Plastik ekstruziya, xam plastiğin əridilməsi və davamlı profilə çevrildiyi yüksək həcmli istehsal prosesidir. Ekstruziya boru/boru, havadan qorunma, hasar, göyərtə məhəccərləri, pəncərə çərçivələri, plastik filmlər və örtüklər, termoplastik örtüklər və məftil izolyasiyası kimi əşyalar istehsal edir.
Bu proses plastik materialın (qranullar, qranullar, lopa və ya tozlar) bunkerdən ekstruderin çəlləyinə verilməsi ilə başlayır. Material dönmə vintləri və barel boyunca düzülmüş qızdırıcılar tərəfindən yaranan mexaniki enerji ilə tədricən əriyir. Ərinmiş polimer daha sonra polimeri soyutma zamanı sərtləşən formaya salan bir kalıba məcbur edilir.
TARİX
Boru ekstruziyası
Müasir ekstruderin ilk prekursorları 19-cu əsrin əvvəllərində hazırlanmışdır. 1820-ci ildə Thomas Hancock emal edilmiş rezin qırıntılarını geri qaytarmaq üçün nəzərdə tutulmuş rezin “mastikator” icad etdi və 1836-cı ildə Edwin Chaffee rezinə əlavələri qarışdırmaq üçün iki diyircəkli maşın hazırladı. İlk termoplastik ekstruziya 1935-ci ildə Almaniyanın Hamburq şəhərində Paul Troester və onun həyat yoldaşı Ashley Gershoff tərəfindən həyata keçirilmişdir. Qısa müddətdən sonra LMP-dən Roberto Kolombo İtaliyada ilk ikili vintli ekstruderləri inkişaf etdirdi.
PROSES
Plastiklərin ekstruziyasında, xammal, adətən, yuxarıdan quraşdırılmış bunkerdən ekstruderin çəlləyinə daxil olan cazibə qüvvəsi ilə qidalanan çubuqlar (kiçik muncuqlar, tez-tez qatran adlanır) şəklində olur. Rəngləndiricilər və UV inhibitorları (maye və ya qranul şəklində) kimi əlavələr tez-tez istifadə olunur və bunkerə çatmazdan əvvəl qatranla qarışdırıla bilər. Prosesin ekstruder texnologiyası baxımından plastik enjeksiyon qəlibi ilə çoxlu ümumi cəhətləri var, baxmayaraq ki, o, adətən davamlı proses olması ilə fərqlənir. Pultrusion davamlı uzunluqlarda bir çox oxşar profillər təklif edə bilsə də, adətən əlavə gücləndirici ilə, bu, polimer əriməni bir kalıpdan çıxarmaq əvəzinə hazır məhsulu kalıpdan çıxarmaqla əldə edilir.
Material qidalanma boğazından (barelin arxa tərəfindəki açılış) daxil olur və vida ilə təmasda olur. Fırlanan vint (adətən 120 rpm-də fırlanır) plastik muncuqları qızdırılan barelə irəliləyir. İstənilən ekstruziya temperaturu, viskoz istilik və digər təsirlərə görə nadir hallarda barelin təyin edilmiş temperaturuna bərabərdir. Əksər proseslərdə, üç və ya daha çox müstəqil PID ilə idarə olunan qızdırıcı zonaları barelin temperaturunu tədricən arxadan (plastikin daxil olduğu yerdən) qabağa qədər artırdığı barel üçün istilik profili təyin olunur. Bu, plastik muncuqların bareldən itələndikcə tədricən əriməsinə imkan verir və polimerdə deqradasiyaya səbəb ola biləcək həddindən artıq istiləşmə riskini azaldır.
Əlavə istilik barel daxilində baş verən sıx təzyiq və sürtünmə ilə təmin edilir. Əslində, ekstruziya xətti müəyyən materialları kifayət qədər sürətli işlədirsə, qızdırıcılar bağlana bilər və ərimə temperaturu yalnız barel içərisində təzyiq və sürtünmə ilə saxlanıla bilər. Əksər ekstruderlərdə, həddindən artıq istilik yaranarsa, temperaturu müəyyən edilmiş dəyərdən aşağı saxlamaq üçün soyuducu fanatlar mövcuddur. Məcburi hava soyutma kifayət deyilsə, tökmə soyuducu gödəkçələr istifadə olunur.
Komponentləri göstərmək üçün plastik ekstruder yarıya bölünür
Barelin ön hissəsində ərimiş plastik vintdən ayrılır və ərintidəki hər hansı çirkləndiriciləri çıxarmaq üçün ekran paketindən keçir. Bu nöqtədə təzyiq 5,000 psi (34 MPa)-dan çox ola biləcəyi üçün ekranlar bir qırıcı lövhə (bir çox deşikləri olan qalın metal şayba) ilə gücləndirilir. Ekran paketi/qırıcı plitə montajı həmçinin bareldə əks təzyiq yaratmağa xidmət edir. Polimerin vahid əriməsi və düzgün qarışdırılması üçün arxa təzyiq tələb olunur və nə qədər təzyiq yarandığı, ekran paketinin tərkibini dəyişən (ekranların sayı, onların məftil toxumasının ölçüsü və digər parametrlər) ilə "düzləşdirilə" bilər. Bu kəsici lövhə və ekran paketi birləşməsi ərimiş plastikin "fırlanma yaddaşını" aradan qaldırır və bunun əvəzinə "uzununa yaddaş" yaradır.
Qırıcı boşqabdan keçdikdən sonra ərinmiş plastik kalıpa daxil olur. Kalıp son məhsula öz profilini verən şeydir və elə dizayn edilməlidir ki, ərinmiş plastik silindrik profildən məhsulun profil formasına bərabər şəkildə axsın. Bu mərhələdə qeyri-bərabər axın, profilin müəyyən nöqtələrində arzuolunmaz qalıq gərginlikləri olan məhsul yarada bilər ki, bu da soyutma zamanı əyilmələrə səbəb ola bilər. Davamlı profillərlə məhdudlaşan müxtəlif formalar yaradıla bilər.
Məhsul indi soyudulmalıdır və buna adətən ekstrüdatı su hamamından çəkməklə nail olunur. Plastiklər çox yaxşı istilik izolyatorlarıdır və buna görə də tez soyumaq çətindir. Poladla müqayisədə plastik istiliyi 2000 dəfə daha yavaş keçir. Boru və ya boru ekstruziya xəttində yeni əmələ gələn və hələ də ərimiş borunun və ya borunun çökməməsi üçün diqqətlə idarə olunan vakuum vasitəsilə möhürlənmiş su hamamına təsir göstərir. Plastik örtük kimi məhsullar üçün soyutma bir sıra soyuducu rulondan çəkilməklə əldə edilir. Filmlər və çox nazik təbəqələr üçün havanın soyudulması ilkin soyutma mərhələsi kimi təsirli ola bilər.
Plastik ekstruderlər təmizləndikdən, çeşidləndikdən və/və ya qarışdırıldıqdan sonra təkrar emal edilmiş plastik tullantıların və ya digər xammalın təkrar emal edilməsi üçün geniş şəkildə istifadə olunur. Bu material, adətən, sonrakı emal üçün bir xəbərçi kimi istifadə etmək üçün muncuq və ya qranul anbarına doğranmaq üçün uyğun olan filamentlərə ekstruziya edilir.
VİDA DİZAYNI
Termoplastik vidada beş mümkün zona var. Sənayedə terminologiya standartlaşdırılmadığı üçün bu zonalara müxtəlif adlar aid edilə bilər. Müxtəlif polimer növləri müxtəlif vida dizaynlarına malik olacaq, bəziləri bütün mümkün zonaları özündə birləşdirməyəcək.
Sadə plastik ekstruziya vinti
Boston Matthews-dən ekstruder vintləri
Əksər vintlər bu üç zonaya malikdir:
● Qidalanma zonası (bərk maddələrin ötürülməsi zonası da adlanır): bu zona qatranı ekstruderə verir və kanalın dərinliyi adətən bütün zonada eyni olur.
● Ərimə zonası (keçid və ya sıxılma zonası da adlanır): polimerin çox hissəsi bu bölmədə əriyir və kanalın dərinliyi getdikcə azalır.
● Ölçmə zonası (həmçinin ərimənin ötürülməsi zonası adlanır): bu zona son hissəcikləri əridir və vahid temperatur və tərkibə qədər qarışdırır. Qidalanma zonası kimi kanalın dərinliyi də bu zonada sabitdir.
Bundan əlavə, havalandırılan (iki mərhələli) vida aşağıdakılara malikdir:
● Dekompressiya zonası. Bu zonada, vidadan təxminən üçdə iki aşağı, kanal qəfil dərinləşir, bu da təzyiqi azaldır və hər hansı bir sıxılmış qazın (nəm, hava, həlledicilər və ya reaktivlər) vakuumla çıxarılmasına imkan verir.
● İkinci ölçmə zonası. Bu zona birinci ölçmə zonasına bənzəyir, lakin daha böyük kanal dərinliyinə malikdir. Ekranların və kalıbın müqavimətindən keçmək üçün əriməni yenidən təzyiq etməyə xidmət edir.
Çox vaxt vida uzunluğu onun diametrinə L:D nisbəti kimi istinad edilir. Məsələn, 24:1-də 6 düymlük (150 mm) diametrli vintin uzunluğu 144 düym (12 fut), 32:1-də isə 192 düym (16 fut) uzunluğunda olacaq. L:D nisbəti 25:1 geniş yayılmışdır, lakin bəzi maşınlar eyni vida diametrində daha çox qarışdırma və daha çox çıxış üçün 40:1-ə çatır. İki mərhələli (ventilyasiya edilmiş) vintlər adətən iki əlavə zonanın hesablanması üçün 36:1-dir.
Hər bir zona bir və ya bir neçə termocütlə və ya çəllək divarında temperaturun tənzimlənməsi üçün RTD ilə təchiz edilmişdir. “Temperatur profili”, yəni hər zonanın temperaturu son ekstrudatın keyfiyyəti və xüsusiyyətləri üçün çox vacibdir.
TİPİK EKSTRUSİYON MATERİALLARI
Ekstruziya zamanı HDPE boru. HDPE materialı qızdırıcıdan, kalıpa, sonra soyuducu tanka daxil olur. Bu Acu-Power boru kəməri elektrik kabellərini təyin etmək üçün içəridən nazik narıncı gödəkçə ilə birgə ekstrüde edilir.
Ekstruziyada istifadə edilən tipik plastik materiallara bunlarla məhdudlaşmayan polietilen (PE), polipropilen, asetal, akril, neylon (poliamidlər), polistirol, polivinilxlorid (PVC), akrilonitril butadien stirol (ABS) və polikarbonat daxildir.[4 ]
DİE NÖVLƏRİ
Plastiklərin ekstruziyasında istifadə olunan müxtəlif kalıplar var. Kalıp növləri və mürəkkəblik arasında əhəmiyyətli fərqlər ola bilsə də, bütün kalıplar injection qəlibləmə kimi davamlı olmayan emaldan fərqli olaraq, polimer əriməsinin davamlı ekstruziyasına imkan verir.
Üflənmiş film ekstruziyası
Plastik filmin üfürülməsi
Alış-veriş çantaları və davamlı örtük kimi məhsullar üçün plastik plyonka istehsalı üflənmiş film xətti ilə həyata keçirilir.
Bu proses ölənə qədər adi ekstruziya prosesi ilə eynidir. Bu prosesdə istifadə olunan üç əsas növ kalıp var: həlqəvi (və ya çarpaz), hörümçək və spiral. Halqavari kalıplar ən sadədir və kalıpdan çıxmazdan əvvəl polimer əriməsinin kalıpın bütün en kəsiyi ətrafında axmasına əsaslanır; bu qeyri-bərabər axınla nəticələnə bilər. Hörümçək qəlibləri bir sıra “ayaqlar” vasitəsilə xarici kalıp halqasına bərkidilmiş mərkəzi mandreldən ibarətdir; axın həlqəvi kalıplara nisbətən daha simmetrik olsa da, filmi zəiflədən bir sıra qaynaq xətləri yaranır. Spiral kalıplar qaynaq xətləri və asimmetrik axın problemini aradan qaldırır, lakin bu günə qədər ən mürəkkəbdir.
Zəif yarı bərk boru əldə etmək üçün kalıpdan çıxmazdan əvvəl ərinti bir qədər soyudulur. Bu borunun diametri hava təzyiqi ilə sürətlə genişlənir və boru rulonlarla yuxarıya doğru çəkilir, plastiği həm eninə, həm də çəkmə istiqamətlərində uzadır. Rəsm və üfürmə filmin ekstrüde edilmiş borudan daha incə olmasına səbəb olur və həmçinin polimer molekulyar zəncirlərini ən çox plastik gərginliyi görən istiqamətə uyğunlaşdırır. Film üfürüləndən çox çəkilərsə (son boru diametri ekstrüde edilmiş diametrə yaxındır) polimer molekulları çəkiliş istiqaməti ilə yüksək səviyyədə uyğunlaşdırılaraq, bu istiqamətdə güclü, lakin eninə istiqamətdə zəif olan bir film düzəldəcəkdir. . Diametri ekstrüde edilmiş diametrdən əhəmiyyətli dərəcədə böyük olan bir film, eninə istiqamətdə daha çox gücə malik olacaq, lakin çəkiliş istiqamətində daha azdır.
Polietilen və digər yarı kristal polimerlər vəziyyətində, film soyuduqca şaxta xətti kimi tanınan yerdə kristallaşır. Film soyumağa davam etdikcə, onu yastı düz boru halına salmaq üçün bir neçə dəst rulon vasitəsilə çəkilir, daha sonra iki və ya daha çox təbəqə təbəqəsinə bükülə və ya kəsilə bilər.
Vərəq/film ekstruziyası
Vərəq/film ekstruziyası üfürmək üçün çox qalın olan plastik təbəqələri və ya filmləri çıxarmaq üçün istifadə olunur. İstifadə olunan iki növ kalıp var: T-şəkilli və asılqan. Bu kalıpların məqsədi ekstruderdən bir dairəvi çıxışdan nazik, düz müstəvi axınına polimer ərimə axınının istiqamətini dəyişdirmək və istiqamətləndirməkdir. Hər iki kalıp tipində kalıbın bütün kəsişmə sahəsi üzrə sabit, vahid axın təmin edilir. Soyutma adətən bir sıra soyuducu rulonlardan (təqvim və ya “soyuducu” rulonlardan) çəkilməklə həyata keçirilir. Vərəq ekstruziyasında bu rulonlar nəinki lazımi soyutma təmin edir, həm də təbəqənin qalınlığını və səth toxumasını müəyyən edir.[7] Çox vaxt co-ekstruziya UV-udma, tekstura, oksigen keçirmə müqaviməti və ya enerji əks etdirmə kimi spesifik xüsusiyyətləri əldə etmək üçün əsas materialın üzərinə bir və ya daha çox təbəqə tətbiq etmək üçün istifadə olunur.
Plastik təbəqə ehtiyatı üçün ümumi bir post-ekstruziya prosesi termoformasiyadır, burada təbəqə yumşaq (plastik) qədər qızdırılır və qəlib vasitəsilə yeni bir forma verilir. Vakuum istifadə edildikdə, bu, tez-tez vakuum formalaşması kimi təsvir olunur. Orientasiya (yəni, təbəqənin qəlibə çəkilmək qabiliyyəti/mövcud sıxlığı adətən 1 ilə 36 düym arasında dəyişən dərinliklər) çox vacibdir və əksər plastiklər üçün formalaşma dövrü vaxtlarına böyük təsir göstərir.
Boruların ekstruziyası
PVC borular kimi ekstrüde borular, üfürülən film ekstruziyasında istifadə edilən çox oxşar kalıplardan istifadə etməklə istehsal olunur. Düzgün son ölçüləri təmin etmək üçün sancaq vasitəsilə daxili boşluqlara müsbət təzyiq tətbiq oluna bilər və ya vakuum ölçəndən istifadə edərək xarici diametrə mənfi təzyiq tətbiq oluna bilər. Kalıba müvafiq daxili mandrellər əlavə etməklə əlavə lümenlər və ya deşiklər daxil edilə bilər.
Boston Matthews Tibbi Ekstruziya Xətti
Çox qatlı boru tətbiqləri avtomobil sənayesində, santexnika və istilik sənayesində və qablaşdırma sənayesində həmişə mövcuddur.
Üst gödəkçəli ekstruziya
Üst örtüklü ekstruziya mövcud məftil və ya kabelə xarici plastik təbəqənin tətbiqinə imkan verir. Bu, telləri izolyasiya etmək üçün tipik bir prosesdir.
Bir tel, boru (və ya gödəkçə) və təzyiq üzərində örtmək üçün istifadə olunan iki müxtəlif növ kalıp aləti var. Gödəkçə alətlərində, polimer əriməsi kalıp dodaqlarından dərhal əvvəl daxili telə toxunmur. Təzyiq alətlərində ərimə, kalıp dodaqlarına çatmazdan çox əvvəl daxili naqillə təmasda olur; bu, ərimənin yaxşı yapışmasını təmin etmək üçün yüksək təzyiqdə edilir. Yeni təbəqə ilə mövcud tel arasında intim əlaqə və ya yapışma tələb olunarsa, təzyiq alətindən istifadə olunur. Əgər yapışma arzuolunmaz/lazım deyilsə, bunun əvəzinə gödəkçə aləti istifadə olunur.
Koekstruziya
Koekstruziya eyni vaxtda bir neçə təbəqə materialının ekstruziyasıdır. Bu tip ekstruziya, əritmək və müxtəlif özlü plastiklərin sabit həcmli ötürmə qabiliyyətini tək bir ekstruziya başlığına (qalıba) çatdırmaq üçün iki və ya daha çox ekstruderdən istifadə edir ki, bu da materialları istədiyiniz formada çıxaracaq. Bu texnologiya yuxarıda təsvir olunan proseslərin hər hansı birində istifadə olunur (üflənmiş film, üst gödəkçə, boru, təbəqə). Qatın qalınlığı materialları çatdıran ayrı-ayrı ekstruderlərin nisbi sürətləri və ölçüləri ilə idarə olunur.
5 :5 Kosmetik “sıxma” borusunun qat ekstruziyası
Bir çox real dünya ssenarilərində tək bir polimer tətbiqin bütün tələblərinə cavab verə bilməz. Qarışıq ekstruziya qarışıq materialın ekstrüde edilməsinə imkan verir, lakin birgə ekstruziya ayrı materialları ekstrüde edilmiş məhsulda müxtəlif təbəqələr kimi saxlayır və oksigen keçiriciliyi, möhkəmlik, sərtlik və aşınma müqaviməti kimi fərqli xüsusiyyətlərə malik materialların müvafiq şəkildə yerləşdirilməsinə imkan verir.
Ekstruziya örtüyü
Ekstruziya örtüyü, mövcud kağız, folqa və ya film rulonunun üzərinə əlavə bir təbəqə örtmək üçün üflənmiş və ya tökmə film prosesindən istifadə edir. Məsələn, bu proses kağızın suya daha davamlı olması üçün polietilenlə örtülməklə onun xüsusiyyətlərini yaxşılaşdırmaq üçün istifadə edilə bilər. Ekstruziya edilmiş təbəqə iki digər materialı bir araya gətirmək üçün yapışdırıcı kimi də istifadə edilə bilər. Tetrapak bu prosesin kommersiya nümunəsidir.
MÜRƏKKƏL EXTRÜZİYONLAR
Qarışıq ekstruziya plastik birləşmələr vermək üçün bir və ya daha çox polimeri əlavələrlə qarışdıran bir prosesdir. Yemlər qranullar, toz və/və ya mayelər ola bilər, lakin məhsul adətən ekstruziya və enjeksiyon qəlibi kimi digər plastik əmələ gətirən proseslərdə istifadə edilmək üçün qranul şəklində olur. Ənənəvi ekstruziyada olduğu kimi, tətbiqdən və istənilən məhsuldarlıqdan asılı olaraq maşın ölçülərində geniş çeşid var. Ənənəvi ekstruziyada tək və ya iki vintli ekstruderlərdən istifadə oluna bilsə də, mürəkkəb ekstruziyada adekvat qarışdırma zərurəti qoşa vintli ekstruderləri məcburi edir.
EKSTRUDER NÖVLƏRİ
Qoşa vintli ekstruderlərin iki alt növü var: birgə fırlanan və əks fırlanan. Bu nomenklatura hər bir vintin digərinə nisbətən fırlanan nisbi istiqamətinə aiddir. Birgə fırlanma rejimində hər iki vint ya saat yönünde, ya da saat yönünün əksinə fırlanır; əks fırlanmada, bir vida saat əqrəbi istiqamətində, digəri isə saat yönünün əksinə fırlanır. Göstərilmişdir ki, verilmiş en kəsiyi sahəsi və üst-üstə düşmə dərəcəsi (intermeshing) üçün birgə fırlanan əkiz ekstruderlərdə ox sürəti və qarışdırma dərəcəsi daha yüksəkdir. Bununla belə, əks fırlanan ekstruderlərdə təzyiq artımı daha yüksəkdir. Vida dizaynı adətən moduldur, ona görə ki, müxtəlif daşıma və qarışdırma elementləri aşınma və ya aşındırıcı zədə səbəbindən prosesin dəyişməsi və ya fərdi komponentlərin dəyişdirilməsi üçün sürətli yenidən konfiqurasiyaya imkan vermək üçün vallarda yerləşdirilir. Maşın ölçüləri kiçik 12 mm-dən 380 mm-ə qədərdir
ÜSTÜNLƏRİ
Ekstrüzyonun böyük üstünlüyü ondan ibarətdir ki, borular kimi profillər istənilən uzunluqda hazırlana bilər. Material kifayət qədər çevikdirsə, borular uzun uzunluqda, hətta bir çarxda qıvrıla bilər. Digər bir üstünlük, rezin möhür daxil olmaqla, inteqrasiya olunmuş bağlayıcı ilə boruların ekstruziyasıdır.
Göndərmə vaxtı: 25 fevral 2022-ci il
