Por que equiparmos parafuso e barril resistentes à corrosão para a extrusora de WPC?
O parafuso da extrusora WPC serve como transmissão do núcleo e componente plastificante do equipamento. Ele entra em contato diretamente com o material derretido do compósito de madeira plástico e suporta altas temperaturas e altas pressões. Sua resistência à corrosão é crucial para garantir operação estável, qualidade do produto e longevidade. Portanto, as extrusoras compostas de madeira-plástica de Yongte normalmente usam parafusos e barris feitos de materiais resistentes ao desgaste e resistentes à corrosão.
1. A corrosividade inerente de materiais compósitos de madeira plástica
As matérias-primas do compósito de madeira-plástica (WPC) contêm uma variedade de componentes que podem corroer o parafuso, que é a principal razão pela qual o parafuso precisa ser resistente à corrosão:
A fibra de madeira (como farinha de madeira, farinha de bambu e farinha de palha) contém inerentemente uma certa quantidade de ácidos orgânicos (como ácido acético, ácido fórmico e ácidos fenólicos produzidos pela degradação da lignina). Sob as altas temperaturas do processo de extrusão (normalmente 160-220 ° C), esses ácidos são ativados e liberados, entrando em contato diretamente com a superfície do parafuso. A exposição a longo prazo pode causar corrosão lenta do substrato de metal do parafuso, resultando em picada de superfície e descamação. Para melhorar a compatibilidade da fibra de madeira com a matriz plástica, alguns processos pré-trata a fibra de madeira (como tratamento de alcalina ou modificação do agente de acoplamento). Se o pré-tratamento não for bem limpo, substâncias alcalinas residuais (como hidróxido de sódio) ou grupos polares no agente de acoplamento podem reagir quimicamente com o metal do parafuso, acelerando a corrosão.
Para atender aos requisitos de desempenho para resistência climática, resistência ao envelhecimento e retardância da chama, os materiais plásticos de madeira geralmente incorporam vários aditivos, alguns dos quais são conhecidos por serem corrosivos:
Antioxidantes/estabilizadores de luz: alguns antioxidantes fenólicos e estabilizadores de luz de benzotriazol podem se decompor em altas temperaturas para produzir substâncias ácidas, o que pode corroer a superfície do parafuso.
Retardadores de chama: retardadores de chama halogenados comumente usados (como éter decabromodifenil) podem liberar quantidades de lixo de gás halogeneto de hidrogênio durante o processamento de alta temperatura. O halogeneto de hidrogênio é altamente corrosivo e pode reagir com os componentes da liga do parafuso (como cromo e níquel), danificando a camada de passivação na superfície do parafuso.
Encha: Alguns preenchimentos inorgânicos (como carbonato de cálcio e talco) contêm impurezas vestígios (como íons cloreto e íons sulfatos). Sob alta temperatura e pressão, essas impurezas podem criar um "ambiente corrosivo", exacerbando a corrosão ou a corrosão intergranular do parafuso.
Atualmente, o setor de WPC usa amplamente plásticos reciclados (como PE e PP). Esses materiais podem conter tinta de impressão residual, adesivos e impurezas de metal (como detritos de cobre e ferro). Solventes residuais em tintas (como ésteres e cetonas) podem reagir quimicamente com o metal no parafuso em altas temperaturas. Essas impurezas de metal podem formar um "efeito de micro-bateria" na lacuna entre o parafuso e o barril, desencadeando a corrosão eletroquímica e acelerando o desgaste na superfície do parafuso.
2. As condições de extrusão exacerbam o efeito sinérgico da corrosão e desgaste
As condições de alta temperatura, alta pressão e alto cisalhamento de extrusão de madeira plástica não apenas ativam as propriedades corrosivas do material, mas também amplificam os efeitos prejudiciais da corrosão no parafuso, criando um ciclo vicioso de "corrosão + desgaste":
As temperaturas de extrusão de madeira plástica geralmente variam de 160-220 ° C. Nessas temperaturas, a taxa de reação química entre os componentes ácidos e alcalinos no material e o metal do parafuso (geralmente a liga de 38crmoala) aumenta significativamente. De acordo com a cinética química, a taxa de reação aumenta aproximadamente 2-3 vezes para cada aumento de 10 ° C de temperatura. Isso significa que, sob condições sustentadas de alta temperatura, a camada passiva (como a camada de nitreto) na superfície do parafuso é mais rapidamente destruída, expondo o material base e corroendo rapidamente.
Para obter mistura uniforme e extrusão contínua de madeira e plástico, o parafuso deve fornecer pressão suficiente (normalmente 10-30 MPa) e força de cisalhamento. Sob alta pressão, o material fundido contendo componentes corrosivos adere firmemente à superfície do parafuso, acelerando a penetração do meio corrosivo no metal. Simultaneamente, as forças de cisalhamento altas raspam continuamente as áreas fracas da superfície do parafuso causadas pela corrosão, retirando rapidamente a camada de óxido e o material esfoliado, expondo um novo substrato e exacerbando ainda mais o processo de corrosão.
Se o processo de extrusão sofrer uma velocidade instável de alimentação ou parafuso flutuante, algum material poderá permanecer dentro do canal de parafuso. Esse material retido se degrada e carboniza a altas temperaturas, produzindo substâncias ainda mais corrosivas (como ácidos orgânicos e carbonetos de pequenas moléculas). Isso pode causar corrosão concentrada em áreas localizadas do parafuso, resultando em defeitos como ranhuras e poços profundos, impactando seriamente a eficiência de transmissão do parafuso e o desempenho de plastificação.
3. A resistência à corrosão é fundamental para garantir a vida do equipamento e a qualidade do produto.
A corrosão do parafuso não apenas reduz a vida útil do equipamento e aumenta os custos de manutenção, mas também afeta diretamente a qualidade dos produtos WPC. Isso se reflete em:
Se a resistência à corrosão de um parafuso for insuficiente, a corrosão e o desgaste da superfície normalmente reduzirão a capacidade de transmissão após 3-6 meses de uso, necessitando de tempo de inatividade e substituição do parafuso. O custo de fabricação de um único parafuso de extrusora WPC (diâmetro de 65-120 mm) pode atingir dezenas de milhares de yuan, e as substituições frequentes aumentam significativamente os custos de manutenção do equipamento. Os parafusos resistentes à corrosão (como aqueles com nitragem, revestimento cromado ou liga Hastelloy) podem prolongar sua vida útil para 1-2 anos, reduzindo significativamente os custos de inatividade e substituição.
A corrosão da superfície do parafuso altera a geometria do canal do parafuso (como altura de voo e inclinação), reduzindo o material que transmitia eficiência e tempo de residência desigual dentro do canal. Isso, por sua vez, pode levar a uma saída de extrusão flutuante e a plastificação desigual do material. Por exemplo, o picado na superfície do parafuso aumenta o atrito entre o material e o parafuso, levando potencialmente a superaquecimento e degradação localizados, afetando as propriedades mecânicas do produto final (como resistência à tração e resistência ao impacto).
A corrosão na superfície do parafuso pode produzir detritos metálicos ou flocos de óxido. Essas impurezas podem se misturar ao material WPC fundido, formando "impurezas" no produto. Para produtos WPC com altos requisitos estéticos, como pisos externos e painéis decorativos, essas impurezas podem levar diretamente à falha do produto. Para materiais decorativos interiores com requisitos exigentes, as impurezas de metal também podem afetar o desempenho ambiental do produto (por exemplo, migração de metais pesados), potencialmente violando os padrões da indústria (como GB/T 24137-2021 "Painéis compostos de madeira plástica").
Em resumo, a resistência à corrosão dos parafusos da extrusora WPC é um requisito de núcleo para abordar os componentes corrosivos dos materiais WPC, resistir a danos da alta temperatura e de alta pressão e garantir a operação estável do equipamento e a qualidade do produto. Portanto, a indústria geralmente aumenta a resistência à corrosão do parafuso através da seleção de material (como o aço de liga resistente à corrosão) e tratamento de superfície (como nitragem de gás e revestimento de PVD) para garantir a operação a longo prazo e estável do equipamento.
