Вероватно сте данас користили пола туцета екструдираних пластичних производа, а да то нисте ни свесни. Украси на вратима вашег аутомобила, цев за наводњавање која пролази испод нечијег травњака, чак и пријањајућа фолија омотана око ваших намирница-већина њих је почела као врући млаз полимера који се гура кроз калуп.
Људи понекад замишљају екструзију пластике као стерилан, потпуно аутоматизован процес „гашења{0}} светла. Није. Стојте близу линије за екструзију десет минута и приметићете зујање погонског мотора, повремено шиштање из резервоара за хлађење и оператере који прилагођавају подешавања која изгледају минорно, али су апсолутно битна. Екструзија је у принципу једноставна, али ђаво-и већина катастрофа-је у детаљима.
Како цела ствар заправо функционише
Од пелета до топљења
Сирови материјал обично долази у пелетима-малим, стакленим перлицама које не изгледају много. Једном када падну у резервоар и склизну у загрејану бачву, све се брзо мења. Унутар те цеви је ротирајући завртањ (људи из индустрије га једноставно зову "шраф"), који је у основи срце целог процеса екструзије.
Вијак не гура само материјал напред; компримује, топи, меша и стабилизује полимер. Геометрија-нагиб, дубина лета, степен компресије-играју изненађујуће велику улогу у квалитету топљења. Можете користити исти материјал на два завртња и добити потпуно различите завршне обраде површине или стопе протока. Видео сам оператере како се куну у дизајн једног завртња док се жале да се други „бесни“, што је њихов необичан начин да кажу да притисак топљења превише варира.
Притисак, проток и матрица
Како се растопљени полимер приближава крају бурета, притисак расте. Затим се све своди на калуп за екструзију-обликовани отвор који производу даје његов профил. Матрица може изгледати једноставно споља, али отворите је и унутрашњи канали протока могу личити на нешто између лавиринта и хидрауличне скулптуре.
Полимер излази из калупа у непрекидном облику, још увек мекан и веома температурно{0}}осетљив. Хлађење мора бити довољно брзо да закључа профил, али довољно контролисано да се избегну унутрашња напрезања. Температурни прозори нису великодушни. Превише вруће и полимер се разграђује; превише хладно и ток постаје недоследан.
Зашто контрола температуре никада не престаје
Већина модерних екструзионих линија користи више зона грејања-понекад шест, понекад дванаест-свака пажљиво прилагођена понашању полимера. Замена материјала са ХДПЕ на ПВЦ? Планирајте да све поново подесите. ПВЦ, на пример, кажњава чак и благо прегревање ослобађањем гаса хлороводоника, који је гадан за оператере као и за опрему.
Зашто је екструзија пластике постала радни коњ за производњу
Екструзија је преузела велике сегменте производње пластике из једног једноставног разлога: када једном окренете линију, можете трчати миљама конзистентног производа готово без прекида. Скоро сваки термопластични-полиетилен, полипропилен, ПВЦ, АБС, полистирен- може се екструдирати све док се топи и тече.
Скок напред је уследио када су матрице за екструзију постале способне да формирају сложене попречне{0}} пресеке. Одједном, произвођачи нису били ограничени на шипке и равне листове. Прозорски оквири, кабловске цеви, више-канални профили, ко-екструдирани производи-све је постало могуће уз побољшања дизајна калупа и дистрибуције растопа.
Производња цеви и цеви
Шупљина без бушења: решење трна
Производња шупљих облика попут цеви захтевала је од инжењера да преиспитају саму матрицу. Унесите у трн-централни пин који тера полимер да тече око њега. Ова иновација је омогућила континуирано екструзију цеви.
Цевоводи великог{0}}пречника су импресивне машине. Сама матрица може бити шира од стола за вечеру, а подупирање тек екструдиране цеви без деформисања је сам по себи изазов.
Вакуумски резервоари за димензионисање
За одржавање савршеног кружног профила, произвођачи се ослањају на вакуумске резервоаре за димензионисање. Врућа цев улази у комору-напуњену водом која садржи чауру за прецизно димензионисање. Вакум извлачи цев ка споља како би одговарао облику рукава док се хлади. То је паметан систем који држи велике цеви округле уместо овалне.
Бловн Филм-компликованији него што изгледа
Ако никада нисте видели линију за екструзију издуваног филма, замислите огроман светлећи мехур који се диже право из машине. Први пут изгледа нејасно опасно, али то је стандардни метод за производњу пластичних кеса и флексибилне фолије за паковање.
Тхе Буббле
Вертикална матрица истискује растопљену цев нагоре. Ваздух надувава цев у мехур, који се непрекидно хлади ваздушним прстеновима. Мехур се протеже док не достигне жељену ширину, а ваљци за хватање на врху га скупљају у двослојни-филм који се намотава на ролне.
Зашто је контрола све
Мехур стално преговара о гравитацији, ваздушном притиску, протоку ваздуха за хлађење и брзини линије. Превише ваздуха и балони изнад спецификације-или пуцају. Премало и филм се набора. Аутоматизација помаже, али искусни оператери и даље знају када нешто „испадне“ много пре него што га сензори ухвате.
Својства филма у великој мери зависе од -односа надувавања-колико се мехур шири у поређењу са пречником калупа. Кесе за намирнице, пољопривредна фолија, фолија за паковање-захтевају различите односе и стога различите механичке карактеристике.
Глумачки филм-Правији пут до прецизности
Није сав филм разнесен. Екструзија ливеног филма у потпуности прескаче мехур. Равна матрица екструдира лист који пада на охлађене ваљке, који одређују дебљину, јасноћу и завршну обраду филма.
Линије за ливене филмове генерално постижу далеко строжу контролу мерача од дуваног филма. Они такође трче брже. Зато се амбалажа за храну-у којој је униформност важнија од више{3}}снаге у више смерова-у великој мери ослања на ливену фолију. Замјена-? Изливени филм је мање механички уравнотежен у свим правцима.
Примене за премазивање и преко{0}}ектрузије
Екструзија заиста показује своју свестраност када се користи за премазивање. Електричне жице, каблови са влакнима и комуникационе линије се ослањају на преко-екструзију да би формирали изолацију и омотач.
Притисак у односу на матрице за цеви
Доминирају две врсте коцкица:
Притисак умиречврсто повежите полимер око проводника{0}}неопходног за изолацију.
Цеви умируоставите мали размак, погодан за заштитне јакне где није потребно лепљење.
Линије за премазивање жице могу да раде на више од 2.000 стопа у минути. При тим брзинама, мале варијације у температури топљења или геометрији матрице се тренутно појављују као површински дефекти, тако да онлајн ласерски или Кс- мерачи стално прате дебљину зида.
Детаљи који су заправо важни
Избор материјала
Сваки полимер има своју личност.
ХДПЕ: широк прозор за обраду, опрашта, користи се свуда.
ЛДПЕ: лако тече, одлично за филм.
ПВЦ: стабилан када се контролише, проблематичан када се прегреје.
АБС: осетљив на смицање и температуру.
Шраф који се лепо понаша са полипропиленом може да произведе неконзистентно таљење са ПВЦ-ом.
Дие Десигн
Модерне матрице користе софтвер за симулацију, али још увек има много руку-на усавршавању. Талина мора да стигне до сваког дела матрице у исто време. Ако није, профил ће се искривити или димензионално померити.
Методе хлађења
Различити производи захтевају различито хлађење:
Ваздушно хлађење за лаке профиле
Водена купатила за екструзије средње{0}}
Вакуумско димензионисање цеви
Специјално хлађење (магла, расхлађени ваљци, чак и методе криогеног купања) за необичне полимере
Стратегија хлађења утиче на стабилност димензија више него што многи нови инжењери очекују.
Где екструзија још увек има ограничења
Екструзија је одлична за производе са непрекидним,{0}}константним попречним пресеком. Али то се не може лако носити са:
променљиве геометрије по дужини
сложени 3Д облици
изузетно дебели делови који се неравномерно хладе
И сваки пут када се линија промени матрице или материјали, очекујте неки отпад при покретању. Висок{1}}мешовити, мали{2}}производња нема увек финансијског смисла на линији за екструзију.
Чак и са свим својим карактеристикама и ограничењима, екструзија пластике остаје један од најисплативијих{0}}најефикаснијих начина да се сирови полимер претвори у употребљиве производе. Погледајте около-цеви, профили, фолије, украси, изолација, паковање. Екструзија тече тихо у позадини, обликујући више од модерног света него што већина људи схвата.
Честа питања о екструзији пластике
1. Који производи се најчешће праве екструзијом пластике?
Изненађујуће широк распон. Све са непрекидним попречним пресеком-кандидат је-ПВЦ цеви, полиетиленске цеви, оквири прозора, изолација од атмосферских утицаја, изолација каблова, фолија, фолија за паковање, водови за наводњавање кап по кап, па чак и неке компоненте аутомобилске опреме. Ако је дугачак, понављајући и уједначен, екструзија је обично најекономичнији начин за његову производњу.
2. Шта чини екструзиони вијак толико важним?
Шраф одређује како се полимер топи, меша и под притиском. Нешто другачији однос компресије или дубина канала може потпуно променити стабилност топљења. Многи оператери развијају „фаворите“ јер одређене геометрије завртња дају глаткији проток или мање скокова притиска са специфичним материјалима.
3. Зашто матрице за екструзију изгледају тако компликовано изнутра?
Зато што се полимерни топљење природно не распоређује равномерно. Унутрашњи канали протока унутар калупа су пројектовани да испоручују једнак притисак и проток сваком делу профила. За сложене облике-као што су вишекоморни оквири прозора-унутрашња структура калупа може бити изненађујуће сложена.