Material- und Strukturparameter von Schnecke und Zylinder einer Blasfolienanlage
Die Schnecke eines Blasfolienextruders ist die Kernkomponente des Extrusionssystems und ihre Struktur beeinflusst direkt die Plastifizierqualität, die Extrusionsstabilität und die Folienuniformität. Eine typische Blasfolienextruder-Schnecke verwendet ein Einschneckendesign, das in drei funktionale Zonen unterteilt ist: die Zuführzone, die Kompressionszone und die Homogenisierungszone. Diese drei Zonen arbeiten zusammen, um die Feststoffförderung, die Schmelzplastifizierung und den Druckausgleich zu erreichen.
Futterzone Diese Zone befindet sich an der Vorderseite der Schnecke und hat einen relativ tiefen Schneckengang. Ihre Hauptfunktion besteht darin, Kunststoffgranulat stabil zu fördern. Die Steigung der Schnecke in dieser Zone ist relativ groß, um einen reibungslosen Materialeinzug zu gewährleisten und Verstopfungen oder Brückenbildung zu verhindern.
Druckzone Die Schneckengangtiefe nimmt allmählich ab, und die Kunststoffgranulate schmelzen durch mechanische Kompression und externe Erwärmung allmählich. Diese Zone ist entscheidend für den Übergang von der festen zur flüssigen Phase; das Verdichtungsverhältnis muss auf die Materialeigenschaften (z. B. LDPE, HDPE, PP) abgestimmt sein und liegt typischerweise zwischen 2,5:1 und 3,5:1.
Homogenisierungszone Dieser Abschnitt hat die flachste und konstanteste Schraubenkanalentiefe, die für die Homogenisierung der Schmelztemperatur und des Drucks zur Sicherstellung einer stabilen Extrusion verantwortlich ist. Dieser Abschnitt weist geringe Scherkräfte auf, wodurch Überhitzung und Degradation vermieden werden, was für eine gleichmäßige Foliendicke unerlässlich ist.
Moderne Hochleistungs-Blasfolienextruder verwenden typischerweise ein geschlitztes Schneckendesign (z. B. BM oder Barr-Typ), wobei Rippen im Verdichtungsbereich hinzugefügt werden, um das Feststoffbett physisch vom Schmelzebett zu isolieren, wodurch die Plastifizierungseffizienz verbessert und Schmelztemperatur schwankungen reduziert werden. Einige Maschinen sind auch mit Mischerelementen (z. B. Stiften oder Barriereblöcken) ausgestattet, um die Gleichmäßigkeit der Schmelzemischung zu verbessern, was sich besonders für Multilayer-Coextrusionen oder für die Zugabe von Masterbatches eignet. Darüber hinaus werden zur Verarbeitung von biologisch abbaubaren Materialien (z. B. PBAT und PLA) bei einigen Schnecken Hochgeschwindigkeits-Legierungsspritzgusstechnologie und wassergekühlte Ringdesigns eingesetzt, um die Verschleißfestigkeit und die Genauigkeit der Temperaturregelung zu verbessern.
Das Längen-Durchmesser-Verhältnis (L/D) einer Schnecke liegt typischerweise zwischen 20:1 und 30:1. Ein höheres L/D-Verhältnis ermöglicht eine vollständigere Plastifizierung und führt zu einer glatteren Folienoberfläche. Das Material besteht üblicherweise aus korrosionsbeständigem legiertem Stahl mit hoher Härte, ist präzisionsgefertigt und oberflächenbehandelt, was eine um 2-3 Mal längere Lebensdauer als bei herkömmlichen nitrierten Schnecken bietet.
Die Materialien für Schnecke und Zylinder Die Schneckenwellen von Blasfolienextrudern werden hauptsächlich nach den zu verarbeitenden Rohstoffen, der Betriebsumgebung und den Anforderungen an die Lebensdauer ausgewählt. Gängige Materialien lassen sich in drei Kategorien einteilen: hochwertige legierte Stähle, bimetallische Verbundwerkstoffe und spezielle technische Legierungen. Unter diesen ist die Legierung 38CrMoAlA derzeit die gebräuchlichste Wahl auf dem Markt.
- Hauptmaterial: 38CrMoAlA-Legierungsstahl (Nitrierstahl)
Dies ist das am weitesten verbreitete Material für Schnecken und Zylinder von Blasfolienmaschinen, das sich besonders gut für die Verarbeitung von Standardkunststoffen wie PE, PP, LDPE, HDPE und LLDPE eignet. Nach der Nitrierbehandlung kann die Oberflächenhärte dieses Materials HV950–1050 erreichen, bei einer Nitrierschichtdicke von 0,5–0,8 mm. Es kombiniert hohe Verschleißfestigkeit, Korrosionsbeständigkeit und gute Zähigkeit, was zu einer langen Lebensdauer und geringen Wartungskosten führt.
Vorteile: Hohe Kosteneffizienz, stabile Verarbeitung, geeignet für allgemeine Filmproduktionen.
Typische Anwendungen: Blasfolienmaschinen für Big Bags, Produktionslinien für Lebensmittelverpackungsfolien.
- Hochleistungswerkstoffe: Bimetall-Verbundstruktur (SACM645, SKD61 usw.) Für stark abrasive und korrosive Rohstoffe (wie z. B. solche, die mehr als 30% Kalziumkarbonat, Glasfaser, PVC, technische Kunststoffe oder Recyclingmaterialien enthalten) sind Bimetall-Schnecken die bevorzugte Wahl. Ihr Aufbau besteht aus einer äußeren, verschleißfesten Legierungsschicht und einer inneren, zähen Matrixschicht, wobei durch Hochtemperaturkalzinierung eine Verbindung auf molekularer Ebene erreicht wird. Ihre Lebensdauer kann das 2- bis 3-Fache derjenigen von gewöhnlichem nitriertem Stahl betragen, in Extremfällen sogar bis zum 35-Fachen.
Gängige Legierungsschichten: Nickellegierungen, Wolframkarbid, 9Cr18Mov rostfreier Stahl
Grundwerkstoffe: SACM645, SKD61, German 8407-XW1 und andere vollständig gehärtete Stähle
Vorteile: Hohe Abriebfestigkeit, geeignet für Füllstoffe, Recyclingmaterialien, Fluorpolymere und andere schwer zu verarbeitende Werkstoffe
Kosten: Der Anschaffungspreis liegt um etwa 40% höher, langfristig gesehen ist die Lösung jedoch wirtschaftlicher.
- Spezialbearbeitungsmaterialien: Hochharte technische Legierungen (für High-End-Materialien wie PEEK)
Bei der Verarbeitung von Hochleistungskunststoffen wie PEEK (Polyetheretherketon) sind Werkstoffe mit extrem hoher Hitzebeständigkeit, Festigkeit und Kriechfestigkeit erforderlich. Unternehmen wie Zhejiang Huaye haben speziell für PEEK Schnecken der HPT-Serie und HK-Bimetallzylinder entwickelt, bei denen spezielle Wärmebehandlungsverfahren zum Einsatz kommen, um die Anforderungen an einen langfristig stabilen Betrieb bei hohen Temperaturen von 160–230 °C zu erfüllen.
Anwendbare Szenarien: Medizin, Luft- und Raumfahrt, hochwertige elektronische Verpackungen und andere Bereiche mit extrem strengen Anforderungen an die Folienleistung.
