Почему мы экипируем устойчивый к коррозии винт и ствол для экструдера WPC?
Винт экструдера WPC служит сердечником и пластифицирующим компонентом оборудования. Он непосредственно контактирует с расплавленным материалом из древесного пластикового композита и выдерживает высокие температуры и высокие давления. Его коррозионная стойкость имеет решающее значение для обеспечения стабильной работы, качества продукции и долговечности. Следовательно, составные экструдеры Yongte, пластические, обычно используют винты и бочки, изготовленные из износостойких и коррозионных материалов.
1. Принужденная коррозов
Сырье из сырья пластикового композита (WPC) содержит множество компонентов, которые могут коррозировать винт, что является причиной основной причины, почему винт должен быть устойчив к коррозии:
Деревянное волокно (например, древесная мука, бамбуковая мука и соломенная мука) по своей природе содержит определенное количество органических кислот (таких как уксусная кислота, муравьиная кислота и фенольная кислота, продуцируемые деградацией лигнина). При высоких температурах процесса экструзии (обычно 160-220 ° C) эти кислоты активируются и высвобождаются, непосредственно связывая поверхность винта. Долгосрочное воздействие может вызвать медленную коррозию металлического субстрата винта, что приведет к поверхностной ямке и отслаиванию. Чтобы улучшить совместимость древесного волокна с пластиковой матрицей, некоторые процессы предварительно обрабатывают древесное волокно (например, модификация щелочной или модификации связующего агента). Если предварительная обработка не тщательно очищена, остаточные щелочные вещества (такие как гидроксид натрия) или полярные группы в агенте муфты могут химически реагировать с помощью винтового металла, ускоряющая коррозию.
Чтобы соответствовать требованиям к производительности для сопротивления погоды, сопротивления старения и задержки пламени, материалы для пластиковых изделий из древесины часто включают в себя различные добавки, некоторые из которых, как известно, являются коррозионными:
Антиоксиданты/световые стабилизаторы: некоторые фенольные антиоксиданты и бензотриазольные световые стабилизаторы могут разлагаться при высоких температурах с образованием кислых веществ, которые могут коррозировать поверхность винта.
Пламенные замедлители: обычно используемые галогенированные огнестойковые мерацветы (такие как депабромодифенил эфир) могут выделять трассировки газогалогенидного газа во время высокотемпературной обработки. Галогенид водорода очень коррозий и может реагировать с сплавными компонентами винта (такими как хром и никель), что повредило слой пассивации на поверхности винта.
Наполнители: некоторые неорганические наполнители (такие как карбонат кальция и тальк) содержат следовые примеси (такие как ионы хлорида и сульфатные ионы). При высокой температуре и давлении эти примеси могут создавать «коррозионную среду», усугубляющую ямку или межранальную коррозию винта.
Индустрия WPC в настоящее время широко использует переработанные пластмассы (например, PE и PP). Эти материалы могут содержать остаточные чернила печати, клей и металлоатфляции (такие как медь и железный мусор). Остаточные растворители в чернилах (таких как эфиры и кетоны) могут химически реагировать с металлом в винте при высоких температурах. Эти металлические примеси могут образовывать «эффект микро-батареи» в зазоре между винтом и стволом, запуская электрохимическую коррозию и ускоряющее износ на поверхности винта.
2. Условия экструзии усугубляют синергетический эффект коррозии и износа
Высокая температура, высокое давление и высокие условия сдвига из древесной пластической экструзии не только активируют коррозионные свойства материала, но и усиливают повреждающее влияние коррозии на винт, создавая порочный цикл «коррозии + износ»:
Температура древесной пластиковой экструзии обычно варьируется от 160-220 ° C. При этих температурах скорость химической реакции между кислыми и щелочными компонентами в материале и винтовым металлом (обычно 38 -мрмоаловый сплав) значительно увеличивается. Согласно химической кинетике, скорость реакции увеличивается примерно на 2-3 раза за каждые повышение температуры на 10 ° C. Это означает, что в условиях устойчивых высокотемпературных условий пассивный слой (такой как нитридный слой) на поверхности винта, быстрее разрушается, обнажая основной материал и быстро корродировать.
Для достижения равномерного смешивания и непрерывной экструзии деревянного порошка и пластика винт должен обеспечивать достаточное давление (обычно 10-30 МПа) и силу сдвига. При высоком давлении расплавленное материал, содержащий коррозийные компоненты плотно прилипает к поверхности винта, ускоряя проникновение коррозийной среды в метал. Одновременно силы с высоким сдвигом непрерывно вычеркивают слабые участки винта, вызванные коррозией, быстро убирая слой оксида и отшелушиваемый материал, обнажая свежий подложку и еще больше усугубляя процесс коррозии.
Если процесс экструзии испытывает нестабильную подачу или колеблющуюся скорость винта, некоторые материалы могут оставаться в винтовом канале. Этот сохраняемый материал разлагается и карбонизируется при высоких температурах, производя еще больше коррозионных веществ (таких как мелкомолекулярные органические кислоты и карбиды). Они могут вызвать концентрированную коррозию в локализованных областях винта, что приводит к дефектам, таким как глубокие канавки и ямы, серьезно влияя на эффективность передачи винта и производительность пластификации.
3. Коррозионная стойкость имеет основополагающее значение для обеспечения срока службы и качества продукции.
Коррозия винта не только сокращает срок службы оборудования и увеличивает затраты на техническое обслуживание, но также напрямую влияет на качество продуктов WPC. Это отражено в:
Если устойчивость к коррозии винта недостаточно, поверхностная коррозия и износ обычно снижают пропускную способность после 3-6 месяцев использования, что требует времени простоя и замены винта. Стоимость производства одного винта экструдера WPC (диаметр 65-120 мм) может достигать десятков тысяч юаней, а частые замены значительно увеличивают затраты на обслуживание оборудования. Устойчивые к коррозии винты (такие как винты с ниотчиками, хромированным покрытием или сплавом Hastelloy) могут продлить срок службы до 1-2 года, что значительно сокращает время простоя и замены замены.
Коррозия поверхности винта изменяет геометрию винтового канала (например, высота полета и высота), снижение эффективности материала и неравномерного времени пребывания в канале. Это, в свою очередь, может привести к колеблющейся выработке экструзии и неравномерной пластизации материала. Например, ячечка на поверхности винта увеличивает трение между материалом и винтом, что потенциально приводит к локализованному перегреву и деградации, влияя на механические свойства конечного продукта (например, прочность на растяжение и прочность на растяжение).
Коррозия на поверхности винта может производить металлический мусор или оксидные хлопья. Эти примеси могут смешиваться с расплавленным материалом WPC, в конечном итоге формируя «примеси» в продукте. Для продуктов WPC с высокими эстетическими требованиями, такими как наружные полы и декоративные панели, эти примеси могут непосредственно привести к сбою продукта. Для внутренних декоративных материалов с требовательными требованиями примеси металла также могут повлиять на экологические характеристики продукта (например, миграция тяжелых металлов), потенциально нарушающие отраслевые стандарты (такие как GB/T 24137-2021 «Составные панели с пластинкой древесины»).
Таким образом, коррозионное сопротивление винтов экструдеров WPC является основным требованием для решения коррозийных компонентов материалов WPC, сопротивления повреждению от высокотемпературных условий и условий высокого давления, а также обеспечения стабильного работы оборудования и качества продукта. Следовательно, промышленность обычно повышает коррозионную стойкость винта за счет выбора материала (например, устойчивой к коррозии из сплавной стали) и обработки поверхности (например, нитридировка газа и покрытие PVD), чтобы обеспечить долгосрочную и стабильную работу оборудования.
