وقتی صحبت از اکستروژن لوله پلاستیکی می شود، این 11 اصل اساسی باید رعایت شود!

Ningbo Fangli Technology Co., Ltd.یک استسازنده تجهیزات مکانیکیبا نزدیک به 30 سال تجربه ازتجهیزات اکستروژن لوله پلاستیکی, حفاظت از محیط زیست جدید و تجهیزات جدید مواد. از زمان تأسیس Fangli بر اساس خواسته های کاربر توسعه یافته است. از طریق بهبود مستمر، تحقیق و توسعه مستقل در زمینه فناوری اصلی و هضم و جذب فناوری پیشرفته و سایر ابزارها، ما توسعه داده ایم.خط اکستروژن لوله پی وی سی, خط اکستروژن لوله PP-R, Ningbo Fangli Technology Co., Ltd.که توسط وزارت ساختمان چین برای جایگزینی محصولات وارداتی توصیه شده بود. ما عنوان "برند درجه یک در استان ژجیانگ" را به دست آورده ایم.

01  Mاصول مکانیکی

مکانیسم اصلی اکستروژن بسیار ساده است - یک پیچ در بشکه می چرخد ​​و پلاستیک را به جلو هل می دهد. پیچ در واقع یک سطح یا شیب شیب دار است که در اطراف لایه مرکزی قرار می گیرد. هدف آن افزایش فشار به منظور غلبه بر مقاومت بیشتر است. برای یکاکسترودرسه نوع مقاومت وجود دارد که باید بر آنها غلبه کرد: اصطکاک ذرات جامد (تغذیه) در برابر دیواره بشکه و اصطکاک متقابل آنها در طی چند دور اول پیچ (منطقه تغذیه). چسبندگی مذاب به دیواره بشکه؛ و مقاومت لجستیکی درون مذاب در حالی که به جلو رانده می شود.

نیوتن زمانی توضیح داد که اگر جسمی در جهت معینی حرکت نکند، نیروهای وارد بر آن جسم در آن جهت متعادل می شوند. یک پیچ در جهت محوری حرکت نمی کند، اگرچه ممکن است به صورت جانبی و به سرعت در نزدیکی محیط بچرخد. بنابراین، نیروی محوری روی پیچ متعادل است و اگر یک رانش بزرگ به جلو بر روی مذاب پلاستیک وارد کند، نیروی رانش به سمت عقب نیز برابر روی جسم وارد می‌کند. در این مورد، رانشی که اعمال می کند روی یاتاقان پشت ورودی است - یاتاقان رانش.

بیشتر پیچ‌ها، رزوه‌های سمت راست هستند، مانند پیچ‌ها و پیچ‌هایی که در نجاری و ماشین‌آلات استفاده می‌شوند. اگر از پشت به آن نگاه کنید، چرخش معکوس دارند زیرا سعی می کنند تا جایی که می توانند از بشکه خارج شوند. در برخیاکسترودرهای دو مارپیچ، دو پیچ به سمت عقب می چرخند و در هر دو بشکه از یکدیگر عبور می کنند، بنابراین یکی باید راست دست و دیگری چپ دست باشد. در سایر پیچ های دوقلوی مسدود شده، دو پیچ در یک جهت می چرخند و بنابراین باید جهت یکسانی داشته باشند. با این حال، در هر دو مورد، یاتاقان‌های رانشی وجود دارند که نیروی رو به عقب را جذب می‌کنند و اصل نیوتن همچنان اعمال می‌شود.

02  اصل حرارتی

پلاستیک های اکسترود شونده ترموپلاستیک هستند - وقتی گرم می شوند ذوب می شوند و وقتی سرد می شوند دوباره جامد می شوند. گرمای ذوب پلاستیک از کجا می آید؟ پیش گرم کردن خوراک و بخاری های بشکه/قالب ممکن است در راه اندازی نقش داشته باشند و مهم هستند، اما انرژی ورودی موتور - گرمای اصطکاکی تولید شده در بشکه هنگامی که موتور پیچ را در برابر مقاومت مذاب چسبناک می چرخاند - مهم ترین منبع گرما برای همه پلاستیک ها است، به جز سیستم های کوچک، پیچ های کم سرعت، کاربردهای پلاستیکی با دمای مذاب بالا.

برای تمام عملیات های دیگر، مهم است که بدانیم بخاری بشکه منبع اصلی گرما در عملیات نیست و بنابراین نقش کمتری در اکستروژن نسبت به آنچه انتظار داریم بازی می کند (به اصل 11 مراجعه کنید). دمای بشکه عقب همچنان ممکن است مهم باشد زیرا بر درگیری یا سرعت انتقال مواد جامد در خوراک تأثیر می گذارد. دمای قالب و قالب معمولاً باید دمای مذاب مورد نظر یا نزدیک به آن باشد، مگر اینکه برای هدف خاصی مانند لاک زدن، توزیع سیال یا کنترل فشار استفاده شوند.

03  اصل کاهش سرعت

در اکثراکسترودرها، سرعت پیچ با تنظیم دور موتور تغییر می کند. موتور معمولاً با سرعت کامل حدود 1750 دور در دقیقه می چرخد، اما این سرعت برای پیچ اکسترودر بسیار سریع است. اگر با چنین سرعتی بچرخد، گرمای اصطکاکی بیش از حد تولید می‌شود و زمان نگهداری پلاستیک برای تهیه مذاب همگن و خوب مخلوط شده بسیار کوتاه است. نسبت کاهش معمولی بین 10:1 و 20:1 است. مرحله اول می تواند چرخ دنده یا مجموعه قرقره باشد، اما مرحله دوم تمام چرخ دنده است و پیچ در مرکز آخرین چرخ دنده بزرگ قرار می گیرد.

در برخی از ماشین های آهسته (مانندپیچ دوقلو برای UPVC) ممکن است 3 مرحله کاهش سرعت وجود داشته باشد و حداکثر سرعت ممکن است تا 30 دور در دقیقه یا کمتر باشد (نسبت 60:1). از طرف دیگر، برخی از پیچ‌های دوقلوی بسیار طولانی که برای مخلوط کردن استفاده می‌شوند، می‌توانند با سرعت 600 دور در دقیقه یا سریع‌تر کار کنند و بنابراین به سرعت کاهش سرعت بسیار پایین و همچنین خنک‌سازی عمیق زیادی نیاز دارند.

گاهی اوقات نرخ کاهش سرعت به اشتباه با کار مطابقت داده می شود - انرژی زیادی برای استفاده وجود دارد - و می توان یک بلوک قرقره بین موتور و اولین مرحله کاهش سرعت تغییر حداکثر سرعت اضافه کرد. این یا سرعت پیچ را فراتر از حد قبلی افزایش می دهد یا حداکثر سرعت را کاهش می دهد که به سیستم اجازه می دهد با درصد بیشتری از حداکثر سرعت کار کند. این باعث افزایش انرژی موجود، کاهش آمپر و جلوگیری از مشکلات موتور می شود. در هر دو مورد، خروجی ممکن است بسته به ماده و نیازهای خنک کننده آن افزایش یابد.

04  تغذیه در مایع خنک کننده

اکستروژن عبارت است از انتقال انرژی از یک موتور - گاهی یک بخاری - به پلاستیک سرد و در نتیجه تبدیل آن از جامد به مذاب. خوراک ورودی سردتر از سطوح بشکه و پیچ در ناحیه تغذیه است. با این حال، سطح بشکه در منطقه تغذیه تقریباً همیشه بالاتر از محدوده ذوب پلاستیک است. با تماس با ذرات تغذیه خنک می شود، اما گرما با انتقال حرارت از قسمت جلویی داغ به انتهای پشتی و با حرارت دادن کنترل شده حفظ می شود. حتی زمانی که گرمای انتهای جلو توسط اصطکاک چسبناک نگه داشته می شود و نیازی به ورودی گرمای کارتریج نیست، ممکن است لازم باشد بخاری عقب را روشن کنید. مهمترین استثناء کارتریج تغذیه اسلات است که تقریباً منحصراً برای HDPE است.

سطح ریشه پیچ نیز توسط تغذیه و آدیاباتیک از دیواره بشکه توسط ذرات خوراک پلاستیکی (و هوای بین ذرات) خنک می شود. اگر پیچ به طور ناگهانی متوقف شود، تغذیه نیز متوقف می شود و سطح پیچ در ناحیه تغذیه داغ تر می شود، زیرا گرما از قسمت جلویی داغ تر به سمت عقب حرکت می کند. این می تواند باعث چسبیدن یا پل زدن ذرات در ریشه شود.

05  خوراک روی بشکه چسبانده می شود یا روی پیچ می لغزد

به منظور به حداکثر رساندن انتقال ذرات جامد در منطقه تغذیه بشکه صاف یک اکسترودر تک پیچ، ذرات باید به بشکه بچسبند و روی پیچ بلغزند. اگر گلوله ها به ریشه پیچ بچسبند، چیزی برای جدا کردن آنها وجود ندارد. حجم کانال و حجم ورودی مواد جامد کاهش می یابد. دلیل دیگر چسبندگی ضعیف در ریشه این است که پلاستیک ممکن است در اینجا متراکم شود و ژل و ذرات آلوده کننده مشابه تولید کند یا به طور متناوب با تغییر سرعت خروجی بچسبد و شکسته شود.

بیشتر پلاستیک ها به طور طبیعی روی ریشه می لغزند زیرا وقتی وارد می شوند سرد هستند و اصطکاک هنوز ریشه را به همان میزان حرارت دیواره بشکه گرم نکرده است. برخی از مواد بیشتر از سایرین به چسبندگی می‌رسند: PVC بسیار پلاستیسیته، PET آمورف، و کوپلیمرهای پلی اولفین خاص با خاصیت چسبندگی که برای استفاده نهایی مطلوب هستند.

برای بشکه لازم است پلاستیک بچسبد تا بتوان آن را خراش داد و توسط نخ پیچ به جلو هل داد. باید ضریب اصطکاک بالایی بین ذرات و بشکه وجود داشته باشد که به نوبه خود به شدت تحت تأثیر دمای بشکه عقب است. اگر ذرات نچسبند، فقط در جای خود می چرخند و به جلو حرکت نمی کنند - به همین دلیل تغذیه صاف بد است.

اصطکاک سطحی تنها عامل موثر بر تغذیه نیست. بسیاری از ذرات هرگز با سیلندر یا ریشه پیچ در تماس نیستند، بنابراین باید اصطکاک و پیوند مکانیکی ویسکوزیته در داخل ذرات وجود داشته باشد.

اصطکاک سطحی تنها عامل موثر بر خوراک نیست. بسیاری از ذرات هرگز به بشکه یا ریشه پیچ برخورد نمی کنند، بنابراین باید اصطکاک و مکانیکی و ویسکوزیته درون گرانول وجود داشته باشد.

سیلندر شیاردار یک مورد خاص است. شیار در قسمت تغذیه قرار دارد که از نظر حرارتی عایق شده و از بقیه سیلندر عمیقاً با آب خنک می شود. نخ ذرات را به داخل شیار هل می دهد و در فاصله نسبتاً کوتاهی فشار بالایی ایجاد می کند. این باعث افزایش تحمل گاز برای سرعت‌های پایین‌تر پیچ با خروجی یکسان می‌شود و در نتیجه گرمای اصطکاکی تولید شده در قسمت جلویی و دمای مذاب پایین‌تر می‌شود. این ممکن است به این معنی باشد که خنک‌سازی تولید سریع‌تر را در خطوط تولید فیلم دمیده محدود می‌کند. این شیار مخصوصاً برای HDPE مناسب است که علاوه بر پلاستیک پرفلورینه، صاف ترین پلاستیک معمولی است.

06  بالاترین هزینه مواد

در برخی موارد، هزینه‌های مواد می‌تواند 80 درصد هزینه‌های تولید را تشکیل دهد - بیش از مجموع همه عوامل دیگر - به جز چند محصول با کیفیت و بسته‌بندی خاص، مانند کاتترهای پزشکی. این اصل به طور طبیعی به دو نتیجه منتهی می‌شود: پردازنده‌ها باید تا حد امکان از ضایعات و ضایعات مجدداً برای جایگزینی مواد خام استفاده کنند و برای جلوگیری از انحراف از ضخامت هدف و مشکلات محصول، به شدت به تلورانس‌ها پایبند باشند.

07  هزینه های انرژی نسبتاً بی اهمیت است

اگرچه جذابیت و مشکلات واقعی یک کارخانه در حد افزایش هزینه های انرژی است، اما انرژی مورد نیاز برای راه اندازی یک اکسترودر هنوز بخش کوچکی از هزینه کل تولید است. وضعیت همیشه اینگونه است زیرا هزینه مواد بسیار بالا است و اکسترودر یک سیستم موثر است. اگر انرژی بیش از حد وارد شود، پلاستیک به سرعت بسیار داغ می شود و نمی تواند به درستی پردازش شود.

08 فشار انتهای پیچ بسیار مهم است

این فشار منعکس کننده مقاومت تمام اجسام پایین دست پیچ است: صفحه فیلتر و صفحه سنگ شکن آلودگی، لوله نوار نقاله آداپتور، همزن ثابت (در صورت وجود) و خود قالب. این نه تنها به هندسه این اجزا بستگی دارد، بلکه به دمای سیستم نیز بستگی دارد، که به نوبه خود بر ویسکوزیته رزین و سرعت توان تأثیر می گذارد. این به طراحی پیچ متکی نیست، مگر زمانی که بر دما، ویسکوزیته و توان عملیاتی تأثیر می گذارد. به دلایل ایمنی، اندازه گیری دما مهم است - اگر بیش از حد بالا باشد، سر قالب و قالب ممکن است منفجر شود و به پرسنل یا ماشین های مجاور آسیب برساند.

فشار برای هم زدن، به ویژه در ناحیه نهایی (منطقه اندازه گیری) یک سیستم تک پیچ مفید است. با این حال، فشار بالا همچنین به این معنی است که موتور به انرژی بیشتری نیاز دارد - بنابراین دمای مذاب بالاتر است - که می تواند حد فشار را مشخص کند. در یک سیستم دو پیچ، قفل شدن دو پیچ یک همزن موثرتر است، بنابراین برای این منظور نیازی به فشار نیست.

هنگام ساخت اجزای توخالی، مانند لوله‌هایی که با استفاده از قالب‌های عنکبوتی با براکت‌هایی برای موقعیت‌یابی هسته ساخته می‌شوند، باید فشار بالایی در داخل قالب ایجاد شود تا به ترکیب لجستیک مجزا کمک کند. در غیر این صورت ممکن است محصول در امتداد خط جوش ضعیف شده و در حین استفاده با مشکل مواجه شود.

09  خروجی

جابجایی رزوه آخر را جریان عادی می نامند که فقط به هندسه پیچ، سرعت پیچ و چگالی مذاب بستگی دارد. توسط لجستیک فشار تنظیم می شود، که در واقع شامل اثر مقاومت کاهش خروجی (که با بالاترین فشار نشان داده می شود) و هر اثر بیش از بایت در تغذیه افزایش خروجی را شامل می شود. نشتی روی نخ ممکن است در هر دو جهت باشد.

هنگام ساخت اجزای توخالی، مانند لوله‌هایی که با استفاده از قالب‌های عنکبوتی با براکت‌هایی برای موقعیت‌یابی هسته ساخته می‌شوند، باید فشار بالایی در داخل قالب ایجاد شود تا به ترکیب لجستیک مجزا کمک کند. در غیر این صورت ممکن است محصول در امتداد خط جوش ضعیف شده و در حین استفاده با مشکل مواجه شود.

10  نرخ برش نقش مهمی در ویسکوزیته دارد

همه پلاستیک‌های معمولی دارای مشخصه کاهش نیروی برشی هستند، به این معنی که با حرکت سریع‌تر و سریع‌تر پلاستیک، ویسکوزیته کاهش می‌یابد. تأثیر برخی از پلاستیک ها به ویژه مشهود است. به عنوان مثال، برخی از PVC ها با دو برابر شدن رانش، سرعت جریان خود را 10 برابر یا بیشتر افزایش می دهند. برعکس، نیروی برشی LLDPE خیلی کاهش نمی‌یابد و وقتی استنباط دو برابر شود، سرعت جریان آن تنها 3 تا 4 برابر افزایش می‌یابد. اثر کاهش نیروی برشی به معنای ویسکوزیته بالا در شرایط اکستروژن است که به نوبه خود به معنای نیاز به قدرت موتور بیشتر است.

این می تواند توضیح دهد که چرا LLDPE در دمای بالاتر از LDPE کار می کند. سرعت جریان به صورت نرخ برشی بیان می‌شود که تقریباً 100-1 در کانال پیچ، بین 100 و 100s-1 در اکثر اشکال دهانه قالب و بیشتر از 100s-1 در شکاف بین رزوه و دیواره سیلندر و برخی شکاف‌های کوچک قالب است.

ضریب مذاب روشی است که معمولاً برای اندازه گیری ویسکوزیته استفاده می شود، اما معکوس است (مانند سرعت جریان / رانش به جای رانش / سرعت جریان). متأسفانه، اندازه گیری آن در یک اکسترودر با نرخ برشی 10-1 یا کمتر و سرعت جریان مذاب سریع ممکن است یک مقدار اندازه گیری واقعی نباشد.

11  موتور مقابل بشکه است و بشکه مخالف موتور است

چرا اثر کنترلی بشکه همیشه آنطور که انتظار می رود نیست، به خصوص در ناحیه اندازه گیری؟ اگر بشکه گرم شود، ویسکوزیته لایه مواد در دیواره بشکه کاهش می‌یابد و موتور برای کار در این بشکه نرم‌تر به انرژی کمتری نیاز دارد. جریان موتور (آمپر) کاهش می یابد. برعکس، اگر بشکه خنک شود، ویسکوزیته مذاب در دیواره بشکه افزایش می‌یابد و موتور باید با شدت بیشتری بچرخد و عدد آمپر را افزایش دهد. مقداری از گرمای خارج شده هنگام عبور از بشکه توسط موتور بازگردانده می شود. معمولاً تنظیم کننده بشکه روی ذوب تأثیر می گذارد، چیزی که ما انتظار داریم، اما تأثیر آن در هر نقطه به اندازه متغیر منطقه ای قابل توجه نیست. بهتر است دمای مذاب را اندازه گیری کنید تا به درستی بفهمید چه اتفاقی افتاده است.

اصل یازدهم در مورد سر قالب و قالب صدق نمی کند، زیرا هیچ چرخشی در آنجا وجود ندارد. به همین دلیل تغییرات دمای خارجی در آنجا موثرتر است. با این حال، این تغییرات از داخل به بیرون ناهموار هستند، مگر اینکه به طور یکنواخت در یک همزن ثابت هم زده شوند، که ابزار موثری برای تغییر دمای مذاب و هم زدن است.

اگر به اطلاعات بیشتری نیاز دارید،Ningbo Fangli Technology Co., Ltd.از تماس شما برای پرس و جوی دقیق استقبال می کند، ما راهنمایی های فنی حرفه ای یا پیشنهادات خرید تجهیزات را به شما ارائه می دهیم.