Jūs, iespējams, šodien esat izmantojis pusduci ekstrudētas plastmasas izstrādājumu, nekad to neapzinoties. Jūsu automašīnas durvju apdare, apūdeņošanas caurule, kas iet zem kāda zāliena, pat pārtikas plēve, kas bija aptīta ap jūsu pārtikas precēm,{1}}vairums no tiem sākās kā karsta polimēra plūsma, kas tika izspiesta caur veidni.
Cilvēki dažreiz iztēlojas plastmasas ekstrūzijas kā sterilu, pilnībā automatizētu "izdegšanas" procesu. Tā nav. Desmit minūtes stāviet ekstrūzijas līnijas tuvumā, un jūs pamanīsit piedziņas motora dūkoņu, ik pa laikam svilpot no dzesēšanas tvertnes, un operatori pielāgo iestatījumus, kas izskatās nenozīmīgi, bet absolūti svarīgi. Ekstrūzija principā ir vienkārša, taču velns{4}}un lielākā daļa nelaimju-ir detaļās.
Kā visa lieta patiesībā darbojas
No granulām līdz kausējumam
Izejmateriāls parasti tiek piegādāts granulās{0}}mazās, stiklveida pērlītēs, kas neizskatās tik daudz. Kad tie iekrīt piltuvē un ieslīd uzkarsētajā mucā, viss ātri mainās. Šīs mucas iekšpusē ir rotējoša skrūve (nozares cilvēki to vienkārši sauc par "skrūvi"), kas būtībā ir visa ekstrūzijas procesa sirds.
Skrūve ne tikai virza materiālu uz priekšu; tas saspiež, kūst, sajauc un stabilizē polimēru. Ģeometrijai-soli, lidojuma dziļumam, saspiešanas pakāpei- ir pārsteidzoši liela nozīme kausējuma kvalitātē. Jūs varat darbināt vienu un to pašu materiālu uz divām skrūvēm un iegūt pilnīgi atšķirīgu virsmas apdari vai caurlaides ātrumu. Esmu redzējis, ka operatori zvēr pie vienas skrūves konstrukcijas, vienlaikus sūdzoties, ka cita "skrien dusmīga", kas ir viņu ikdienišķais veids, kā teikt, ka kausējuma spiediens svārstās pārāk daudz.
Spiediens, plūsma un mirst
Kad izkausētais polimērs tuvojas mucas galam, palielinās spiediens. Pēc tam viss nonāk līdz ekstrūzijas veidnei-formai atverei, kas piešķir izstrādājumam tā profilu. No ārpuses matrica var izskatīties vienkāršs, taču atveriet to, un iekšējie plūsmas kanāli var atgādināt kaut ko starp labirintu un hidraulisko skulptūru.
Polimērs iziet no formas nepārtrauktā formā, joprojām mīksts un ļoti jutīgs pret temperatūru. Dzesēšanai jābūt pietiekami ātrai, lai bloķētu profilu, bet pietiekami kontrolētai, lai izvairītos no iekšējiem spriegumiem. Temperatūras logi nav dāsni. Pārāk karsts un polimērs noārdās; pārāk auksts un plūsma kļūst nekonsekventa.
Kāpēc temperatūras kontrole nekad neapstājas
Lielākajā daļā mūsdienu ekstrūzijas līniju tiek izmantotas vairākas sildīšanas zonas-dažreiz sešas, dažreiz divpadsmit-, katra ir rūpīgi pielāgota polimēra darbībai. Vai mainīt materiālu no HDPE uz PVC? Plānojiet visu no jauna noregulēt. Piemēram, PVC soda pat nelielu pārkaršanu, izdalot ūdeņraža hlorīda gāzi, kas operatoriem ir tikpat nepatīkama kā aprīkojumam.
Kāpēc plastmasas ekstrūzija kļuva par ražošanas zirgu?
Ekstrūzija pārņēma lielus plastmasas ražošanas segmentus viena vienkārša iemesla dēļ: tiklīdz esat sastādījis līniju, jūs varat noskriet jūdzes no konsekventa produkta gandrīz bez pārtraukumiem. Gandrīz katru termoplastisko-polietilēnu, polipropilēnu, PVC, ABS, polistirolu-var izspiest, kamēr tas kūst un plūst.
Lēciens uz priekšu notika, kad ekstrūzijas presformas kļuva spējīgas veidot sarežģītus{0}}šķērsgriezumus. Pēkšņi ražotāji neaprobežojās tikai ar stieņiem un plakanām loksnēm. Logu rāmji, kabeļu caurules, vairāku-kanālu profili, ko-ekstrudēti izstrādājumi-un tas viss kļuva iespējams, pilnveidojot presformu dizainu un kausējuma sadali.
Cauruļu un cauruļu ražošana
Dobi bez urbšanas: serdeņa risinājums
Lai izveidotu dobas formas, piemēram, caurules, inženieriem bija jāpārdomā pati presforma. Ievadiet serdeņa -centrālo tapu, kas liek polimēram plūst ap to. Šī inovācija padarīja iespējamu nepārtrauktu cauruļu ekstrūzijas procesu.
Liela{0}}diametra cauruļu līnijas ir iespaidīgas iekārtas. Matrica vien var būt platāka par pusdienu galdu, un tikko izspiestās caurules atbalstīšana, to nedeformējot, ir izaicinājums pats par sevi.
Vakuuma izmēra tvertnes
Lai saglabātu perfektu apļveida profilu, ražotāji paļaujas uz vakuuma izmēra tvertnēm. Karstā caurule nonāk ar ūdeni piepildītā{1}}kamerā, kurā ir precīza izmēra uzmava. Vakuums izvelk cauruli uz āru, lai tā atbilstu uzmavas formai, kamēr tā atdziest. Tā ir gudra sistēma, kas notur lielas caurules apaļas, nevis ovālas.
Izpūsta filma{0}}Sarežģītāka, nekā izskatās
Ja jūs nekad neesat redzējis izpūstas plēves ekstrūzijas līniju, iedomājieties milzīgu kvēlojošu burbuli, kas paceļas tieši no iekārtas. Pirmajā reizē tas izskatās neskaidri bīstams, taču tā ir standarta metode plastmasas maisiņu un elastīgās iepakojuma plēves ražošanai.
Burbulis
Vertikālā presforma izspiež izkausētu cauruli uz augšu. Gaiss piepūš cauruli burbulī, ko nepārtraukti atdzesē gaisa gredzeni. Burbulis izstiepjas, līdz sasniedz vēlamo platumu, un augšpusē esošie rullīši saspiež to divslāņu plēvē, kas tiek uztīta uz ruļļiem.
Kāpēc kontrole ir viss
Burbulis pastāvīgi maina gravitāciju, gaisa spiedienu, dzesēšanas gaisa plūsmu un līnijas ātrumu. Pārāk daudz gaisa un burbuļu baloni, kas neatbilst specifikācijai-vai sprādzieniem. Par maz un plēve saburzās. Automatizācija palīdz, taču pieredzējuši operatori joprojām zina, kad kaut kas "sajūtas" ilgi pirms sensori to uztver.
Plēves īpašības lielā mērā ir atkarīgas no uzpūšanas koeficienta-palielinājuma koeficienta-, cik daudz burbulis izplešas salīdzinājumā ar formas diametru. Pārtikas preču maisiņiem, lauksaimniecības plēvei, iepakojuma plēvei-visiem ir nepieciešamas dažādas attiecības un līdz ar to arī atšķirīgas mehāniskās īpašības.
Cast Film{0}}Taisnāks ceļš uz precizitāti
Ne visas plēves ir izpūstas. Lietās plēves ekstrūzija pilnībā izlaiž burbuli. Plakana presforma izspiež loksni, kas piezemējas uz atdzesētiem veltņiem, kas nosaka plēves biezumu, dzidrumu un virsmas apdari.
Lietās plēves līnijas parasti nodrošina daudz stingrāku gabarīta kontroli nekā pūta plēve. Viņi arī skrien ātrāk. Tāpēc pārtikas iepakojums,-kur viendabīgums ir svarīgāks par daudzvirzienu izturību-, ir ļoti nosliece uz plēvi. Atlaide-? Lietā plēve ir mazāk mehāniski līdzsvarota dažādos virzienos.
Pārklāšana un virs{0}}ekstrūzija
Ekstrūzija patiešām parāda savu daudzpusību, ja to izmanto pārklāšanai. Elektriskie vadi, šķiedras kabeļi un sakaru līnijas ir atkarīgas no pārmērīgas -izspiešanas, veidojot izolāciju un apvalku.
Spiediens pret caurulēm
Dominē divi presformu veidi:
Spiediens mirstcieši piestipriniet polimēru ap vadītāju{0}}, kas ir būtiski izolācijai.
Caurules nomirstatstājiet nelielu atstarpi, piemērots aizsargjakām, kur nav nepieciešama adhēzija.
Stiepļu pārklājuma līnijas var darboties ar ātrumu vairāk nekā 2000 pēdas minūtē. Pie šādiem ātrumiem nelielas kušanas temperatūras vai presformas ģeometrijas svārstības uzreiz parādās kā virsmas defekti, tāpēc tiešsaistes lāzera vai rentgenstaru mērītāji pastāvīgi uzrauga sieniņu biezumu.
Sīkāka informācija, kas patiešām ir svarīga
Materiāla izvēle
Katram polimēram ir sava personība.
HDPE: plašs apstrādes logs, piedodošs, izmanto visur.
LDPE: viegli plūst, lieliski piemērots filmēšanai.
PVC: stabils, ja tiek kontrolēts, traucējošs, kad pārkarst.
ABS: jutīgs pret bīdi un temperatūru.
Skrūve, kas lieliski darbojas ar polipropilēnu, var radīt nekonsekventu kausējumu ar PVC.
Die Design
Mūsdienu presformās tiek izmantota simulācijas programmatūra, taču joprojām ir daudz darba{0}}uz pilnveidošanu. Kausējumam vienlaikus jāsasniedz visas formas daļas. Ja nē, profils deformēsies vai novirzīsies pēc izmēriem.
Dzesēšanas metodes
Dažādiem produktiem nepieciešama atšķirīga dzesēšana:
Gaisa dzesēšana vieglajiem profiliem
Ūdens vannas vidējas{0}}svaras ekstrūzijai
Vakuuma izmēru noteikšana caurulei
Īpaša dzesēšana (migla, atdzesēti rullīši, pat kriogēnas vannas metodes) neparastiem polimēriem
Dzesēšanas stratēģija ietekmē izmēru stabilitāti vairāk, nekā gaida daudzi jaunie inženieri.
Kur ekstrūzijai joprojām ir ierobežojumi
Ekstrūzija ir lieliska nepārtraukta, nemainīga šķērsgriezuma{0}}produktiem. Bet ar to nevar viegli tikt galā:
mainīgas ģeometrijas visā garumā
sarežģītas 3D formas
īpaši biezas daļas, kas atdziest nevienmērīgi
Un katru reizi, kad līnija maina presformas vai materiālus, sagaidiet kādu starta lūžņu. Ekstrūzijas līnijā ne vienmēr ir finansiāli izdevīgi ražot lielu-sajaukumu, mazu-apjomu.
Pat ar visām savām dīvainībām un ierobežojumiem plastmasas ekstrūzija joprojām ir viens no izmaksu{0}}efektīvākajiem veidiem, kā neapstrādātu polimēru pārvērst izmantojamos produktos. Apskatiet-caurules, profilus, plēves, apdares, izolāciju, iepakojumu. Ekstrūzija klusi darbojas fonā, veidojot vairāk mūsdienu pasaules, nekā vairums cilvēku saprot.
FAQ par plastmasas ekstrūzijas
1. Kādi produkti visbiežāk tiek izgatavoti ar plastmasas ekstrūzijas palīdzību?
Pārsteidzoši plašs klāsts. Jebkas ar nepārtrauktu -šķērsgriezumu ir piemērots-PVC caurulēm, polietilēna caurulēm, logu rāmjiem, hermētiskajam pārklājumam, kabeļu izolācijai, lokšņu plēvei, iepakojuma plēvei, pilienveida apūdeņošanas līnijām un pat dažiem automobiļu apdares komponentiem. Ja tas ir garš, atkārtojas un viendabīgs, ekstrūzija parasti ir visekonomiskākais veids, kā to ražot.
2. Kas padara ekstrūzijas skrūvi tik svarīgu?
Skrūve nosaka, kā polimērs kūst, sajaucas un rada spiedienu. Nedaudz atšķirīga kompresijas pakāpe vai kanāla dziļums var pilnībā mainīt kausējuma stabilitāti. Daudzi operatori izstrādā "izlases", jo noteiktas skrūvju ģeometrijas nodrošina vienmērīgāku plūsmu vai mazāk spiediena tapas ar konkrētiem materiāliem.
3. Kāpēc ekstrūzijas presformas iekšpusē izskatās tik sarežģītas?
Tā kā polimēru kausējums dabiski neizplatās vienmērīgi. Iekšējie plūsmas kanāli matricas iekšpusē ir konstruēti tā, lai nodrošinātu vienādu spiedienu un plūsmu uz katru profila daļu. Sarežģītām formām-piemēram, vairāku-kameru logu rāmjiem-iekšējā matricas struktūra var būt pārsteidzoši sarežģīta.