Двухшнековый экструдер для армированного стекловолокном полиамида

В области современного материаловедения полимерные композиты, часто обладающие армированными свойствами, благодаря своим превосходным свойствам широко используются в таких отраслях, как автомобилестроение, электроника и аэрокосмическая промышленность. Добавление стекловолокна к полиамиду (ПА) является распространенным методом модификации для получения композита ПА, который обладает повышенной механической прочностью, термической стабильностью и стабильностью размеров. В этом процессе решающую роль играют двухшнековые экструдеры.

Введение в двухшнековые экструдеры

Двухшнековые экструдеры представляют собой высокоэффективное смесительно-технологическое оборудование, состоящее из двух параллельных шнеков. Точно контролируя скорость вращения шнеков, они достигают равномерного смешивания, плавления и экструзии материалов. По сравнению с традиционными одношнековыми экструдерами двухшнековые экструдеры обеспечивают лучший эффект смешивания и более высокую эффективность производства.

Преимущества материалов PA, армированных стекловолокном

Полиамид (ПА) обладает хорошими механическими свойствами и износостойкостью, однако в некоторых областях применения возникает необходимость дальнейшего повышения его прочности и термостойкости. Добавляя стекловолокно, можно значительно улучшить механическую прочность, жесткость и стабильность размеров ПА, сохраняя при этом хорошую технологичность. Этот армированный материал PA широко используется в таких областях, как автомобилестроение и производство механических деталей.

Схема переработки армированного стекловолокном ПА в двухшнековых экструдерах

ПА (полиамид) обладает превосходными комплексными свойствами, включая механическую прочность, термостойкость, износостойкость, химическую стойкость, самосмазывающиеся свойства, низкий коэффициент трения, огнестойкость и простоту обработки.

1) Материалы: Основными материалами являются полиамид и стекловолокно. Другие добавки включают вещества, повышающие ударную вязкость, вещества, улучшающие совместимость, антиоксиданты и антипирены.

2) Простой технологический маршрут: первоначально гранулы ПА и другие добавки смешиваются и подаются в двухшнековый экструдер через главный питатель. Гранулы ПА плавятся в зависимости от температуры и скорости вращения шнека. Стекловолокно добавлено в задней части винта. Существует две формы стекловолокна: длинное стекловолокно и короткое стекловолокно, каждая из которых требует разных методов подачи. Длинное стекловолокно в рулонах подается в шнек сверху бочки (цилиндр подачи стекловолокна). Вращающееся и срезающее действие шнека втягивает пучки стекловолокна в шнек, обеспечивая смешивание и диспергирование.

3) Подача короткого стекловолокна: Короткое стекловолокно должно подаваться сбоку от барабана с помощью принудительного бокового питателя. Обычно используется двухступенчатый боковой питатель. На первом этапе скорость дозирующего питателя регулируется для достижения желаемого содержания стекловолокна. На втором этапе питатель подает отмеренное стекловолокно в главный экструдер, обеспечивая смешивание.

4) Как конфигурация шнека влияет на характеристики армированного PA: Количество и характеристики смесительных элементов в шнековой конструкции напрямую влияют на длину стекловолокна. Если шнек имеет больше смесительных элементов, шнеки оказывают большее усилие сдвига на стекловолокна, в результате чего стекловолокно становится короче. И наоборот, более слабая конфигурация винта приводит к меньшему сдвигу, сохраняя стекловолокно дольше, но может привести к обнажению волокон в материале из ПА-стекловолокна. Поэтому для достижения оптимальных характеристик материала необходима соответствующая конфигурация шнека.

Роль двухшнековых экструдеров в производстве полиамида, армированного стекловолокном

1) Эффективное смешивание: взаимодействующие шнеки двухшнековых экструдеров создают сильные сдвиговые усилия, эффективно диспергируя стекловолокна и обеспечивая их равномерное распределение в матрице полиамида.

2) Оптимизированное диспергирование. Специальная конструкция шнеков создает сложную структуру потока материала, способствуя измельчению и диспергированию стекловолокна и предотвращая агломерацию волокон, тем самым повышая качество конечного продукта.

3) Контроль плавления: система контроля температуры двухшнекового экструдера позволяет точно регулировать температуру в различных зонах, гарантируя, что смола PA полностью плавится и хорошо сочетается со стекловолокном, образуя однородный композитный материал.

4) Снижение деградации: под действием высоких сил сдвига смола PA может разлагаться, что влияет на характеристики продукта. Двухшнековые экструдеры могут эффективно контролировать силы сдвига, регулируя конфигурацию шнеков и параметры процесса, уменьшая термическое разложение полимера.

5) Повышение эффективности производства. Высокая пропускная способность двухшнековых экструдеров позволяет обрабатывать большее количество материала за более короткое время, повышая эффективность и производительность производственной линии.

Заключение

Двухшнековые экструдеры играют решающую роль в производстве ПА-материалов, армированных стекловолокном. Они обеспечивают эффективное смешивание и диспергирование, обеспечивают качество композитного материала за счет точного контроля температуры и силы сдвига, а также повышают эффективность производства. По мере развития материаловедения двухшнековые экструдеры будут продолжать играть незаменимую роль в приготовлении полимерных композиционных материалов.