Ekstruder je mehanički uređaj koji tjera rastopljeni termoplastični materijal kroz kalup prilagođenog-oblikovanog oblika za proizvodnju kontinuiranih profila kao što su cijevi, vučne trake ili filamenti. Kompletan plastični ekstruder se sastoji od rezervoara za dovod sirovina, zagrejane cilindrične cevi, unutrašnjeg rotacionog vijka, glave matrice i sistema za hlađenje nizvodno. Oblikovanje taline polimera dok izlazi iz kalupa je jednostavan dio. Prisiliti materijal da zadrži svoju preciznu geometriju dok prolazi kroz fazu hlađenja pravi je izazov za operatere u radionici.
Kako radi plastični ekstruder?
Proces ekstruzije plastike se prvenstveno oslanja na mehaničko trenje, a ne samo na vanjske grijaće trake, kako bi se rastopio originalni polimer. Da bismo razumjeli kako plastični ekstruderi rade, koristimo TSC okvir: temperatura, smicanje i oblikovanje. Ova sekvenca precizno određuje kako se čestice sirovog materijala pretvaraju u čvrsti konačni proizvod.
Faza 1: Temperatura (područje napajanja)
Proces počinje kada gravitacija povuče neprerađene plastične čestice iz rezervoara u grlo za napajanje. Područje za dovod rotirajućih vijka hvata ove čestice i pomiče ih naprijed u cijev. Operater postavlja spoljnu grejnu traku u ovoj početnoj oblasti na relativno nisku temperaturu. Ovo sprečava da se plastika prerano otopi i da se zalijepi za grlo za napajanje, što može dovesti do blokade poznatog kao premošćavanje.
Faza 2: Smicanje (prijelazna zona i zona mjerenja)
Mehaničko smicanje stvara do 80% topline potrebne za topljenje plastike. Kako vijak gura čestice u prijelaznu zonu, promjer korijena vijka se povećava. Ovaj dizajn pritiska plastiku na zid cijevi. Intenzivno trenje između čestica i metalnog bureta pokidalo je polimerne lance, stvarajući ogromnu unutrašnju toplotu. Kada materijal dostigne zonu doziranja na kraju vijka, postao je ujednačena talina pod pritiskom, spremna za ulazak u kalup.
Faza 3: Formiranje (Umrijeti)
Matrica prisiljava topljeni polimer pod pritiskom da formira svoj konačni oblik poprečnog{0}}oblika. Talina se cepa oko unutrašnjeg trna i rekombinuje pre nego što napusti ivicu kalupa. Brzina kojom materijal napušta kalup mora biti savršeno usklađena sa brzinom mašine za vuču nizvodno. Svaka neusklađenost u ovom omjeru promaja će neprirodno rastegnuti materijal i ugroziti strukturni integritet profila.
Zašto se moj izvučeni plastični profil savija tokom hlađenja?
Neravnomjerna stopa skupljanja na plastičnom poprečnom-presjeku određuje ozbiljnost deformacije. Kada pitate "Zašto se plastični profil koji sam ekstrudirao deformiše tokom hlađenja?" Kada, odgovor se gotovo uvijek može pratiti do termičkog gradijenta. Debeli-dijelovi profila zadržavaju toplinu mnogo duže od tankih-dijelova.
Osnovni uzrok 1: Asimetrična kontrakcija
Nakon što su susjedni tanki zidovi već očvrsnuli, debeli zidovi nastavljaju da se hlade i skupljaju. U debljim masama, ova odgođena kontrakcija fizički povlači i savija ionako tvrdi dio sa tankim-stinama, uzrokujući da odstupi od svog poravnanja. Operateri rješavaju ovaj problem modifikacijom kalupa da uključi lokalizirane kanale za hlađenje unutar kalupa, ili usklađivanjem usmjerenog strujanja zraka posebno sa debljim dijelovima profila u trenutku kada profil napusti kalup. Prisiljavanje i debelih i tankih zidova da istovremeno dostignu svoju temperaturu staklastog prijelaza može eliminirati sile savijanja.
Osnovni uzrok 2: "Stresno pamćenje"
Ako vijak ekstrudera primjenjuje prekomjernu silu smicanja, polimerni lanci će razviti memoriju naprezanja. Mnogi operateri pogrešno gledaju na deformaciju kao na čisto nizvodni problem hlađenja. Podešavali su temperaturu vodenog kupatila nekoliko sati bez uspeha. Realnost je da kvar počinje unutar cijevi. Ako je brzina zavrtnja previsoka, polimerni lanci će se neprirodno rastegnuti prije ulaska u kalup. Kada plastika napusti kalup i uđe u rashladnu kupku, rastegnuti lanci pokušavaju da se vrate u prvobitno opušteno stanje. Ovaj molekularni odskok manifestira se kao ozbiljno izobličenje ili deformacija u konačnom proizvodu. Smanjenje brzine zavrtnja i blago povećanje temperature cevi može smanjiti ovo unutrašnje naprezanje.
Pravilo podešavanja "zračnog razmaka".
Precizna udaljenost između čeone strane kalupa i prve kupke za hlađenje vodom --poznata kao zračni raspor-- određuje neposrednu površinsku napetost profila. Naše nedavno testiranje na stolu asimetričnih čvrstih PVC prozorskih okvira pokazalo je jasnu vezu između dužine zračnog zazora i savijanja.
Vodili smo kontinuirani profil sa 2 mm tankim zidom povezanim sa podlogom debljine 5 mm. Ostavljanje standardnog zračnog razmaka od 50 mm rezultira trajnom deformacijom tankog zida od 4 stepena prema unutra. Brzi udar hladne vode momentalno je zaključao tanke zidove, dok je baza od 5 mm doživjela ekspanziju matrice na otvorenom. Preciznim smanjenjem zračnog razmaka na 15 mm, minimiziramo vrijeme potrebno da se debela baza proširi prije nego što udari na čahuru za oblikovanje u rezervoaru za vodu. Ovo jednostavno fizičko podešavanje smanjilo je neravnomjerno skupljanje za 22% i u potpunosti vratilo ravnost profila bez potrebe za složenim modifikacijama kalupa.
Često postavljana pitanja o plastičnim ekstruderima
P: Šta je mašina za ekstrudere?
O: To je proizvodni uređaj koji topi i tjera sirovu plastiku ili metal kroz kalup za oblikovanje kako bi se stvorili kontinuirani profili kao što su cijevi, filmovi ili cijevi.
P: Zašto se moj izvučeni plastični profil savija tokom hlađenja?
O: Iskrivljenje je obično uzrokovano neujednačenim brzinama hlađenja, neprikladnim temperaturama vodenog kupatila ili neuravnoteženim unutrašnjim naprezanjima u ekstrudiranom polimeru.
P: Kako radi mašina za ekstruder?
O: Sirova smola se dovodi iz rezervoara u zagrejanu bačvu. Rotirajući vijak se topi, miješa i gura materijal naprijed, tjerajući ga kroz kalup za formiranje.
P: Kako upravljati ekstruderom?
O: Zagrijte bubanj na podešenu temperaturu. Zatim se sirova smola ubacuje u lijevak, vijak se pokreće malom brzinom i prati se izlaz kalupa.
P: Kako poboljšati transparentnost filmova?
O: Brzo povećajte brzinu hlađenja kako biste smanjili veličinu kristala. Slično, optimizirajte temperaturu topljenja, održavajte kalupe čistima i koristite visoko-kvalitetne aditive za bistrenje.
