1. Ausrüstungsfaktoren: Bestimmung der Obergrenze der Fördereffizienz
Schraubendesign und Verschleiß
Schneckenkonfiguration: Unterschiedliche Schneckenkonstruktionen (z. B. herkömmliches Vollgewinde, Barriere-{1} und geteilter Schneckentyp) wirken sich direkt auf die Effizienz der Feststoffförderung und die Fähigkeit zum Aufbau von Schmelzedruck aus. Für scherempfindliche Materialien wie PVC werden typischerweise Steigungs- oder Stufenschrauben mit einem Kompressionsverhältnis von 2,5:1 bis 3,5:1 verwendet. Wenn das Kompressionsverhältnis zu niedrig ist, reicht der Schmelzedruck nicht aus; Ist der Wert zu hoch, kann übermäßige Scherwärme zur PVC-Zersetzung führen.
Abnutzungsgrad: Dies ist ein wichtiger Gesichtspunkt bei der Bewertung gebrauchter Geräte. Das Radialspiel zwischen Schnecke und Zylinder ist ein kritischer Indikator. Für die PVC-Verarbeitung beträgt der ideale Abstand typischerweise 0,1–0,3 mm. Wenn sich dieser Spalt aufgrund von Verschleiß vergrößert, fließt die Schmelze durch die Lücken zwischen den Schneckengängen zurück und führt zu einem starken Abfall der Förderleistung. Wenn beispielsweise bei einer 65-mm-Schnecke der Spalt aufgrund von Verschleiß von 0,2 mm auf 0,5 mm zunimmt, kann die maximale Fördergeschwindigkeit um 20–30 % sinken.
Fassstruktur
Design der Zufuhröffnung: Die Form, die Abmessungen und das Vorhandensein eines Zwangskühlsystems in der Zufuhröffnung wirken sich auf die Schüttdichte des PVC-Pulvers und die Zufuhreffizienz aus. Schlecht gestaltete Zufuhröffnungen können leicht zu „Brückenbildung“ oder ungleichmäßiger Zufuhr führen.
Düsen- und Filtersystem
Düsenwiderstand: Eine komplexe Gestaltung des Strömungskanals des Düsenkopfs, ein übermäßiges Kompressionsverhältnis oder ein zu langer Formungsabschnitt können den Gegendruck auf den Schmelzfluss erhöhen und dadurch die Fördergeschwindigkeit verringern.
Filter und Verteilerplatten: Je höher die Maschenzahl und je größer die Anzahl der Filterschichten, desto größer ist der Widerstand gegen die Schmelze, was zu einer Verringerung der Fördergeschwindigkeit führt. Gleichzeitig dienen Filter auch dazu, Verunreinigungen zu entfernen und die Mischeffizienz zu verbessern.
2. Materialfaktoren: Faktoren, die den Strömungswiderstand beeinflussen
Formulierung: Dies ist die flexibelste und am häufigsten verwendete Kontrollmethode in der Produktion.
Schmierstoffe: Übermäßige Mengen externer Schmierstoffe (z. B. Paraffin oder PE-Wachs) können einen überschmierten Film bilden, der dazu führt, dass die Schmelze an der Fasswand entlang rutscht und die Fördereffizienz verringert wird. Unzureichende innere Schmiermittel (wie Stearinsäure oder Polyethylenoxidwachs) erhöhen die intermolekulare Reibung innerhalb der Schmelze, was zu einer höheren Schmelzviskosität, schlechterer Fließfähigkeit und einer verringerten Fördergeschwindigkeit führt.
Füllstoffe: Der Zusatz von Füllstoffen wie Calciumcarbonat erhöht die Schmelzviskosität und den Fließwiderstand und reduziert dadurch die Fördergeschwindigkeit. Um den Durchfluss zu verbessern, muss die Schmierstoffmenge typischerweise entsprechend angepasst werden.
Schlagzähmodifikatoren: Durch den Zusatz von Modifikatoren wie CPE erhöht sich auch die Schmelzeviskosität, was einen gewissen negativen Einfluss auf die Fördergeschwindigkeit hat.
Harzeigenschaften
Molekulargewicht und Verteilung: Ein höheres Molekulargewicht führt zu einer höheren Schmelzviskosität und einem schwierigeren Fließen, was zu einer entsprechenden Verringerung der Fördergeschwindigkeit führt. Harze mit einer breiten Molekulargewichtsverteilung haben ein breiteres Verarbeitungsfenster, weisen jedoch eine relativ schlechtere Fließfähigkeit auf.
Partikelmorphologie: PVC-Harze mit unregelmäßigen Partikelformen und geringer Porosität weisen eine geringere Zufuhreffizienz im Zufuhrbereich auf, was sich auf die anfängliche Förderung auswirkt.
3. Prozessfaktoren: Echtzeit-Kontrollmaßnahmen
Temperatureinstellungen
Auswirkung: Die Temperatur ist der Schlüssel zur Regulierung der Viskosität der PVC-Schmelze. Mit steigender Temperatur nimmt die Viskosität der Schmelze ab, die Fließfähigkeit verbessert sich und die Fördergeschwindigkeit steigt. Allerdings ist PVC hitzeempfindlich. Zu hohe Temperaturen (typischerweise über 200 Grad) beschleunigen die Zersetzung und erzeugen Gase und schwarze Flecken, die wiederum die kontinuierliche Förderung stören.
Temperaturgradient: Typischerweise wird entlang des Materialflusswegs, vom Zufuhrabschnitt über den Homogenisierungsabschnitt bis zur Düse, ein allmählich ansteigender Temperaturgradient eingestellt. Ein falscher Gradient (z. B. eine niedrigere Temperatur im Homogenisierungsabschnitt als im Kompressionsabschnitt) kann zu einem Druckrückfluss führen und die Förderung erheblich behindern.
Schneckengeschwindigkeit
Wirkung: Innerhalb eines angemessenen Bereichs führt eine Erhöhung der Schneckengeschwindigkeit zu einer nahezu linearen Erhöhung der Fördergeschwindigkeit. Dies ist die direkteste Möglichkeit, die Ausgabe anzupassen.
Einschränkungen: Die Geschwindigkeit kann jedoch nicht unbegrenzt erhöht werden. Zu hohe Geschwindigkeiten erzeugen starke Scherwärme, die zu Folgendem führen kann:
Materialabbau: PVC zersetzt sich durch Überhitzung.
Unzureichende Plastifizierung: Die Verweilzeit des Materials im Zylinder ist zu kurz, wodurch eine ausreichende Plastifizierung verhindert wird.
Schmelzbruch: Die Oberfläche des Extrudats wird rau.
Druck sterben
Auswirkung: Eine Erhöhung des Matrizendrucks (z. B. aufgrund einer Verstopfung der Matrize oder einer zu hohen Abzugsgeschwindigkeit) verringert die Fördergeschwindigkeit. Dies liegt daran, dass der Extruder einen größeren Gegendruck überwinden muss, um das Material herauszudrücken.
4. Nachgeschaltete Ausrüstungsfaktoren: Traktion und Kühlung aufeinander abstimmen
Traktionsgeschwindigkeit
Anpassungsprinzip: Die Zuggeschwindigkeit muss genau auf die Vorschubgeschwindigkeit des Extruders abgestimmt sein.
Zu hohe Zuggeschwindigkeit: Dies führt zu einer Zugbeanspruchung des Rohrs, die zu einer Verdünnung der Wand führt und außerdem dazu führen kann, dass die Schmelze aufgrund der Dehnung reißt.
Zu langsames Ziehen: Führt dazu, dass sich Material an der Düse und am Kühlmantel ansammelt, wodurch ein Gegendruck entsteht, der gegen den Extruder wirkt, die Vorschubgeschwindigkeit verringert und dazu führt, dass das Rohr aufgrund der Schwerkraft durchhängt und sich verformt.
Kühlen und Formen
Kühlmantelwiderstand: Faktoren wie die Fase am Kühlmanteleintritt und Maßtoleranzen erzeugen Widerstand. Wenn der Widerstand zu hoch ist, erhöht sich der Matrizendruck erheblich und die Vorschubgeschwindigkeit wird verringert.
Kühleffizienz: Eine unzureichende Kühlung verhindert, dass das Rohr in der Formhülse schnell erstarrt und sich unter der Zugkraft ausdehnt und dünner wird. Um die Wandstärke aufrechtzuerhalten, muss der Bediener möglicherweise die Ziehgeschwindigkeit reduzieren, was sich indirekt auf die Geschwindigkeit der gesamten Produktionslinie auswirkt.