Parámetros materiais e estruturais do parafuso e do barril da máquina de película soprada

O parafuso dunha extrusora de película soprada é o compoñente central do sistema de extrusión e a súa estrutura afecta directamente á calidade da plastificación, á estabilidade da extrusión e á uniformidade da película. Un parafuso típico dunha extrusora de película soprada usa un deseño de parafuso único, dividido en tres zonas funcionais: a zona de alimentación, a zona de compresión e a zona de homoxeneización. Estas tres zonas traballan conxuntamente para lograr o transporte de sólidos, a plastificación da masa fundida e a ecualización da presión.

Zona de alimentación: Situada na parte dianteira do parafuso, esta zona ten unha canle de parafuso relativamente profunda. A súa función principal é transportar de forma estable os gránulos de plástico. O paso do parafuso nesta zona é relativamente grande para garantir unha entrada suave do material e evitar que se formen pontes ou bloqueos.

Zona de compresión: A profundidade do canal do parafuso diminúe gradualmente e os gránulos de plástico fúndense gradualmente mediante a compresión mecánica e o quecemento externo. Esta zona é crucial para a transición de fase sólido-líquido; a relación de compresión debe deseñarse para que coincida coas propiedades do material (por exemplo, LDPE, HDPE, PP), normalmente entre 2.5:1 e 3.5:1.

Zona de homoxeneización: Esta sección ten a profundidade do canal do parafuso máis superficial e constante, responsable de homoxeneizar a temperatura e a presión da masa fundida para garantir unha extrusión estable. Esta sección presenta unha baixa forza de cizallamento, o que evita o sobrequecemento e a degradación, o que é crucial para a uniformidade do grosor da película.

As extrusoras de película soprada de alto rendemento modernas adoitan empregar un deseño de parafuso dividido (por exemplo, tipo BM ou Barr), engadindo nervaduras de parafuso na sección de compresión para illar fisicamente o leito sólido do leito de fusión, mellorando así a eficiencia da plastificación e reducindo as flutuacións da temperatura da fusión. Algunhas máquinas tamén están equipadas con elementos de mestura (por exemplo, pasadores ou bloques de barreira) para mellorar a uniformidade da mestura da fusión, especialmente axeitado para a coextrusión multicapa ou a adición de masterbatches. Ademais, para acomodar materiais biodegradables (por exemplo, PBAT e PLA), algúns parafusos utilizan tecnoloxía de pulverización de aliaxe de alta velocidade e deseños de aneis arrefriados por auga, mellorando a resistencia ao desgaste e a precisión do control da temperatura.

A relación lonxitude-diámetro (L/D) do parafuso adoita estar entre 20:1 e 30:1. Unha relación L/D máis alta permite unha plastificación máis completa e resulta nunha superficie da película máis lisa. O material adoita estar feito de aceiro de aliaxe de alta dureza e resistente á corrosión, mecanizado con precisión e tratado superficialmente, o que ofrece unha vida útil de 2 a 3 veces maior que a dos parafusos nitrurados convencionais.

Os materiais empregados para o parafuso e o barril dunha máquina de película soprada selecciónanse principalmente en función das materias primas que se procesan, o ambiente operativo e os requisitos de vida útil. Os materiais comúns pódense clasificar en tres tipos: aceiro de aliaxe de alta calidade, materiais compostos bimetálicos e aliaxes de enxeñaría especiais. Entre elas, o aceiro de aliaxe 38CrMoAlA é actualmente a opción máis común no mercado.

1. Material principal: aceiro de aliaxe 38CrMoAlA (aceiro nitrurado)

Este é o material máis empregado para parafusos e barriles de máquinas de película soprada, especialmente axeitado para o procesamento de plásticos convencionais como PE, PP, LDPE, HDPE e LLDPE. Despois do tratamento de nitruración, a dureza superficial deste material pode alcanzar HV950–1050, cunha profundidade de capa nitrurada de 0.5–0.8 mm. Combina unha alta resistencia ao desgaste, resistencia á corrosión e boa tenacidade, o que resulta nunha longa vida útil e baixos custos de mantemento.

Vantaxes: alta rendibilidade, procesamento estable, axeitado para a produción xeral de películas.

Aplicacións típicas: máquinas de film soprado para bolsas a granel, liñas de produción de film para envases de alimentos.

2. Materiais de alto rendemento: estrutura composta bimetálica (SACM645, SKD61, etc.). Para materias primas altamente abrasivas e corrosivas (como as que conteñen máis do 30 % de carbonato de calcio, fibra de vidro, PVC, plásticos de enxeñaría ou materiais reciclados), os parafusos bimetálicos son a opción preferida. A súa estrutura consiste nunha capa exterior de aliaxe resistente ao desgaste e unha capa interior de matriz resistente, conseguindo unha unión a nivel molecular mediante calcinación a alta temperatura. A súa vida útil pode chegar a ser de 2 a 3 veces maior que a do aceiro nitrurado ordinario e, en casos extremos, ata 35 veces maior.

Capas de aliaxe comúns: aliaxes a base de níquel, carburo de volframio, aceiro inoxidable 9Cr18Mov

Materiais base: SACM645, SKD61, aceiro alemán 8407-XW1 e outros aceiros temperados totalmente endurecidos

Vantaxes: Forte resistencia á abrasión, axeitado para recheos, materiais reciclados, fluoroplásticos e outros materiais difíciles de procesar

Custo: o prezo inicial é aproximadamente un 40 % máis alto, pero máis económico a longo prazo

3. Materiais de procesamento especiais: aliaxes de enxeñaría de alta dureza (usadas para materiais de alta gama como PEEK)

Ao procesar plásticos de enxeñaría de alto rendemento como o PEEK (polieteretercetona), requírense materiais con resistencia á calor, resistencia á fluencia e resistencia á deformación extremadamente altas. Empresas como Zhejiang Huaye desenvolveron parafusos da serie HPT e barriles bimetálicos HK especificamente para PEEK, empregando procesos especiais de tratamento térmico para cumprir os requisitos para un funcionamento estable a longo prazo a altas temperaturas de 160–230 ℃.

Escenarios aplicables: Medicina, aeroespacial, envases electrónicos de alta gama e outros campos con requisitos extremadamente estritos para o rendemento das películas.