최적화된 압출 스크류 설계로 처리량, 품질 극대화

델 윌리엄스 | 2021년 10월 11일

플라스틱 산업에서 트윈 스크류는 원자재를 견고한 PVC 파이프 또는 프로파일로 변환하는 압출 공정의 핵심입니다. 이러한 고도로 설계된 구성 요소는 다이를 통해 다양한 점성 물질을 고도로 구조화된 제품으로 운반, 압축, 혼합, 가열, 냉각, 전단 및 펌핑하는 데 필수적입니다. 따라서 나사는 생산 처리량과 최종 품질의 주요 요소이기도 합니다.

압출 공정에서 나사가 수행하는 중요한 역할을 고려할 때 불가피하게 나사를 교체해야 하는 시기가 되었을 때 많은 경질 PVC 파이프 또는 프로파일 제조업체는 최적화된 나사 설계의 영향을 계속 과소평가하고 있습니다. 원자재, 조리법, 첨가물, 충전재 등이 다양하기 때문에 나사는 제품 카테고리에 따라 단순히 "교체"할 수 있는 기성 부품이 아닙니다.

반면, 최적화된 설계는 프로세스의 모든 매개변수를 평가하여 애플리케이션에 적합한 맞춤형 솔루션을 만드는 협의적 접근 방식입니다. 광범위한 설계 지식 기반과 압출 공정에 대한 깊은 이해를 갖춘 교체 스크류 공급업체와 결합하면 스크류 교체는 과제에서 경질 PVC 압출업체가 공정을 개선하고 현재 공정 및 제품 품질 문제를 해결하고 심지어는 기회로 전환할 수 있습니다. 다음 교체가 더 먼 미래에 이루어지도록 하십시오.

경질 PVC는 파이프 압출을 생성하는 데 자주 사용되지만 비닐 클릭 바닥재와 같은 제품의 프로파일에도 사용됩니다. 경질 PVC의 이상적인 처리에는 모든 첨가제가 분말 입자 주위에 일관되게 분포되어 재료를 약 150°C의 온도로 매우 균일하게 가열할 수 있는 스크류 설계가 포함됩니다. 그런 다음 재료/분말을 전단하고 최적의 겔화 및 특성 균질성을 허용하는 최종 온도로 가열합니다. 최종 공정 온도는 180°C~200°C입니다.

이 공정에서 이축 압출기는 일치하는 배럴에 2개의 맞물린 동일한 나사가 들어있습니다. 디자인은 평행하거나 원추형일 수 있습니다. 이축 압출 과정에서 파이프를 만드는 데 사용되는 PVC/cPVC(염소화 폴리염화비닐)는 다이에 들어가기 전에 운반, 압축, 가스 제거, 가소화, 전단, 반죽, 융합 및 균질화됩니다.문과 창문에 사용되는 uPVC(비가소성 폴리염화비닐) 및 cPVC 가공에도 평행 나사와 원뿔 나사가 모두 사용됩니다.

이러한 스크류 유형 중 원추형은 이송 면적이 크고 기어박스가 단순하지만 스크류 길이 제한으로 인해 생산량이 낮거나 중간 정도입니다. 반면 평행 이중 나사는 길이에 제한이 없습니다. 차이는 나사의 날개 길이와 외부 직경의 비율인 직경 대비 길이(L/D)로 알려진 주요 매개변수에 반영됩니다.

“30년 전에는 나사의 L/D가 약 20이었고, 15년 전에는 약 30이었습니다. 오늘날 많은 나사가 40 L/D를 사용합니다.”라고 고분자 공학 MSE를 보유하고 있으며 플라스틱 압출 라인용 나사 및 배럴 제조 전문 지식을 갖춘 캐나다 온타리오 소재 특수 고분자 기술 마케팅 담당자인 UniSol의 사장인 Shayan Moin은 말합니다.

나사가 원추형이든 평행이든 상관없이 까다로운 재료를 압출할 때 마모 수명이 문제가 됩니다. 경질 PVC를 사용하는 압출기는 마모성 또는 부식성 충전재로 인해 일반적으로 1~4년 내에 스크류 교체가 필요합니다. “PVC에는 나사 마모를 가속화하는 활석이나 탄산칼슘과 같은 충전재가 포함되어 있습니다. 따라서 일부 나사는 1~1년 반 내에 교체해야 합니다. 매우 신중하게 실행되는 좋은 제제를 사용하는 다른 제품은 4년 동안 지속될 수 있습니다.”라고 Moin은 말합니다.

대부분의 경우 나사 마모의 증거는 비록 미묘하더라도 분명합니다. 나사 마모는 가공이나 제품 품질에 영향을 미칠 수 있습니다. 증상으로는 처리량 감소, 전열 사용 증가, 추가 첨가제 필요, 생산 중 재료 탄 냄새 등이 있습니다. 연마 마모는 주 공급 포트, 측면 공급 장치 및 다이 가압 영역에서 백업을 유발하여 생산성을 더욱 감소시킬 수도 있습니다.