Ekstruder je mehanički uređaj koji gura rastopljeni termoplastični materijal kroz prilagođeni-kalup za proizvodnju kontinuiranih profila kao što su cijevi, trake ili filamenti. Potpuni plastični ekstruder sastoji se od lijevka za dovod sirovina, grijane cilindrične bačve, unutarnjeg rotirajućeg puža, glave matrice i nizvodnog sustava hlađenja. Oblikovanje taline polimera dok napušta kalup je jednostavan dio. Natjerati materijal da zadrži svoju preciznu geometriju dok prolazi kroz fazu hlađenja pravi je izazov za operatere u radionici.
Kako radi ekstruder za plastiku?
Proces ekstruzije plastike prvenstveno se oslanja na mehaničko trenje, a ne samo na vanjske grijaće trake, za topljenje izvornog polimera. Da bismo razumjeli kako rade ekstruderi za plastiku, koristimo TSC okvir: temperatura, smicanje i oblikovanje. Ovaj slijed točno određuje kako se čestice sirovine pretvaraju u čvrst konačni proizvod.
Faza 1: Temperatura (područje hranjenja)
Proces počinje kada gravitacija povuče neobrađene plastične čestice iz spremnika u dovodni otvor. Područje dovoda rotirajućeg vijka hvata te čestice i pomiče ih naprijed u cijev. Operater postavlja vanjsku grijaću traku u ovom početnom području na relativno nisku temperaturu. To sprječava da se plastika prerano otopi i zalijepi za dovodni otvor, što može dovesti do začepljenja poznatog kao premošćivanje.
Faza 2: Smicanje (prijelazna zona i zona mjerenja)
Mehaničko rezanje stvara do 80% topline potrebne za topljenje plastike. Kako vijak gura čestice u prijelaznu zonu, promjer korijena vijka se povećava. Ovaj dizajn pritišće plastiku na stijenku bačve. Intenzivno trenje između čestica i metalne bačve pokidalo je polimerne lance, stvarajući ogromnu unutarnju toplinu. Kada materijal dosegne mjernu zonu na kraju puža, postao je jednolika talina pod tlakom, spremna za ulazak u kalup.
Faza 3: Oblikovanje (matrica)
Matrica tjera talinu polimera pod tlakom da formira svoj konačni oblik-presjeka. Talina se cijepa oko unutarnjeg igla i rekombinira prije nego napusti rub kalupa. Brzina kojom materijal napušta kalup mora biti savršeno usklađena s brzinom nizvodnog vučnog stroja. Svaka neusklađenost u ovom omjeru navlačenja će neprirodno rastegnuti materijal i ugroziti strukturni integritet profila.
Zašto se moj izvađeni plastični profil savija tijekom hlađenja?
Neravnomjerna stopa skupljanja na plastičnom presjeku-određuje težinu deformacije. Kada pitate "Zašto se plastični profil koji sam ekstrudirao deformira tijekom hlađenja?" Kada, odgovor se gotovo uvijek može pronaći u toplinskom gradijentu. Dio profila s debelim-stjenkama zadržava toplinu mnogo dulje od dijela s tankim-stjenkama.
Glavni uzrok 1: Asimetrična kontrakcija
Nakon što su susjedne tanke stijenke već očvrsnule, debele stijenke se nastavljaju hladiti i skupljati. U debljim masama, ova odgođena kontrakcija fizički povlači i savija ionako tvrdi dio s tankom-stjenkom, uzrokujući njegovo odstupanje od svoje poravnatosti. Operateri rješavaju ovaj problem modificiranjem kalupa kako bi uključili lokalizirane kanale za hlađenje unutar kalupa ili usklađivanjem usmjerenog protoka zraka posebno s debljim dijelovima profila u trenutku kada profil napušta kalup. Prisiljavanje debelih i tankih stijenki da dosegnu temperaturu staklastog prijelaza istovremeno može eliminirati sile savijanja.
Glavni uzrok 2: "Pamćenje na stres"
Ako puž ekstrudera primjenjuje prekomjernu silu smicanja, polimerni lanci će razviti memoriju naprezanja. Mnogi operateri pogrešno vide deformaciju kao čisto nizvodni problem hlađenja. Podešavali su temperaturu vodene kupelji nekoliko sati bez uspjeha. Stvarnost je da kvar počinje unutar cijevi. Ako je brzina puža previsoka, polimerni lanci bit će neprirodno istegnuti prije ulaska u kalup. Nakon što plastika napusti kalup i uđe u kupelj za hlađenje, rastegnuti lanci pokušavaju se vratiti u svoje izvorno opušteno stanje. Ovaj molekularni odskok očituje se kao ozbiljno izobličenje ili deformacija u konačnom proizvodu. Smanjenje brzine puža i lagano povećanje temperature bačve može smanjiti ovo unutarnje naprezanje.
Pravilo podešavanja "zračnog raspora".
Točna udaljenost između čeone strane kalupa i prve vodene kupke za hlađenje --poznate kao zračni raspor-- određuje neposrednu površinsku napetost profila. Naše nedavno ispitivanje asimetričnih krutih PVC prozorskih okvira pokazalo je jasan odnos između duljine zračnog raspora i krivljenja.
Vodili smo kontinuirani profil sa stijenkom tankom 2 mm spojenom na podlogu debljine 5 mm. Ostavljanje standardnog zračnog raspora od 50 mm rezultira trajnom deformacijom tanke stijenke od 4 stupnja prema unutra. Brzi udar hladne vode trenutno je zaključao tanke stijenke, dok je baza od 5 mm doživjela širenje matrice na otvorenom. Preciznim smanjenjem zračnog raspora na 15 mm, minimiziramo vrijeme potrebno da se debela baza proširi prije nego što udari u čahuru za oblikovanje u spremniku za vodu. Ova jednostavna fizička prilagodba smanjila je neravnomjerno skupljanje za 22% i potpuno vratila ravnost profila bez potrebe za bilo kakvim složenim izmjenama kalupa.
Često postavljana pitanja o ekstruderima za plastiku
P: Što je stroj za ekstrudiranje?
O: To je proizvodni uređaj koji topi i tjera sirovu plastiku ili metal kroz matricu za oblikovanje kako bi se stvorili kontinuirani profili kao što su cijevi, filmovi ili cijevi.
P: Zašto se moj izvađeni plastični profil savija tijekom hlađenja?
O: Savijanje je obično uzrokovano neravnomjernim brzinama hlađenja, neprikladnim temperaturama vodene kupke ili neuravnoteženim unutarnjim naprezanjima u ekstrudiranom polimeru.
P: Kako radi ekstruder?
O: Sirova smola se dovodi iz spremnika u zagrijanu bačvu. Rotirajući vijak topi, miješa i gura materijal naprijed, tjerajući ga kroz kalup za oblikovanje.
P: Kako upravljati ekstruderom?
O: Zagrijte bubanj na zadanu temperaturu. Zatim se sirova smola ubacuje u spremnik, pogon vijka se pokreće pri maloj brzini i prati se izlaz iz kalupa.
P: Kako poboljšati transparentnost filmova?
O: Brzo povećajte brzinu hlađenja kako biste smanjili veličinu kristala. Slično tome, optimizirajte temperaturu taline, održavajte kalupe čistima i koristite visoko-kvalitetne aditive za bistrenje.
