Prezentujemy tekst Joachima Stasieka z Instytutu Inżynierii Materiałów Polimerowych i Barwników oraz Bogdana Zabrzewskiego, szefa firmy Battenfeld Polska, dotyczący podstawowych rozwiązań elementów geometrycznych ślimaków.
Podstawowym elementem układu uplastyczniającego wtryskarki mającym istotny wpływ na przebieg procesu jest ślimak. Od jego rozwiązania konstrukcyjnego zależy wydajność oraz jakość uplastycznienia tworzywa, w tym właściwe ujednorodnienie tworzywa.
Schemat ślimaka klasycznego trójstrefowego (bez zaworu zwrotnego) z końcówką stożkową jest charakteryzowany głównie następującymi elementami geometrycznymi:
- stosunkiem długości części roboczej do średnicy zewnętrznej L/D; wartości ta zawiera się w granicach 18-23, dla ślimaków specjalnych ze strefami ścinająco - mieszającymi wartość wynosi do 26-28,
- głębokością kanału, wynosi ona na ogół (0,05 – 0,16) D i jest największą w strefie zasilania, a najmniejsza w strefie dozowania,
- skokiem linii śrubowej zwoju, ma on najczęściej wartości 0,8-1 D, a niekiedy wartości do 1,2 D,
- krotnością zwojów; zazwyczaj wynosi jeden, ale spotyka się także ślimaki dwuzwojowe,
- stopniem sprężania, definiowaną jako stosunek objętości kanałów w strefie zasilania do strefy dozowania, wynosi na ogół 2-3, mniejsze wartości dotyczą przetwórstwa PVC, natomiast większe wartości dotyczą ślimaków dużych.
Zastosowanie ślimaków dwuzwojowych, zamiast powszechnie stosowanych jednozwojowych zwiększa efektywność procesu uplastyczniania.
Wprowadzenie drugiego zwoju zmniejsza pojemność kanału ślimaka. Poza tym podczas stosowania ślimaków dwuzwojowych powstają trudności w pobieraniu tworzywa w strefie jego zasypu. W celu uzyskania co najmniej tej samej pojemności kanałów ślimaka, co jednozwojowych zwiększa się skok ślimaka do wartości 1,2 D.
Przy wzrastających wymaganiach dotyczących zwiększenia wydajności, podwyższenia jakości uplastyczniania tworzywa, powstają nowe alternatywne koncepcje ślimaków. Tak powstaje problem, czy należy wydłużać ślimak w celu zwiększenia wydajności lub przy niezmienianej długości ślimaka ale przy zmodyfikowanych elementach geometrycznych ślimaka. Zwiększenie drogi dozowania z 4 D do 5,5 D wymaga zastosowania ślimaka o długości L>23 D.
Poza tym wydłuża się czas przebywania i zwiększa obciążenie cieplne tworzywa w układzie uplastyczniającym, a w efekcie wzrasta degradacja tworzywa. Wymusza to zmniejszenie szybkości obrotowej ślimaka, co w efekcie obniża wydajność, w związku z powyższym zachodzi konieczność stosowania rozwiązań kompromisowych.
Joachim Stasiek, Instytut Inżynierii Materiałów Polimerowych i Barwników; Bogdan Zabrzewski, Battenfeld Polska.
