¿Pueden los barriles de tornillo cónico reducir el consumo de energía en las máquinas de moldeo por inyección?

Con el aumento de la demanda global de productos plásticos (tasa de crecimiento compuesto anual de más del 5%), el moldeo por inyección como tecnología de procesamiento central enfrenta desafíos severos: los datos de la Agencia Internacional de Energía muestran que las máquinas de moldeo de inyección tradicional representan más del 40% del consumo total de energía de la industria de procesamiento de plástico. Impulsado por el objetivo de "doble carbono", Barril de tornillo cónico La tecnología está desencadenando una revolución industrial del ahorro de energía y la reducción del consumo con su innovación de ingeniería única.
Las máquinas de moldeo de inyección tradicionales generalmente adoptan el diseño de tornillos paralelos, y su tasa de conversión de energía es de solo 35-45% (según el informe anual 2022 de la Asociación SPE). La principal pérdida de energía se concentra en:
Generación ineficaz de calor por cizallamiento: el surco de tornillo lineal causa una distribución desigual de la velocidad de corte del material, lo que requiere una compensación de calentamiento adicional
Residuos de consumo de energía de presión posterior: más del 30% del consumo de energía se usa para mantener la estabilidad de la presión de la masa fundida
Pérdida del ciclo sin carga: la fricción ineficaz en la etapa de no plasticización representa el 18.7%
El tornillo cónico ha logrado un avance importante a través del cambio gradual de la profundidad del surco del tornillo (relación de profundidad a diámetro de la sección de entrada a 0.3 → Sección de compresión 0.15) y la relación de compresión de geometría cónica (2.5-3.0: 1). Las simulaciones de dinámica de fluidos en el Laboratorio Nacional de Oak Ridge (ORNL) en los Estados Unidos muestran que este diseño aumenta el gradiente de presión de fusión de polímero en un 27%, aumenta la tasa de utilización del calor por cizallamiento al 82%y reduce significativamente la necesidad de calefacción externa.
De acuerdo con los datos de prueba reales de Engel en Alemania en 2023, en el procesamiento del mismo material PP:
Índice de consumo de energía: el consumo de energía por unidad de salida del tornillo cónico se reduce a 0.38 kWh/kg (0.51 kWh/kg para equipos tradicionales)
Eficiencia de control de temperatura: el rango de fluctuación de temperatura de fusión se reduce a ± 1.5 ℃ (tradicional ± 3.5 ℃)
Sistema de energía: la carga del servomotor se reduce en un 19%, y el costo de mantenimiento anual se reduce en un 32%
Tome la fábrica de piezas automotrices con una salida anual de 5,000 toneladas como ejemplo. Después de adoptar el sistema de tornillo cónico:
Ahorro anual de energía: 650,000kWh (equivalente a reducir 420 toneladas de emisiones de Co₂)
Período de recuperación de la inversión: 1.8 años (la parte de la prima del equipo se recupera a través de ahorros de facturas de electricidad)
Las características de compresión del tornillo cónico son particularmente adecuados para:
Ingeniería de plásticos: el ciclo de procesamiento PA66/GF30 se acorta en un 12%, y la tasa de rotura de la fibra de vidrio se reduce al 0.8%
Materiales biológicos: la eficiencia de plastificación del PLA aumenta en un 25%, y la precisión del control de la temperatura de degradación alcanza ± 0.8 ℃
Sistema de llenado alto: la uniformidad de dispersión del 40% de HDPE lleno de carbonato de calcio se incrementa al 98.2%
La tecnología patentada de Japan Meiki Manufacturing (JP2023-045678a) combina un tornillo doble cónico con un elemento de mezcla dinámico, que aumenta la estabilidad del índice de fusión de los materiales reciclados de PET en 3 veces, lo que impulsa directamente el costo de procesamiento de los plásticos reciclados en un 18%.