Analyse du mécanisme de plastification dans diverses zones de l'extrudeuse à double vis pour produits en PVC

Ningbo Fangli Technology Co., Ltd.est unfabricant d'équipements mécaniquesavec plus de 30 ans d'expérience danséquipement d'extrusion de tuyaux en plastique, nouvelle protection de l'environnement et nouveaux équipements de matériaux. Depuis sa création, Fangli a été développé en fonction des demandes des utilisateurs. Grâce à l'amélioration continue, à la R&D indépendante sur la technologie de base et à la digestion et à l'absorption de technologies de pointe et d'autres moyens, nous avons développéLigne d'extrusion de tuyaux en PVC, Ligne d'extrusion de tuyaux PP-R, Ligne d'extrusion d'alimentation en eau/tuyau de gaz PE, qui a été recommandé par le ministère chinois de la Construction pour remplacer les produits importés. Nous avons gagné le titre de « Marque de première classe dans la province du Zhejiang ».

Basé sur le processus de plastification du matériau PVC dans unextrudeuse à double vis, la vis est divisée en trois zones : la zone de transport de solides, la zone de fusion et la zone de transport de matière fondue (extrusion).

I. Mécanismes de plastificationm dans la zone de transport de solides

Dans le fût, la zone dans laquelle le polymère solide (PVC) et ses additifs s'écoulent, sont préchauffés et compactés est définie comme la zone de transport des solides. Premièrement, le flux de particules de polymère solide de la trémie vers le fût se fait par gravité. Lorsque la vis tourne, les particules sont transportées vers la tête de filière tandis que les particules dans la trémie s'écoulent en continu. Dans la zone de transport solide (zone Barrel C1), les macromolécules, petites molécules et autres particules contenues dans le matériau PVC sont progressivement chauffées. Simultanément, le cisaillement de la vis et la friction entre les particules augmentent également la chaleur des particules, leur permettant d'entrer entièrement en contact, de diffuser et de pénétrer dans un état compacté.

Dans cette zone, en raison des changements dans le pas de vis, la largeur de vol, etc., les particules de matériau PVC sont densément compactées, formant un lit solide ou un bouchon solide qui glisse le long du canal de vis. Le mouvement du bouchon solide repose sur la friction entre la surface du canon et le bouchon solide, tandis que la friction entre la vis et le bouchon solide gêne son mouvement. Par conséquent, à l’intérieur du canon, les particules de matériau PVC n’avancent pas uniformément dans la même direction mais au lieu de cela, elles culbutent, glissent, tournent avec la vis et « pontent » périodiquement. Ils s'entassent derrière le « pont », qui se brise alors, et le processus se répète continuellement avec l'extrusion du matériau PVC et l'écoulement du matériau dans la trémie.

Dans cette zone, la bonne qualité de l'extrusion et de la plastification du PVC est indiquée par le passage du PVC d'un état vitreux à un état hautement élastique. Du point de vue de la structure de l'état agrégé, cela implique que 50 à 60 % des particules de résine PVC se décomposent en particules primaires, les surfaces de diverses particules d'additifs étant entièrement en contact et diffusant avec ces particules primaires.

Il convient de noter que pour un fonctionnement stable, la hauteur du matériau solide dans la trémie doit toujours être supérieure à une certaine valeur critique. Au-dessus de cette valeur critique, les changements de hauteur du matériau n'affecteront pas les performances de l'extrudeuse. Cependant, si la hauteur du matériau descend en dessous de la valeur critique, elle devient un facteur d'instabilité important. Les changements de hauteur du matériau solide provoquent des variations de pression au fond, ce qui peut altérer les conditions de fonctionnement de l'extrudeuse et conduire à une détérioration de la qualité de l'extrusion et de la plastification du PVC.

II. Mécanisme de plastification dans la zone de fusion

Dans le fût, la zone où coexistent le polymère solide et la matière fondue est définie comme la zone de fusion ou zone de transition de phase. Cette zone correspond aux zones de chauffe C2 et C3. La zone de fusion est une partie cruciale de l'extrudeuse. Des paramètres tels que les réglages de température (zone C2 du baril, zone C3, noyau de vis), la vitesse de la vis, l'écart entre les vis et l'écart entre la vis et le baril ont un impact significatif sur la qualité de l'extrusion du PVC. Lorsque le matériau PVC atteint la zone de fusion, en raison de changements dans le pas des vis, la largeur de vol, etc., les particules de PVC sont compactées de manière dense et ont déjà généré une pression considérable. Cette pression, combinée à l'effet adoucissant du milieu thermique environnant, transforme les particules compactées en un « lit solide » dense. Ce lit solide est un état mixte constitué en partie de PVC à l'état hautement élastique, en partie à l'état vitreux et une petite quantité à l'état d'écoulement visqueux. Le lit massif prend la forme du canal de vis hélicoïdal et coulisse à l'intérieur de celui-ci. En raison de ce mouvement relatif, une distribution de vitesse est générée dans le film fondu entre le lit solide et la surface du cylindre. Par conséquent, la matière fondue dans le film commence à s'écouler vers le vol de poussée. Lorsqu'il rencontre le vol, le vol « gratte » la matière fondue du baril, la collectant dans le bassin de fonte à l'arrière du canal avant le vol de poussée. À mesure que le lit solide se déplace le long du canal, de plus en plus de matière fondue est transportée dans le bassin de fusion. Ainsi, la taille du bain de fusion augmente tandis que la taille du lit solide diminue. Le lit solide est progressivement détruit et transporté vers l'avant dans un état d'écoulement visqueux.

Dans cette zone, la bonne qualité de l'extrusion et de la plastification du PVC est indiquée par la transition du PVC d'un état hautement élastique à un état d'écoulement visqueux. Du point de vue de la structure de l'état agrégé, 60 à 70 % des particules primaires de PVC se décomposent en particules de premier ordre, et diverses molécules additives entrent en contact avec les particules de PVC de premier ordre, formant des liaisons physiques et chimiques.

Les facteurs qui améliorent la qualité de l’extrusion et de la plastification du PVC dans la zone de fusion comprennent :

(1) Augmentation de la vitesse de la vis ;

(2) Augmenter la température réglée du barillet dans la zone de fusion ;

(3) Espace approprié entre la vis et le canon.

Pour une formulation spécifique de production de profilés en PVC, il doit y avoir un ensemble optimal de températures de fût pour la zone de fusion.

III. Mécanisme de plastification dans la zone de transport de matière fondue

Dans le baril, la zone où le polymère solide est complètement converti en matière fondue et où la matière fondue est transportée de force vers la tête de filière est définie comme la zone de transport de la matière fondue (zone de chauffage du baril C4). Dans cette zone, les macromolécules fondues réagissent et s'homogénéisent en outre avec divers additifs sous action de cisaillement. Au fur et à mesure que le fluide visqueux du PVC est extrudé de manière continue et quantitative, une pression de fusion se forme, garantissant la compacité du produit final en PVC formé. Dans cette zone, une bonne qualité d’extrusion et de plastification du PVC est indiquée par le maintien des macromolécules du PVC dans leur état d’écoulement visqueux. Du point de vue de la structure étatique agrégée, il s’agit d’une structure cristalline composée de particules de PVC de premier ordre ainsi que d’un petit nombre de particules primaires. Ces particules primaires restantes peuvent améliorer la résistance et la ténacité du matériau final. Lorsqu'un matériau contenant de tels cristaux est extrudé et refroidi, les particules primaires peuvent gêner le mouvement des particules de premier ordre sous l'effet d'une force externe, conduisant à une résistance accrue. De plus, en raison de leur grande surface, les particules primaires peuvent absorber une partie de l’énergie d’impact lorsqu’elles sont soumises à un choc, améliorant ainsi la ténacité.

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