De ce echipăm șurub și butoi rezistent la coroziune pentru extruder WPC?
Șurubul extruderului WPC servește ca componentă de transmisie a miezului și plasticizare a echipamentului. Contactează direct materialul topit al compozitului din lemn-plastic și rezistă la temperaturi ridicate și presiuni ridicate. Rezistența sa la coroziune este crucială pentru asigurarea funcționării stabile, a calității produsului și a longevității. Prin urmare, extruderile compozite din lemn din lemn de la Yongte folosesc de obicei șuruburi și butoaie din materiale rezistente la uzură și rezistente la coroziune.
1.. Corozivitatea inerentă a materialelor compozite din lemn-plastic
Materiile prime ale compozitului din lemn-plastic (WPC) conțin o varietate de componente care pot coroda șurubul, ceea ce este motivul pentru care șurubul trebuie să fie rezistent la coroziune:
Fibra de lemn (cum ar fi făina de lemn, făina de bambus și făina de paie) conțin în mod inerent o anumită cantitate de acizi organici (cum ar fi acidul acetic, acidul formic și acizii fenolici produși de degradarea ligninei). Sub temperaturile ridicate ale procesului de extrudare (de obicei 160-220 ° C), acești acizi sunt activați și eliberați, contactând direct suprafața șurubului. Expunerea pe termen lung poate provoca coroziune lentă a substratului metalic al șurubului, ceea ce duce la pittingul de suprafață și în flăcări. Pentru a îmbunătăți compatibilitatea fibrei de lemn cu matricea din plastic, unele procese pre-tratează fibra de lemn (cum ar fi tratamentul alcalin sau modificarea agentului de cuplare). Dacă pre-tratamentul nu este curățat bine, substanțele alcaline reziduale (cum ar fi hidroxidul de sodiu) sau grupele polare din agentul de cuplare pot reacționa chimic cu metalul cu șurub, accelerând coroziunea.
Pentru a îndeplini cerințele de performanță pentru rezistența meteorologică, rezistența la îmbătrânire și retardarea flăcării, materialele din lemn-plastic încorporează adesea diverși aditivi, unele dintre ele fiind cunoscute a fi corozive:
Antioxidanți/stabilizatori de lumină: Unii antioxidanți fenolici și stabilizatori de lumină de benzotriazol se pot descompune la temperaturi ridicate pentru a produce substanțe acide, care pot coroda suprafața șurubului.
Retardanții de flăcări: Retardanți cu flacără halogenate utilizate în mod obișnuit (cum ar fi eterul decabromodifenil) pot elibera cantități de gaz de gaz de hidrogen halogen în timpul procesării la temperaturi ridicate. Halogenul de hidrogen este extrem de coroziv și poate reacționa cu componentele din aliaj ale șurubului (cum ar fi cromul și nichelul), dăunând stratului de pasivare pe suprafața șurubului.
Umple: Unele umpluturi anorganice (cum ar fi carbonatul de calciu și talc) conțin impurități de urmă (cum ar fi ioni de clorură și ioni de sulfat). Sub temperaturi și presiune ridicată, aceste impurități pot crea un „mediu coroziv”, exacerbarea coroziunii sau coroziunii intergranulare a șurubului.
Industria WPC folosește în prezent pe scară largă materiale plastice reciclate (cum ar fi PE și PP). Aceste materiale pot conține cerneală de imprimare reziduală, adezivi și impurități metalice (cum ar fi resturile de cupru și fier). Solvenții reziduali în cerneluri (cum ar fi esteri și cetone) pot reacționa chimic cu metalul în șurub la temperaturi ridicate. Aceste impurități metalice pot forma un „efect de micro-baterie” în decalajul dintre șurub și butoi, declanșând coroziunea electrochimică și accelerarea uzurii pe suprafața șurubului.
2. Condițiile de extrudare agravează efectul sinergic al coroziunii și al uzurii
Temperatura ridicată, presiunea ridicată și condițiile de forfecare ridicate ale extrudării din lemn-plastic nu numai că activează proprietățile corozive ale materialului, dar amplifică și efectele dăunătoare ale coroziunii asupra șurubului, creând un ciclu vicios de „coroziune + uzură”:
Temperaturile de extrudare din lemn-plastic variază de obicei de la 160-220 ° C. La aceste temperaturi, rata de reacție chimică dintre componentele acide și alcaline din material și metalul cu șurub (în mod obișnuit aliaj 38crmoala) crește semnificativ. Conform cineticii chimice, rata de reacție crește de aproximativ 2-3 ori pentru fiecare creștere de 10 ° C a temperaturii. Aceasta înseamnă că în condiții de temperatură ridicată susținută, stratul pasiv (cum ar fi stratul de nitrură) de pe suprafața șurubului este mai rapid distrus, expunând materialul de bază și corodându -se rapid.
Pentru a obține amestecarea uniformă și extrudarea continuă a pulberii de lemn și a plasticului, șurubul trebuie să ofere presiune suficientă (de obicei 10-30 MPa) și forță de forfecare. Sub presiune ridicată, materialul topit care conține componente corozive aderă strâns la suprafața șurubului, accelerând penetrarea mediului coroziv în metal. Simultan, forțele de forfecare ridicate răzuiesc continuu zonele slabe ale suprafeței șurubului cauzate de coroziune, eliminând rapid stratul de oxid și materialul exfoliat, expunând substratul proaspăt și exacerbând în continuare procesul de coroziune.
Dacă procesul de extrudare se confruntă cu o alimentație instabilă sau cu viteza fluctuantă a șurubului, un anumit material poate rămâne în canalul șurubului. Acest material reținut se degradează și se carbonizează la temperaturi ridicate, producând și mai multe substanțe corozive (cum ar fi acizi organici cu molecule mici și carburi). Acestea pot provoca coroziune concentrată în zonele localizate ale șurubului, ceea ce duce la defecte precum caneluri adânci și gropi, care afectează serios eficiența transmiterii șurubului și performanța de plasticizare a șurubului.
3. Rezistența la coroziune este fundamentală pentru asigurarea duratei de viață a echipamentelor și a calității produselor.
Coroziunea înșurubată nu numai că scurtează durata de viață a echipamentului și crește costurile de întreținere, dar, de asemenea, are un impact direct asupra calității produselor WPC. Acest lucru se reflectă în:
Dacă rezistența la coroziune a unui șurub este insuficientă, coroziunea de suprafață și uzura vor reduce de obicei capacitatea de transmitere după 3-6 luni de utilizare, necesitând timpul de oprire și înlocuirea șurubului. Costul de fabricație al unui singur șurub de extruder WPC (diametrul de 65-120 mm) poate atinge zeci de mii de yuani, iar înlocuirile frecvente cresc semnificativ costurile de întreținere a echipamentelor. Șuruburile rezistente la coroziune (cum ar fi cele cu nitring, placare cromată sau aliaj de hastelloy) își pot prelungi durata de serviciu la 1-2 ani, reducând semnificativ costurile de oprire și înlocuirea.
Coroziunea suprafeței înșurubată modifică geometria canalului șurubului (cum ar fi înălțimea zborului și pasul), reducând materialul care transmite eficiență și timpul de ședere inegal în cadrul canalului. La rândul său, acest lucru poate duce la ieșirea de extrudare fluctuantă și la plastizarea inegală a materialelor. De exemplu, implicarea pe suprafața șurubului crește frecarea dintre material și șurub, ceea ce poate duce la supraîncălzire și degradare localizată, afectând proprietățile mecanice ale produsului final (cum ar fi rezistența la tracțiune și rezistența la impact).
Coroziunea pe suprafața șurubului poate produce resturi de metal sau fulgi de oxid. Aceste impurități se pot amesteca în materialul WPC topit, formând în cele din urmă „impurități” în produs. Pentru produsele WPC cu cerințe estetice ridicate, cum ar fi pardoseala exterioară și panourile decorative, aceste impurități pot duce direct la eșecul produsului. Pentru materialele decorative interioare cu cerințe solicitante, impuritățile metalice pot afecta, de asemenea, performanțele de mediu ale produsului (de exemplu, migrația metalelor grele), potențial încălcând standardele industriei (cum ar fi GB/T 24137-2021 „Panouri compuse din lemn-plastic”).
În rezumat, rezistența la coroziune a șuruburilor extruder WPC este o cerință de miez pentru abordarea componentelor corozive ale materialelor WPC, rezistând la daunele cauzate de condițiile de temperatură înaltă și de înaltă presiune și asigurarea funcționării echipamentelor stabile și a calității produsului. Prin urmare, industria îmbunătățește de obicei rezistența la coroziune a șurubului prin selecția materialelor (cum ar fi oțelul din aliaj rezistent la coroziune) și tratarea suprafeței (cum ar fi nitrurile de gaz și acoperirea PVD) pentru a asigura funcționarea pe termen lung și stabilă a echipamentului.
