압출 냉각에 대해 알고 싶었던 모든 것

앨런 그리프 | 2023년 1월 12일

이번 달 압출 컬럼은 1월에 어울리는 차가운 정도입니다. 압출에서는 종종 춥고 습한데, 올해는 더욱 적절합니다.

열가소성 수지를 압출할 수 있을 만큼 부드럽게 만들려면 가열해야 합니다. 열가소성 수지의 경우 열가소성 수지입니다. 더 나아가기 전에 두 가지 사항을 분명히 짚고 넘어가겠습니다.

첫 번째,열은 에너지의 한 형태이다 , 그래서 계산하고 측정할 수 있습니다. 에너지는 다양한 형태를 갖고 있지만 나타나거나 사라지지 않습니다. 마법은 없습니다. 칼로리는 물 1g을 1°C 높이는 열량으로 측정할 수 있습니다. 이는 작은 양이므로 1000소칼로리를 나타내기 위해 대문자(칼로리(Cal) 또는 칼로리(Kal 또는 Kcal))를 사용하는 것이 일반적입니다. 줄을 사용하는 경우: 4.2줄 = 1칼로리.

숫자는 오랫동안 알려져 왔지만 계산이 바람직하지 않은 경우에는 때때로 무시되거나 기피됩니다. 음식의 칼로리를 계산하고 싶지 않은 사람들도 마찬가지입니다. 이는 비과학적이지만 맛과 '자유'와 같은 식사의 다른 즐거움을 '녹색이면 몸에 좋다'와 같은 충동과 이미지를 따르도록 허용합니다. "

우리 과학자들은 칼로리를 계산하더라도 음식을 즐길 수 있습니다. 지방이나 기름은 9Kcal/g, 단백질과 탄수화물(전분, 설탕)은 4Kcal/g(소화되고 이용 가능한 경우)입니다. 그렇습니다. 지방은 에너지원으로서의 영양소이고 단백질은 전분 및 설탕과 동일하지만 대중의 이미지는 그렇지 않다고 말합니다. 물(80%는 고기이고 야채는 가변적임)도 건강에 좋지만 에너지원은 아닙니다. 따라서 그것은 중요하지 않습니다. 인터넷과 식품 라벨에는 이러한 정보가 가득하지만, 이는 그램당 단위이므로 얼마나 먹는지가 중요하다는 점을 기억하세요. 약 30그램 = 1온스, 454그램 = 1파운드이므로 그램 때문에 멈추지 마세요.

두 번째로 명확하게 알아야 할 항목은온도계 . C와 F를 모두 말해야 하며, 게이지나 데이터 포인트가 있으면 단위가 무엇인지 알아야 합니다. 쉽습니다. 5°C = 9°F이고 0°C는 32°F입니다(물은 얼고 얼음으로 변하며 동일한 분자이지만 조직화된 구조입니다). 화씨(F)는 1717년에 온도계를 발명했지만 섭씨(C)는 미국의 해수면과 마찬가지로 스웨덴 해변의 물이 어는 것과 끓는 것을 기초로 했습니다(고도에 따라 다르지만 그는 그것을 몰랐습니다).

플라스틱으로 돌아갑니다. 냉각을 이해하려면 가열을 이해해야 합니다. 냉각이라는 것은 없습니다. 냉각은 에너지 제거를 의미합니다. 저밀도 폴리에틸렌(LDPE) 2.2lb(1kg)를 실온 25°C(73°F)에서 압출 온도 210°C(410°F)까지 가열하는 데 약 138Kcal(0.16kWhr)이 소요됩니다. ). 이는 파운드당 약 0.61Kcal입니다. 이 수치는 이상적이지만 실제 세계에서는 실제 손실이 있습니다. 다른 정보가 없으면 이것의 두 배가 필요하다고 가정합니다. 일반적으로 비용에 대해 걱정하기에는 아직 너무 적지만 과열에 대해서는 그렇지 않습니다.

이 에너지의 대부분은 마찰을 극복하여 끈적끈적한 용융물에서 스크류를 앞으로 움직일 때 모터에서 나옵니다. 일부는 다이 히터와 PET 및 나일론과 같은 고온 플라스틱용 배럴 히터에서 나옵니다. 이 수치에는 온도 상승과 결정화도 파괴가 모두 포함되는데, 이는 LDPE의 경우 약 40%입니다.

인터넷에서도 그런 자료를 찾기가 어렵습니다. 저는 Rao & O'Brien(Hanser, 1998)을 사용하고 있으며 고분자 과학자들은 다른 원인을 알고 있지만 대부분의 기계는 충분한 열을 추가할 수 있기 때문에 압출업체에서는 이에 대해 크게 걱정하지 않습니다. 그러나 대부분의 열은 배럴 히터에서 나온다는 일반적인 오해를 불러일으킵니다. 배럴 히터는 히터와 공랭식 또는 수냉식으로 모두 조절하는 온도이기 때문입니다.

그러나 배럴 열의 두드러진 현상은 위에서 언급한 것처럼 매우 작은 기계 또는 느리게 작동하는 기계, 일부 압출 코팅, 일부 트윈 및 고온 폴리머에만 적용됩니다. 히터는 시동에 필요하며 물건을 안정적으로 유지하는 데 유용하지만 일반적으로 주요 열원은 아닙니다. 배럴 후면 온도는 또 다른 이유로 중요합니다. 첫 번째 구역의 배럴 벽에서 펠릿 미끄러짐을 제어하여 유입/출력 속도를 제어합니다.

그루브 배럴 압출기는 고밀도(HD) PE에 자주 사용되는 중요한 특수 사례입니다. 가지고 있는 경우 작동 방식에 대해 자세히 알아보세요. 첫 번째 구역은 수냉식으로 되어 있어 달라붙거나 녹는 것을 방지합니다. 일반 배럴의 경우에도 공급 입구 통로에 달라붙는 것을 방지하기 위해 냉각이 있을 수 있지만 홈이 없으면 이는 거의 엄격하게 제어되지 않습니다.