Промышленные технологии
8 (800) 333-69-48

Улучшенное качество изделий и значительная экономия при помощи смешивающих сопел

Хорошо известным фактом является то, что статические смесители, называемые смешивающими соплами, помогают избежать появления цветных разводов и подтеков на изделии при литье под давлением. Но менее известным является то, что такие сопла могут быть использованы для решения множества других проблем, связанных с качеством изделия, улучшением стабильности процесса литья и уменьшением стоимости производства.

Данная статья предоставит вам общую информацию, ознакомит со всеми возможностями и с наиболее важными аспектами, связанными со смешивающими соплами:

Установка и принцип работы

В инжекционно-литьевых машинах смешивание материала и добавок, например, таких как мастербатчи (суперконцентраты добавок к полимерам для их окрашивания), происходит в материальной паре во время плавления. За последние годы дизайн шнеков и система контроля управления были улучшены и доработаны для того, чтобы оптимизировать и ускорить это процесс настолько, насколько это возможно.

Однако в силу того, что литье под давлением — это прерывистый процесс, время пребывания расплава в материальном цилиндре неравномерно. Кроме того, материальная пара должна нагреваться очень сильно с внешней стороны, чтобы расплавить пластик так быстро, насколько это возможно. Эти два эффекта приводят к неравномерным температурам в расплаве как по поперечному сечению, так и по всему ходу впрыска. Нестабильность температур способствует неравномерной вязкости расплава материала и неравномерной скорости расплава.

Эти две причины являются первостепенными для использования смешивающего сопла. На рисунках ниже показаны примеры сопел со статичными смесителями внутри.

 

Схема сопла со статичным смесителем

 

Сопло со статичным смесителем в разбореСмешивающие сопла

Сопла, оснащенные статичными миксерами, стабилизируют температуру, вязкость расплава и скорость потока на протяжении всего цикла литья.

Ниже на рисунке показаны температурные колебания при использовании обычного сопла и специального смешивающего сопла.

График температурных колебаний при использовании обычного и смешивающего сопел

Проблемы качества литья, которые можно решить с помощью смешивающего сопла

Многие проблемы качества при литье под давлением связаны с неравномерной температурой, вязкостью и скоростью расплава. Поэтому устранение этих недочётов при достижении однородности параметров расплава может помочь в получении более качественного и точного литья без таких нежелательных дефектов, как тусклость и неравномерность глянца. Слабые места, образованные неравномерным потоком расплавленного материала, могут быть значительно уменьшены при использовании смешивающего сопла.

Уменьшение неравномерности потока расплавленного материала при использовании смешивающего сопла

Хорошо известным фактом стало то, что при использовании смешивающего сопла можно решить проблему появления цветовых подтеков. Рисунок демонстрирует цветовые подтеки и разводы, которые распространяются по изделию от места впрыска. На изделии, расположенном справа, данные дефекты удалось устранить при помощи смешивающего сопла.

Устранение возможности подтеков при помощи смешивающего сопла

Как мы видим, смешивающее сопло — это отличный помощник в решении различных проблем, связанных с литьем под давлением, с улучшением качества изделий и с уменьшением затрат на производство.

Экономия на суперконцентратах

Сегодня все больше и больше переработчиков пластмасс используют прямую окраску с помощью твердых или жидких красителей, чтобы снизить затраты на первичный материал и увеличить гибкость производства. Однако не всегда получается получить стабильный и равномерный оттенок, потому что конечный результат зависит от условий литья, таких как температура плавления, противодавление, скорость вращения шнека, и самого устройства, распределяющего краситель. Точная и постоянная весовая или объемная система дозирования цвета в сочетании со смешивающим соплом является идеальным решением для этой задачи.

Смешивающее сопло гарантирует получение стабильного и равномерного оттенка, независимо от типа инжекционно-литьевой машины и параметров литья. Кроме того, необходимо отметить, что расход добавок и жидких красителей может быть снижен на 15–25%, в зависимости от типа цвета и его применения. Это происходит благодаря эффективному распределению сгустков красителя и равномерному распределению частиц красителя.

Энергосбережение и уменьшение времени цикла

В зависимости от вида полимера и типа изделия, температура плавления может быть снижена при использовании смешивающего сопла, потому что уменьшение температурных колебаний при расплаве — это одна из его способностей. Возможная корректировка в 10 °C повышает энергосбережение за счет более короткого времени охлаждения и уменьшения всего времени цикла, которое в конечном счете зависит от вида изделия. Например, производя контейнер массой в 2,5 кг из полипропилена, можно уменьшить время цикла со 120 секунд до 110 секунд при уменьшении температуры плавления.

Шнек для улучшенного смешивания или смешивающее сопло?

Появление цветовых подтеков во время литья может быть уменьшено за счет увеличения противодавления и за счет использования высококачественных красителей. Однако очевидно то, что это неэкономичный способ, т. к. более качественные суперконцентраты красителей имеют высокую стоимость, а срок службы шнека при таком постоянном режиме литья уменьшается. Может ли в таком случае шнек для улучшенного смешивания материала решить данную проблему? В некоторой степени да, но при сравнении со специальным разработанным смешивающим соплом выясняются видимые недостатки этого способа. Смешивающая способность специального шнека зависит от привода, вращающего шнек, и от противодавления. Несмотря на высокую скорость рассекания, нельзя сказать, что шнек улучшенного смешивания достаточно эффективно разбивает сгустки красителя, так как сам процесс рассекания недостаточно равномерен. Использование части шнека для решения задач по улучшению смешивания всегда является просто компромиссом, поскольку на процесс пластификации остается меньшая, чем в классическом варианте, длина шнека. И наконец, последнее по порядку, но не по значимости: установка смешивающего сопла — это более быстрый и менее затратный процесс, чем установка нового шнека.

Принципиальная важность правильного дизайна и геометрии смешивающего сопла

Существует несколько примеров, когда смешивающее сопло не может помочь улучшить процесс литья: смешивающее сопло не может компенсировать некачественную и неравномерную работу устройства распределения красителей. Правильный дизайн и размеры смешивающего сопла — это критически важные параметры для достижения максимальной пользы от его использования.

Размер инжекционно-литьевой машины, усилие смыкания, тип полимера имеют значительное влияние на дизайн смешивающего сопла. Плохо спроектированный конструктив и плохо разработанная геометрия смешивающего сопла повлечет за собой только частичное решение проблем. Кроме того, из-за неправильного дизайна падение давления может быть слишком большим или полимер может накапливаться внутри смешивающего сопла и начинать разлагаться. Правильно разработанное смешивающее сопло не допускает перепад давления больше чем на 10–15%.

Работа смешивающего сопла

Геометрия смешивающего сопла оказывает очень важное влияние на качество выполнения поставленных задач. Для получения хорошего результата необходимо равномерное смешивание по всему периметру, при очень короткой рабочей длине сопла, а также для хорошего результата важна минимальная потеря давления. Единожды разработанный дизайн не сможет способствовать получению результата при разных условиях применения. Неправильная геометрия или неудачный дизайн смешивающего сопла приводит к неудовлетворительным результатам, что зачастую и преподносят как основную проблему смешивающих сопел.

Очистка смешивающих сопел

Предполагается, что смешивающие сопла склонны к накоплению материала внутри корпуса и что их очень сложно очищать. Но на самом деле это не так, если сопло имеет правильную геометрию, соответствует допускам и эксплуатируется согласно требованиям.

Хорошо спроектированное смешивающее сопло не нужно снимать, для того чтобы очистить. Очистка происходит прямо на линии, то есть при помощи нового полимера вычищаются остатки старого.

Рисунок выше демонстрирует результат теста по очистке смешивающего сопла. Мы видим, что достаточно всего 3 раза прогнать необходимый для очистки объем материала, чтобы полностью очистить устройство смешивания. Это гораздо проще, чем очистка пустых секций цилиндра или чем очистка шнека.

Значение качества стали

Во время цикла литья смешивающее сопло испытывает на себе огромное механическое воздействие. Смешивающее сопло должно непрерывно выдерживать на себе переменное давление, достигающее 100 бар (1500 фунтов на кв. дюйм). Такая непростая задача может быть выполнена, только если смешивающее сопло хорошо и грамотно спроектировано и изготовлено из качественной стали. Непрерывность процесса — это важный аспект. Но при использовании качественного и грамотно спроектированного сопла и при соблюдении инструкций запасные части не потребуются. Даже если в процессе литья используется материал, содержащий абразивные наполнители, например, такие как стекло, высококачественное смешивающее сопло прослужит долгие годы.

Заключение

Смешивающие сопла делают процесс производства более стабильным, уменьшают потребление суперконцентратов красителей, увеличивают возможности при литье под давлением. Множество существующих проблем качества могут быть решены легко, быстро и экономично с помощью смешивающих сопел. Грамотный совет от экспертов по смешиванию гарантирует выбор правильного смешивающего сопла, подходящего под ваши условия производства.


Оставьте заявку для консультации с менеджером
Заполните поле телефон


Наверх