🏭 Кейс: Недостаточное плавление и смешивание в пластикационном узле литьевой машины

🏭 Кейс: Недостаточное плавление и смешивание в пластикационном узле литьевой машины

Проблема:

В 150-тонной литьевой машине использовался пластикационный узел (шнек) для переработки полипропилена с высоким индексом текучести расплава (ПТР 45 и 60 г/10 мин) с добавлением термочувствительных красителей для производства тонкостенных контейнеров различных цветов. Возникли три критических проблемы:

1️⃣ Исходная конструкция шнека (Ø 50,8 мм, L/D = 17,5) оказалась слишком короткой для эффективного плавления низковязкого ПП.

2️⃣ Низкое качество продукции — неудовлетворительная воспроизводимость, проблемы однородности, особенно с критическими цветами (полосатость, агломераты).

3️⃣ Технологический парадокс — для литья тонкостенных изделий требуется снижение вязкости (высокий ПТР), но низковязкие материалы генерируют меньше вязкого рассеивания, что ухудшает плавление.

Цель:

Обеспечить полное плавление и качественное смешение термочувствительных красителей при переработке высокотекучего ПП.

🔍 Анализ

Диагностика процесса:

Исходный трехзонный шнек (Ø 50,8 мм, L/D = 17,5) имел недостаточную длину и отсутствие смесительных элементов.

В тонкостенных деталях обнаружены значительные агломераты и неоднородности цвета.

Реологические исследования:

Капиллярный реометр использован для получения кривых вязкости ПП с ПТР 60 г/10 мин при 200, 220 и 240°C.

Данные позволили рассчитать температурный профиль расплава.

Моделирование процесса:

Расчет температуры расплава исходного шнека при скорости пластикации 29 г/с и 170 об/мин показал чрезмерное вязкое рассеивание — температура расплава на 50°C выше заданной температуры цилиндра.

Геометрия исходного шнека: квадратный шаг, степень сжатия 2,3:1 — недостаточно для эффективного плавления ПП.

✅ Решение

Спроектирован новый шнек пластикационного узла (Ø 50,8 мм, L/D = 19,5) с:

Увеличением длины на 2D — для улучшения плавления.

Барьерной секцией длиной 10D — для разделения твердой фазы и расплава.

Распределительным смесителем длиной 2D (типа Saxton) — для гомогенизации цвета.

Улучшенным обратным клапаном — для воспроизводимости дозирования.

Результаты:

Сохранена скорость пластикации 29 г/с при 170 об/мин.

Значительно снижено вязкое рассеивание — критично для термочувствительных красителей.

Морфологический анализ (оптическая микроскопия) подтвердил отсутствие агломератов и достижение хорошей термической и физической однородности.

Обеспечена воспроизводимость веса деталей во времени.

#литье_под_давлением #полипропилен #высокий_ПТР #пластикационный_узел #шнек #барьерный_шнек #смешение #термочувствительные_красители #устранение_неполадок #полимеры #технологии #моделирование #тонкостенное_литье