расплавленной смолы образовываться между крылом винта и стенкой ствола, которая действует как смазка. Винт удерживается в центре цилиндра опорой, обеспечиваемой полимером, окружающим винт.

Последствия прерывистого частого контакта винта с поверхностью цилиндра

Однако даже при таком «гидравлическом» центрирующем эффекте винт по-прежнему подвержен вибрации из-за колебаний давления от различных источников, что приводит к прерывистому контакту с поверхностью ствола на значительной части его длины.

В это время пленка расплавленной смолы между крылом шнека и цилиндром поддерживает шнек в центральном положении и предотвращает контакт металла с металлом. По вышеуказанным причинам экструдер не должен работать в сухом состоянии без расплавленной смолы.

На участке впрыска твердой смолы расплавленной смолы почти нет, и на этом участке редуктор может сохранять свое центральное положение, не касаясь стенки ствола на значительном расстоянии в направлении хода шнека. Однако центрирование только с помощью редуктора может быть недостаточным при использовании трамбовки или набивки или при использовании рифленой секции подачи, которая может создавать большие боковые нагрузки. Кроме того, поскольку эффект сохранения центрального положения за счет фиксации винта редуктором не обеспечивает поддерживающей силы на всю длину винта, крылья приходят в соприкосновение со стенкой ствола сзади.

Потеря смазывающего эффекта

При вращении винта со свободным пространством пленка расплавленной смолы быстро удаляется, поэтому смазывающий эффект может быть потерян. Результатом является быстрый фрикционный износ между двумя несмазанными скользящими металлическими поверхностями. В конечном итоге это явление вызывает адгезионный износ, при котором две скользкие металлические поверхности сплавляются или истираются друг о друга.

Многие металлические сплавы были разработаны для решения этой проблемы, но не устраняют ее полностью.

Пленка смолы постоянно обновляется по мере вращения винта, поглощая часть тепла, выделяемого трением скольжения, для дальнейшего снижения адгезионного износа. При отсутствии пленки расплавленной смолы невозможно предотвратить контакт металла с металлом и нагрев из-за трения и быстрого износа. Поэтому экструдер не должен работать длительное время (более нескольких минут) без полимерного материала внутри. В некоторых случаях в процессе подачи полимерного материала происходит зависание (сшивание) или шнек работает вхолостую из-за истощения или продувки материала.

Значение понимания негативной работы всухую

В большинстве случаев причиной работы пустого шнека является небрежность оператора или отсутствие знаний об экструдере для пластиков. Почти каждый оператор знает, что подшипники машины не могут быть без смазки, но бывают случаи, когда шнек остается работать пустым. Менее очевидно, но еще хуже, когда винт периодически пустует. Это состояние может иметь место, когда количество полимерного материала, залитого в шнек, непостоянно из-за неравномерной подачи полимерного материала.

Это явление часто возникает при переработке вторсырь — неравномерно подаваемые материалы проходят через шнек в виде комков.

В этом случае в шнеке имеется частичное пустое пространство, поэтому центрирующий эффект расплавленной смолы теряется. В тяжелых случаях смазочная пленка расплавленной смолы может быть удалена лопастями шнека. В результате дисбаланса давления значительное количество нерасплавленного полимера проходит вокруг незакрепленного крыла шнека с другой стороны. Это, в свою очередь, приводит к неуравновешенному давлению, которое толкает винт к противоположной стороне ствола. В основном это происходит в зоне сжатия, где проточные каналы полимера в основном заполнены частицами в твердом состоянии. После завершения плавления полимер перетекает в область более низкого давления, уменьшая величину этой несбалансированной силы. Если нет расплавленной смолы, способной противостоять такой несбалансированной силе, и, следовательно, нет пленки расплавленной смолы для смазывающего действия, контактная сила между лопастями шнека и стенкой массива увеличивается, и износ может прогрессировать быстро.