Mängden värme som krävs för uppvärmning av extruderingsfat

 Mängden värme som krävs för uppvärmning av extruderingsfat

Inkonsekvent smältviskositet, produktytfel och frekvent utbränning av värmeelement är vanliga problem för plast- och kompositextruderingssystem. Dessa frekventa produktionsproblem orsakas vanligtvis av felaktigt vald patronvärmares täthet och underskattat behov av processvärme. För att bibehålla konsekvent materialsmältning samtidigt som den kompenserar för pågående värmeförlust från materialflöde och friktion, behöver extruderingsfat konstant värmeöverföring. Extruderingskvaliteten kan stabiliseras och stilleståndstiden minskas genom att välja lämplig patronvärmardensitet och värmebehov.

De två primära komponenterna i extruderingsprocessens värmebehov är värmen som behövs för att få råa pellets till en smälttemperatur och den kontinuerliga värmen som behövs för att bibehålla det smälta materialets önskade viskositet när det passerar genom tunnan. Värmefördelningen längs trumzonerna måste vara konstant och olika polymerer kräver olika temperaturområden. Fälterfarenhet indikerar att den mest pålitliga termiska prestandan för majoriteten av extruderingstrummans uppvärmning uppnås när patronvärmarens densitet hålls mellan 5 och 7 W/cm². För att förhindra heta fläckar som bränner polymer och svag värmeeffekt som lämnar materialet i stort sett osmält, fördelar denna patronvärmares densitet värmen jämnt genom cylinderväggen.

För att påskynda uppstarten har många tillverkare av extruderingsutrustning en tendens att överdimensionera värmeeffekten, vilket gör att patronvärmarens täthet överstiger det acceptabla driftsområdet. Manteltemperaturen hoppar snabbt när patronvärmarens densitet överstiger 7 W/cm². Lokal överhettning påskyndar värmeelementets åldringsprocess, bryter ner plastharts och bygger upp kol inuti fatet. Omvänt, under kontinuerligt materialflöde, kan en patronvärmardensitet på mindre än 5 W/cm² inte upprätthålla en konstant temperatur. Smältviskositeten varierar, trumtemperaturen sjunker snabbt och de slutliga profilerna uppvisar ytränder och dimensionsvariationer.

Prestanda för patronvärmarens densitet påverkas av faktiska extruderingsdriftsförhållanden. Värme avdunstar snabbt med materialrörelser i höghastighets-kontinuerlig extruderingssystem. Patronvärmarens täthet på 5–7 W/cm² håller den termiska ingången konstant utan att överbelasta värmaren. Denna patronvärmares täthet upprätthåller kontroll av yttemperaturen för att stoppa materialförsämring i låg-batchextrudering eller värmekänsliga-biopolymerprocesser. Ytterligare viktigt är passningsspelet mellan cylinderloppet och patronvärmaren. Den valda patronvärmarens täthet kan överföra värme mer effektivt när den sitter tätt, vilket förbättrar värmeledningen. Värmetransportens effektivitet minskar av luftisolering orsakad av lösa utrymmen.

Istället för att bara öka effekten kräver extruderingsfatvärmning zon-för-zon termisk balansering. För de flesta polymerextruderingsprocesser ger patronvärmarens densitet på 5–7 W/cm² en pålitlig utgångspunkt. Stabil lång-extrudering kan uppnås genom att matcha det exakta processvärmebehovet genom anpassat termiskt arrangemang och parameterjustering baserat på materialtyp, cylinderstorlek och linjehastighet.