Parametri materiali e strutturali della vite e del cilindro della macchina per film soffiato

La vite di un estrusore per film soffiato è il componente principale del sistema di estrusione e la sua struttura influenza direttamente la qualità della plastificazione, la stabilità dell'estrusione e l'uniformità del film. Una tipica vite di un estrusore per film soffiato utilizza un design a vite singola, suddiviso in tre zone funzionali: la zona di alimentazione, la zona di compressione e la zona di omogeneizzazione. Queste tre zone lavorano insieme per ottenere il trasporto dei solidi, la plastificazione del fuso e l'equalizzazione della pressione.

Zona di alimentazione: Situata nella parte anteriore della coclea, questa zona presenta un canale relativamente profondo. La sua funzione principale è quella di trasportare in modo stabile i granuli di plastica. Il passo della coclea in questa zona è relativamente ampio per garantire un ingresso fluido del materiale ed evitare ponti o blocchi.

Zona di compressione: La profondità del canale della vite diminuisce gradualmente e i granuli di plastica si fondono gradualmente attraverso la compressione meccanica e il riscaldamento esterno. Questa zona è cruciale per la transizione di fase solido-liquido; il rapporto di compressione deve essere progettato in base alle proprietà del materiale (ad esempio, LDPE, HDPE, PP), tipicamente compreso tra 2.5:1 e 3.5:1.

Zona di omogeneizzazione: Questa sezione presenta la profondità del canale della vite più bassa e costante, responsabile dell'omogeneizzazione della temperatura e della pressione del fuso per garantire un'estrusione stabile. Questa sezione presenta una bassa forza di taglio, prevenendo il surriscaldamento e la degradazione, fattore cruciale per l'uniformità dello spessore del film.

I moderni estrusori per film soffiato ad alte prestazioni utilizzano in genere un design a vite divisa (ad esempio, tipo BM o Barr), aggiungendo nervature nella sezione di compressione per isolare fisicamente il letto solido dal letto fuso, migliorando così l'efficienza di plastificazione e riducendo le fluttuazioni della temperatura del fuso. Alcune macchine sono inoltre dotate di elementi di miscelazione (ad esempio, perni o blocchi barriera) per migliorare l'uniformità di miscelazione del fuso, particolarmente adatti per la coestrusione multistrato o l'aggiunta di masterbatch. Inoltre, per supportare materiali biodegradabili (ad esempio, PBAT e PLA), alcune viti utilizzano la tecnologia di spruzzatura di leghe ad alta velocità e design ad anello raffreddati ad acqua, migliorando la resistenza all'usura e la precisione del controllo della temperatura.

Il rapporto lunghezza/diametro (L/D) della vite è in genere compreso tra 20:1 e 30:1. Un rapporto L/D più elevato consente una plastificazione più completa e si traduce in una superficie del film più liscia. Il materiale è solitamente realizzato in acciaio legato resistente alla corrosione e ad alta durezza, lavorato con precisione e trattato superficialmente, offrendo una durata 2-3 volte superiore rispetto alle viti nitrurate convenzionali.

I materiali utilizzati per la vite e la canna I materiali di una macchina per film soffiato vengono selezionati principalmente in base alle materie prime da lavorare, all'ambiente operativo e ai requisiti di durata. I materiali più comuni possono essere suddivisi in tre tipologie: acciaio legato di alta qualità, materiali compositi bimetallici e leghe speciali per ingegneria. Tra questi, l'acciaio legato 38CrMoAlA è attualmente la scelta più diffusa sul mercato.

1. Materiale principale: acciaio legato 38CrMoAlA (acciaio nitrurato)

Questo è il materiale più utilizzato per viti e cilindri per macchine per film soffiato, particolarmente adatto alla lavorazione di materie plastiche convenzionali come PE, PP, LDPE, HDPE e LLDPE. Dopo il trattamento di nitrurazione, la durezza superficiale di questo materiale può raggiungere HV950–1050, con uno spessore dello strato nitrurato di 0.5–0.8 mm. Combina elevata resistenza all'usura, resistenza alla corrosione e buona tenacità, garantendo una lunga durata e bassi costi di manutenzione.

Vantaggi: elevato rapporto costo-efficacia, lavorazione stabile, adatto alla produzione di pellicole in generale.

Applicazioni tipiche: macchine per la produzione di film soffiato per sacchi sfusi, linee di produzione di film per imballaggio alimentare.

2. Materiali ad alte prestazioni: struttura composita bimetallica (SACM645, SKD61, ecc.) Per materie prime altamente abrasive e corrosive (come quelle contenenti più del 30% di carbonato di calcio, fibra di vetro, PVC, tecnopolimeri o materiali riciclati), le viti bimetalliche sono la scelta preferita. La loro struttura è costituita da uno strato esterno in lega resistente all'usura e da uno strato interno in matrice tenace, che consente di ottenere un legame a livello molecolare attraverso la calcinazione ad alta temperatura. La loro durata può raggiungere 2-3 volte quella dell'acciaio nitrurato ordinario e, in casi estremi, fino a 35 volte.

Strati di lega comuni: leghe a base di nichel, carburo di tungsteno, acciaio inossidabile 9Cr18Mov

Materiali di base: SACM645, SKD61, tedesco 8407-XW1 e altri acciai temprati completamente temprati

Vantaggi: Forte resistenza all'abrasione, adatto per riempitivi, materiali riciclati, fluoroplastiche e altri materiali difficili da lavorare

Costo: il prezzo iniziale è circa il 40% più alto, ma più economico nel lungo periodo

3. Materiali di lavorazione speciali: leghe ingegneristiche ad alta durezza (utilizzate per materiali di alta qualità come il PEEK)

Nella lavorazione di materiali plastici tecnici ad alte prestazioni come il PEEK (polietere etere chetone), sono richiesti materiali con elevatissima resistenza al calore, robustezza e resistenza al creep. Aziende come Zhejiang Huaye hanno sviluppato viti della serie HPT e cilindri bimetallici HK specificamente per il PEEK, impiegando speciali processi di trattamento termico per soddisfare i requisiti di un funzionamento stabile a lungo termine ad alte temperature di 160-230 °C.

Scenari applicabili: settore medico, aerospaziale, imballaggi elettronici di fascia alta e altri settori con requisiti estremamente rigorosi per le prestazioni delle pellicole.