Plastiko išspaudimas priklauso nuo tikslios temperatūros palaikymo keliose statinės zonose{0}}paprastai nuo 160 laipsnių iki 285 laipsnių, priklausomai nuo polimero,-kad kietos granulės taptų pastoviais, be defektų{4}}produktais. Vos 5 laipsnių temperatūros svyravimai gali sukelti medžiagos degradaciją, matmenų neatitikimus arba visišką proceso gedimą.
Sudėtingumą lemia dviejų šilumos šaltinių valdymas vienu metu: išoriniai statinės šildytuvai, užtikrinantys kontroliuojamą energijos įvedimą, ir vidinė trinties šiluma, kurią sukuria besisukantis varžtas. Šie šaltiniai suteikia skirtingą šilumos kiekį, priklausomai nuo gamybos etapo, medžiagos savybių ir apdorojimo greičio. Šiuolaikinėse ekstruzijos sistemose naudojamos termoporos arba RTD jutikliai, išdėstyti 6-7 mm atstumu nuo lydalo srauto, kad būtų galima stebėti temperatūrą ±1 laipsnio F tikslumu, o tai leidžia reguliuoti realiuoju laiku, kad būtų išvengta defektų prieš jiems atsirandant.
Temperatūros zonų supratimas plastiko ekstruzijoje
Ekstruderio statinė yra padalinta į atskiras šilumines zonas, kurių kiekviena atlieka tam tikrą tikslą – žaliavinį plastiką paverčia išlydytu polimeru, paruoštu formuoti. Daugumoje pramoninių ekstruderių yra 3–5 nepriklausomai valdomos zonos, nors didesnėse sistemose gali būti 8 ar daugiau.
Tiekimo zonos temperatūros valdymas
Tiekimo zona palaiko žemiausią statinės temperatūrą, paprastai 20{5}}60 laipsnių žemiau polimero lydymosi temperatūros. HDPE atveju tai reiškia 160–180 laipsnių, o PVC reikia 140–160 laipsnių. Šis tyčinis temperatūros slopinimas apsaugo nuo ankstyvo lydymosi, kuris sukeltų tiltelį – būklę, kai suminkštėjusios granulės išsilenkia virš sraigto kanalo ir blokuoja medžiagos srautą.
Tiekimo zona susiduria su unikaliu iššūkiu: ji turi išlaikyti granules pakankamai tvirtas, kad išlaikytų trintį į statinės sienelę (kuri skatina judėjimą į priekį), o palaipsniui jas šildo link lydymosi temperatūros. Per didelis šilumos kiekis sumažina trinties koeficientą tarp granulių ir statinės, todėl medžiaga slysta ir pralaidumas sumažėja 15-30%. Per mažas šilumos kiekis pailgina kietą transportavimo zoną, o tai sumažina erdvę, skirtą visiškam lydymui pasroviui.
Daugelis procesorių tiekimo sekcijoje įrengia sraigtinį aušinimą, o per varžto šerdį cirkuliuoja 38-49 laipsnių vanduo. Taip sukuriamas optimalus temperatūrų skirtumas-šilta statinė, šaltas sraigtas-, kuris maksimaliai padidina skirtumą tarp statinės-su Ši technika gali padidinti padavimo greitį 10-20%, palyginti su neaušinamais varžtais.
Suspaudimo zonos dinamika
Ekstruduodami plastiką per suspaudimo zoną, operatoriai turi palaikyti 125-175 laipsnių F aukštesnę temperatūrą nei padavimo zona, sukurdami temperatūros gradientą, būtiną efektyviam lydymuisi. Polipropileno, ekstruzinio su padavimo zona 200 laipsnių kampu, suspaudimo zonos paprastai veikia 220-245 laipsnių kampu. Ši aukštesnė temperatūra pagreitina stiklo ir klampumo perėjimą, nes medžiaga sutankinama ir karpoma.
Šilumos tiekimas čia pirmiausia atsiranda dėl mechaninio darbo, o ne iš statinių šildytuvų. Mažėjant sraigto kanalo gyliui (suspaudimo laipsniui), medžiaga patiria dideles kirpimo jėgas, kurios sukuria trinties šilumą. Didelės spartos operacijų metu ši mechaninė energija gali sudaryti 60–70 % visos šilumos suspaudimo zonoje, o statinės šildytuvai – tik 30–40 %.
Iššūkis yra pasiekti vienodą visos medžiagos masės lydymą. Prasta suspaudimo zonos temperatūros kontrolė sukuria dviejų -fazių lydalo-iš dalies kietas granules, apsuptas išlydyto polimero-, todėl atsiranda paviršiaus defektų, vadinamų „žuvų akimis“ arba vidinėmis tuštumais. Tinkami temperatūros profiliai užtikrina, kad paskutinė kieta granulė išsilydytų mažiausiai dviejų varžtų skersmenimis prieš pradedant dozavimo zoną.
Matavimo zonos tikslumas
Dozavimo zona reikalauja griežčiausios temperatūros kontrolės visoje sistemoje. Temperatūra čia paprastai yra 10–25 ° F žemesnė už tikslinę lydymosi temperatūrą, kad būtų atsižvelgta į papildomą šlyties kaitinimą, kuris atsiranda, kai homogenizuotas polimeras teka link štampo. DTPE, kurios tikslinė lydymosi temperatūra yra 210 laipsnių, galutinė statinės zona gali būti nustatyta 200-205 laipsnių.
Šios zonos seklus, pastovaus gylio{0}}kanalas sukuria didelę trinties šilumą dėl šlyties. Temperatūros reguliatorius šioje zonoje dažnai reikalauja aušinimo 70-90 % laiko pastovios-būsenos gamybos metu, naudojant oro pūstuvus arba vandeniu aušinamus kolektorius, kad būtų išvengta perkaitimo. Jei dozavimo zonoje statinės šildytuvai veikia nuolat, tai rodo arba nepakankamą varžto aušinimą, arba varžto konstrukcijos ir medžiagos klampumo neatitikimą.
Temperatūros vienodumas ant varžto galo lemia galutinio produkto kokybę. Vienalytis lydalas su pastovia temperatūra (± 2 laipsniai) sukuria vienodą matuoklio storį, pastovias mechanines savybes ir minimalius vizualinius defektus. Dėl nevienodos lydymosi temperatūros pūstoje plėvelėje susidaro matuoklio juostos, profiliuose atsiranda dryžių paviršiaus ir vamzdžių matmenų svyravimai, kurie išlieka per visą aušinimo ir dydžio nustatymo procesą.
Medžiaga{0}}Specialūs temperatūros reikalavimai
Skirtingiems polimerams reikia labai skirtingų apdirbimo langų, kai ekstruzuojamas plastikas, kai kurie toleruoja platų temperatūros diapazoną, o kiti suyra per 10–15 laipsnių paklaidą.
Polietileno apdorojimo temperatūros
Didelio -tankio polietileno (DTPE) procesai 180–220 laipsnių diapazone su specifiniais nustatymais, atsižvelgiant į tankio ir molekulinės masės pasiskirstymą. Tiekimo zona paprastai prasideda 160-180 laipsnių kampu, suspaudimo zonose pakyla iki 190-210 laipsnių, o matavimo zonoje baigiasi 190-210 laipsnių kampu. Norint išlaikyti tinkamą lydalo srautą, štampo temperatūra yra 200–220 laipsnių.
Palyginti platus HDPE apdorojimo langas leidžia šiek tiek atleisti temperatūros svyravimus. Medžiaga gali toleruoti ±10 laipsnių nuokrypius be didelio gedimo, nors matmenų konsistencija nukenčia už ±5 laipsnių ribų. Mažo -tankio polietilenas (LDPE) apdorojamas 10–15 laipsnių žemiau dėl šakotesnės molekulinės struktūros ir mažesnio kristališkumo.
Vienas svarbus aspektas, susijęs su polietilenu: jautrumas drėgmei. Net 0,02 % drėgmės ekstruzijos metu susidaro garai, susidaro tuštumos ir paviršiaus pūslės. Išankstinis džiovinimas paprastai nereikalingas, tačiau medžiaga turi būti laikoma kontroliuojamoje aplinkoje ir apdorota per 2–3 dienas nuo maišelio atidarymo.
Polipropileno temperatūros profiliai
Polipropilenui reikia aukštesnės temperatūros nei polietilenui{0}}paprastai 200–260 laipsnių statinės nustatymai, kai štampo temperatūra siekia 240–270 laipsnių. Rekomenduojamas profilis veikia 200-230 laipsnių tiekimo zonoje, 230-260 laipsnių per suspaudimo zonas ir 240-260 laipsnių dozavimo zonoje, o galutiniai koregavimai priklauso nuo varžto greičio ir pralaidumo.
Aukštesnė PP lydymosi temperatūra (160-170 laipsnių, palyginti su 130-137 laipsnių HDPE) ir kristalinė struktūra reikalauja agresyvesnio kaitinimo, kad būtų pasiektas visiškas lydymas. Nepakankama temperatūra sukelia nepilną polimerų kristalų susiliejimą, dėl to silpnos suvirinimo linijos ir silpnas atsparumas smūgiams. Pernelyg aukšta temperatūra - aukštesnė nei 280 laipsnių - inicijuoja grandinės nutrūkimą, dėl kurio sumažėja molekulinė masė ir pageltimas.
Polipropilenas taip pat pasižymi mažesniu šilumos laidumu nei polietilenas, todėl aušinimas po ekstruzijos yra sudėtingesnis. Presuotiems PP gaminiams reikalingas ilgesnis aušinimo ilgis ir dažnai reikia įtvarų arba vidinio aušinimo storoms -sienelėms dalims, kad būtų išvengta deformacijos ir būtų išlaikytas matmenų leistinas nuokrypis.
PVC terminis jautrumas
Polivinilchloridas kelia sudėtingiausius temperatūros kontrolės reikalavimus prekiniam plastikui. Gryna PVC derva pradeda skaidytis 100 laipsnių kampu ir greitai įsibėgėja virš 150 laipsnių, tačiau tik maždaug 160 laipsnių kampu pereina iš stiklinės į klampią būseną. Dėl šio siauro 10–20 laipsnių apdorojimo lango tarp lydymosi ir skilimo plastiko ekstrudavimas su PVC yra ypač sudėtingas.
Terminiai stabilizatoriai praplečia PVC temperatūros diapazoną, leidžiantį apdoroti 160–210 laipsnių standžioms rūšims ir 140–180 laipsnių lankstiems junginiams, kuriuose yra daug plastifikatorių. Net ir naudojant stabilizatorius, PVC toleruoja ne daugiau kaip 180 laipsnių 30 minučių arba 200 laipsnių 20 minučių, kol skilimas pagreitėja.
Dėl PVC skaidymo susidaro druskos rūgštis, kuri ėsdina įrangą ir išskiria toksiškus dūmus. Ankstyvieji įspėjamieji ženklai yra dūmai ties štampu, aštrus rūgštus kvapas ir geltona{1}}ruda ekstrudato spalva. Norint išvengti skilimo, reikia atidžiai stebėti temperatūrą, minimalų buvimo laiką (daugumos rūšių atveju mažiau nei 5–7 minutes) ir nedelsiant išvalyti, jei temperatūra viršija saugias ribas.
Kietam PVC profiliui ir vamzdžių ekstruzijai tipiniai profiliai veikia 160-180 laipsnių tiekimo zonoje, 170-195 laipsnių suspaudimo zonose ir 185-195 laipsnių dozavimo zonoje, kai štampo temperatūra yra 185-210 laipsnių. Dėl plastifikatorių poveikio lydalo klampumui lankstus PVC visose zonose veikia 20-30 laipsnių vėsiau.
Temperatūros matavimo technologija
Tiksli temperatūros kontrolė prasideda nuo patikimo matavimo. Dvi pagrindinės jutiklių technologijos-termoporos ir RTD-siūlo skirtingus pranašumus, atsižvelgiant į taikymo reikalavimus.
Termoporos programos
Termoporos dominuoja matuojant plastiko ekstruzijos temperatūrą, o J ir K tipai sudaro 85-90 % įrenginių. K tipo termoporos veikia nuo -200 laipsnių iki 1260 laipsnių, gerokai viršijančios ekstruzijos reikalavimus, tačiau suteikiančios vietos aukštai temperatūrai ir avarinėms situacijoms.
Pagrindinis privalumas: greitas reakcijos laikas. Termoporos aptinka temperatūros pokyčius per 0,1–0,5 sekundės, todėl valdiklis greitai reaguoja į šiluminius sutrikimus. Šis greitis yra labai svarbus paleidžiant, keičiant aukštį ir reguliuojant linijos greitį, kai temperatūra greitai svyruoja.
Termoporos tikslumas svyruoja nuo ±1-2 laipsnių, priklausomai nuo kalibravimo ir amžiaus. Laikui bėgant jutiklis nukrypsta, nes pasikartojantis terminis ciklas palaipsniui keičia metalo jungties savybes. Pramonės praktika reikalauja kasmetinio kalibravimo arba keitimo kritinėse zonose su 18–24 mėnesių intervalais, kurie yra priimtini mažiau jautriems darbams.
Norint tinkamai sumontuoti, jutiklio antgalį reikia įstatyti 6-7 mm atstumu nuo lydalo srauto kanalo – pakankamai arti, kad būtų galima matuoti plastiko temperatūrą, o ne plieno masę, tačiau apsaugotą nuo tiesioginio lydalo kontakto, kuris pagreitina susidėvėjimą. Antgalis turi būti nukreiptas statmenai statinės sienelei, o jutiklio jungtis yra temperatūros gradiento centre, kad būtų galima tiksliausiai nuskaityti.
RTD tikslumo pranašumai
Atsparumo temperatūros detektoriai (RTD), ypač Pt100 jutikliai, užtikrina puikų tikslumą-paprastai ±0,1-0,3 laipsnio -, todėl jie idealiai tinka programoms, kurioms reikalingas ypatingas tikslumas. Medicininiai vamzdeliai, farmacinė pakuotė ir maistinė plėvelė dažnai nurodo RTD jutiklius, kad būtų išlaikytas griežtas norminių standartų reikalaujamas nuokrypis.
RTD matuoja temperatūrą koreliuodami platinos elemento elektrinės varžos pokyčius su šiluminėmis sąlygomis. Šis ryšys yra labai tiesinis ir stabilus laikui bėgant, tinkamai prižiūrimi RTD kalibravimo tikslumą palaiko 3–5 metus, o termoporų – 12–18 mėnesių.
Pagrindinis trūkumas: lėtesnis atsako laikas. RTD reikia 2-5 sekundžių, kad aptiktų ir signalizuotų temperatūros pokyčius, o tai gali uždelsti valdiklio atsaką pereinamomis sąlygomis. Šis delsimas retai sukelia problemų pastovios būsenos gamybos metu, tačiau gali prisidėti prie viršijimo paleidžiant arba keičiant lygį.
Kaina yra kitas atlygis. RTD jutikliai kainuoja 2-4 kartus daugiau nei lygiavertės termoporos, o dėl jų trapesnės konstrukcijos jie gali būti pažeisti didelės vibracijos aplinkoje arba keičiant štampus. Daugelis procesorių daro kompromisą diegdami RTD kritinėse zonose (paprastai štampavimo ir galutinio vamzdžio zonoje), o termoporas naudoja kitur.
Jutiklių išdėstymo strategija
Strateginis jutiklio išdėstymas padidina matavimo tikslumą ir sumažina įrangos trukdžius. Kiekvienai šildomai zonai reikalingas bent vienas jutiklis, kuris stebi faktinę lydymosi temperatūrą, o ne kaitinimo juostos temperatūrą.
Tiekimo zonos jutiklis yra šalia bunkerio gerklės ir stebi perėjimą nuo kietų granulių prie minkštinamosios medžiagos. Suspaudimo zonos jutikliai yra tolygiai išdėstyti išilgai statinės ilgio, paprastai po vieną jutiklį zonoje 5-zonų konfigūracijoje. Matavimo zona dažnai gauna du jutiklius-vieną vidurinę-zoną ir vieną prie varžto galo, kad užfiksuotų temperatūros gradientus, rodančius nepilną lydymąsi arba per didelį šlyties įkaitimą.
Norint išmatuoti štampų temperatūrą, sudėtingiems profiliams reikia kelių jutiklių. Paprastiems apvaliems štampams prie štampų įėjimo gali būti naudojamas vienas jutiklis, tačiau profilio štampams, kurių sienelės storis skiriasi, reikia 2-4 jutiklių, išdėstytų, kad būtų galima stebėti storiausius skersinius-pjūvius, kuriuose atsiranda šiluminių atsilikimų. Vidiniai temperatūros matavimo{5}jutikliai, besitęsiantys į lydalo srautą, pateikia tiksliausius rodmenis, tačiau nutraukia srautą ir sukuria galimus nuotėkio taškus, kuriuos reikia kruopščiai prižiūrėti.
Temperatūros valdymo sistemos ir strategijos
Šiuolaikiniai temperatūros reguliatoriai naudoja PID (proporcingo-integralinio-darinio) algoritmus, kurie nuolat koreguoja šildymo ir vėsinimo galias, kad tikslinė temperatūra būtų palaikoma ±1-2 laipsnių ribose. Šios sistemos reaguoja greičiau ir tiksliau nei senesni įjungimo-išjungimo valdikliai, kurie sukėlė ±5-10 laipsnių temperatūros svyravimus.
Zone{0}}pagrįsta valdymo architektūra
Nepriklausomas zonos valdymas leidžia procesoriams tiksliai{0}}sureguliuoti temperatūros profilį skirtingoms medžiagoms, gaminiams ir veikimo sąlygoms. Įprastas 5-zonų sistemos-tiekimas, trys suspaudimo zonos ir matavimas-užtikrina pakankamą skyrą daugeliui programų. Didelės našumo sistemos išplečiamos iki 8–12 zonų, kad būtų galima geriau valdyti ilgas statines arba ekstruzuoti plastikines medžiagas, kurios yra ypač jautrios karščiui.
Kiekvienas zonos valdiklis stebi savo jutiklį, lygina rodmenis su nustatyta verte ir moduliuoja išėjimą į šildytuvus ir aušintuvus. Pastovios būsenos veikimo metu suspaudimo ir matavimo zonose dažnai veikia šildytuvai, kurių galia yra 0–20 %, o aušinimas – 50–80 %, o tai rodo, kad trinties šiluma dominuoja šilumos įvestyje. Tiekimo zonai paprastai reikia 40–70 % šildymo galios, kad būtų pašalinti šilumos nuostoliai ir šaltos granulės būtų iki apdorojimo temperatūros.
Išplėstiniai valdikliai prideda pakopines kilpas, kurios reguliuoja pasroviui skirtų zonų nustatytas vertes pagal prieš srauto temperatūros rodmenis. Jei tiekimo zona įkaista, pirmoji suspaudimo zona automatiškai sumažina savo kontrolinę vertę, kad išlaikytų bendrą temperatūros profilį. Šis nuspėjamas valdymas sumažina viršijimą ir pagerina reakciją į proceso trikdžius.
Šildymo ir vėsinimo komponentai
Daugumoje ekstruderių juostos šildytuvai yra pagrindinis šilumos šaltinis. Šie aliuminio ar žėručio -apvynioti atsparumo šildytuvai apspaudžia statinę ir paverčia elektros energiją šilumine energija 80–95 % efektyvumo. Galios tankis svyruoja nuo 2–10 vatų kvadratiniame colyje, atsižvelgiant į zonos reikalavimus ir saugos ribas.
Šildytuvo priežiūra labai paveikia temperatūros valdymo efektyvumą. Laisvos juostos sukuria oro tarpus, kurie sumažina šilumos perdavimo efektyvumą 40–60%, todėl valdikliai verčia didinti galią, o tai galiausiai sudegina elementą. Geriausia praktika reikalauja kas ketvirtį tikrinti juostos įtempimą ir nedelsiant priveržti, jei tarp šildytuvo ir statinės yra laisvumo.
Aušinimo sistemos skirstomos į dvi kategorijas: aušinimą oru ir aušinimą skysčiu. Oro aušinimui naudojami ventiliatoriai ir slėgio kameros kambario temperatūros orui išpūsti per statinės paviršių, užtikrinant švelnų vėsinimą, tinkamą esant vidutinėms šilumos apkrovoms. Skysčio aušinimo pagalba vanduo arba alyva cirkuliuoja per kanalus, įmestus į šildytuvo juostas arba per atskirus aušinimo apvalkalus, todėl šilumos šalinimo pajėgumas yra 3–5 kartus didesnis nei oro sistemos.
Aušinimo būdų pasirinkimas priklauso nuo apdorojimo reikalavimų. Medžiagas, sukuriančias didelę trinties šilumą,{1}}pvz., užpildytus junginius arba didelio{2}}klampumo inžinerines dervas-dažnai reikia aušinti skysčiu, kad būtų išvengta terminio nutekėjimo. Prekiniai plastikai, esant vidutiniam greičiui, paprastai valdomi naudojant oro aušinimą, kurio montavimas ir priežiūra kainuoja pigiau, o tai pašalina susirūpinimą dėl aušinimo skysčio nuotėkio ar korozijos.
Adaptyvusis temperatūros optimizavimas
Statiniai temperatūros profiliai-nustatyti vieną kartą ir niekada nereguliuoti- retai užtikrina optimalų našumą įvairiomis sąlygomis. Prisitaikančios strategijos, kurios nustato temperatūrą pagal realiojo laiko-procesų atsiliepimus, pagerina produkto kokybę ir sumažina energijos sąnaudas.
Vienu būdu stebimas lydymosi slėgis varžto antgalio arba štampavimo įėjime. Didėjantis slėgis rodo didėjantį lydalo klampumą, kuris paprastai atsiranda dėl mažėjančios temperatūros. Valdiklis reaguoja padidindamas prieš srovę zonos temperatūrą 2–5 laipsniais, kad atkurtų tinkamą srautą. Ir atvirkščiai, mažėjantis slėgis sumažina temperatūrą, kad medžiaga nesuirtų nuo perkaitimo.
Kita strategija seka pavaros variklio srovės stiprumą. Didėjantis stiprintuvo traukimas signalizuoja apie didesnį mechaninės energijos įvestį, atsirandantį dėl varžto sukimosi, o tai sukuria daugiau trinties šilumos. Valdikliai reaguoja sumažindami nustatytas vertes suspaudimo ir dozavimo zonose, kad išlaikytų stabilią lydymosi temperatūrą. Šis dinaminis reguliavimas ypač gerai veikia keičiant greitį, automatiškai kompensuodamas kintančio sraigto apsisukimų dažnio šiluminį poveikį.
Kai kurios pažangios sistemos naudoja modelio nuspėjamą valdymą, kuris imituoja ekstruzijos proceso šiluminį elgesį. Programinė įranga apskaičiuoja optimalias zonos temperatūras pagal medžiagos savybes, varžtų geometriją, pralaidumą ir aplinkos sąlygas, tada nuolat atnaujina nustatytas vertes, kai sąlygos keičiasi. Šios sistemos gali sumažinti su temperatūra susijusius defektus 30–40 % ir energijos sąnaudas 8–12 %, palyginti su fiksuotais profiliais.
Įprasti temperatūra{0}}susiję defektai
Temperatūros valdymo gedimai pasireiškia daugybe gaminio defektų, kurių daugelis kyla dėl specifinių šiluminių problemų tam tikrose zonose.
Paviršiaus netobulumai
Nelygūs paviršiai, apelsino žievelės tekstūra arba matomos srauto linijos dažnai rodo temperatūros problemas štampelyje. Per žema lydymosi temperatūra sukelia nepilną srauto frontų susiliejimą, kai medžiaga išeina iš matricos lūpų ir susidaro matomos suvirinimo linijos. Padidinus štampavimo temperatūrą 5–10 laipsnių, problema paprastai išsprendžiama sumažinant klampumą ir pagerinant srauto konvergenciją.
Ir atvirkščiai, per didelė štampo temperatūra -daugiau nei 20 laipsnių aukštesnė už optimalią-gali sukelti paviršiaus blizgesio svyravimų arba „išsiskleisti“, kai suardyta medžiaga kaupiasi prie štampo lūpų. Ši medžiaga periodiškai išsiskiria ir įterpiama į gaminio paviršių tamsių dėmių ar dryžių pavidalu. Sumažinus štampo temperatūrą ir padidinus štampo valymo dažnumą, problema pašalinama.
Ryklio odos ir lydalo lūžis yra ypatingi paviršiaus defektai, atsirandantys dėl per didelio šlyties įtempio ties štampavimo sienele. Tai įvyksta, kai lydymosi temperatūra yra per žema ekstruzijos greičiui, o didelės klampos medžiaga verčiama per štampą šlyties greičiu, viršijančiu kritines vertes. Sprendimas sujungia aukštesnę štampavimo temperatūrą (5–15 laipsnių padidėjimą) su lėtesniu linijos greičiu arba štampų pertvarkymu, kad sumažintų srauto apribojimus.
Matmenų variacijos
Plėvelės ar lakšto storio svyravimai dažnai atsiranda dėl nevienodos lydymosi temperatūros-. Jei skirtingose štampų dalyse tirpalas patenka skirtingose temperatūrose, jie teka skirtingu greičiu ir sukuria storio pokyčius, kurie išlieka aušinant ir apvyniojant.
Ši problema dažniausiai iškyla, kai adapterio arba rotatoriaus zonos veikia per šaltai, todėl šiluma gali išsisklaidyti iš lydalo, kai jis keliauja iš ekstruderio išleidimo į štampavimo angą. Sprendimas reikalauja padidinti šias pereinamosios zonos temperatūras, kad jos bent atitiktų matavimo zonos nustatymą, kad būtų išvengta šilumos nuostolių, dėl kurių lydalo sraute susidaro šiluminiai gradientai.
Profilių ir vamzdžių ekstruzijos atveju skersmens svyravimai dažnai rodo temperatūros nestabilumą matavimo zonoje. ±3-5 laipsnių svyravimai sukuria atitinkamus klampos pokyčius, kurie keičia štampo išsipūtimą – laipsnį, kuriuo ekstrudatas plečiasi išėjus iš štampo. Temperatūros reguliavimo sugriežtinimas iki ±1–2 laipsnių per PID derinimą arba pakeitus jutiklį paprastai pašalina skirtumus.
Medžiagos degradacija
Spalvos pakitimas nuo lengvo pageltimo iki tamsiai rudos ar juodos rodo terminį skilimą. Paprastai pageltimas atsiranda dėl 10–20 laipsnių aukštesnės nei optimalios temperatūros, sukeliančios oksidacijos reakcijas, kurios keičia spalvą, bet nepažeidžia polimero. Tamsiai rudos arba juodos „anglies“ dalelės signalizuoja apie didelį degradaciją iš lokalizuotų karštųjų taškų 50–100 laipsnių virš tikslinės temperatūros.
Karštosios dėmės dažnai susidaro ties šildytuvo juostų tarpais, varžtų antgaliais arba miršta negyvose vietose, kur medžiagos buvimo laikas viršija saugias ribas. Naudojant infraraudonųjų spindulių šiluminį vaizdą, galima nustatyti šias zonas, todėl temperatūros jutiklius reikia perkelti arčiau karštosios vietos arba įdiegti papildomą šildymo / vėsinimo pajėgumą, kad būtų pašalinti šiluminiai gradientai.
Dėl PVC skilimo, be spalvos pakitimo, išsiskiria ir druskos rūgštis, o tai liudija aštrūs dūmai ir korozija ant plieninių paviršių šalia štampo. Tai visada rodo per didelę temperatūrą, netinkamą terminį stabilizavimą arba buvimo laiką, viršijantį saugias ribas. Neatidėliotinas išjungimas ir statinės išvalymas apsaugo nuo įrangos sugadinimo ir saugos pavojų.
Fizinės nuosavybės pokyčiai
Sumažėjęs smūgio stiprumas, mažesnis pailgėjimas trūkimo metu arba priešlaikinis trapumas rodo subtilų terminį skilimą, nematomą plika akimi. Apdorojant vos 5–10 laipsnių aukštesnę temperatūrą, jautriuose polimeruose, tokiuose kaip polikarbonatas ar ABS, gali nutrūkti grandinė, todėl sumažėja molekulinė masė ir pablogėja mechaninės savybės.
Norint aptikti šią problemą, reikia periodiškai tikrinti ekstruzinius mėginius, palyginti su medžiagų specifikacijomis. Lydymosi srauto indekso matavimai leidžia greitai patikrinti-netikėtą MFI padidėjimą 10–20 %, tai rodo molekulinės masės sumažėjimą dėl terminio skilimo. Išsamesnė analizė naudojant DSC (diferencialinė skenavimo kalorimetrija) arba reologiniai tyrimai patvirtina diagnozę ir kiekybiškai įvertina sunkumą.
Norint išvengti prevencijos, būtina griežtai laikytis medžiagų tiekėjo temperatūros rekomendacijų, kuo labiau sumažinti buvimo laiką (paprastai 5-daugiausia 10 minučių karščiui jautrioms dervoms) ir vengti nereikalingų temperatūros šuolių paleidimo ar perėjimo metu. Kai kurie procesoriai į kompozicijas prideda šilumos stabilizatorių arba antioksidantų, kad apsaugotų nuo šiluminių sutrikimų.
Dažnai užduodami klausimai
Koks temperatūros tikslumas reikalingas plastikui išspausti?
Daugumos ekstruzijos procesų temperatūra reikalauja ±5 laipsnių ribos, kad gaminio kokybė būtų priimtina, nors tikslioms reikmėms, pvz., medicininiams vamzdeliams, reikia ±2 laipsnių ar griežtesnio. Šiuolaikiniai PID valdikliai gali išlaikyti ±1-2 laipsnių tikslumą, kai jie yra suporuoti su tinkamai sumontuotais ir sukalibruotais jutikliais. Dozavimo zonai ir matricai reikalinga griežčiausia kontrolė, nes jie tiesiogiai veikia lydalo vienodumą ir galutinio produkto savybes.
Kaip optimizuoti statinės temperatūrą naujai medžiagai?
Pradėkite nuo medžiagos tiekėjo rekomenduojamo temperatūros profilio, tada atlikite gamybos bandymus. Stebėkite tris pagrindinius indikatorius: pavaros variklio srovės stipris (turėtų būti pastovus, o ne kilti), lydalo slėgis (stabilus ±100 psi) ir ekstrudato išvaizda (vienoda spalva, lygus paviršius). Jei variklio stiprintuvai pakyla arba padidėja slėgis, padidinkite temperatūrą 5 laipsnių žingsniais suspaudimo ir matavimo zonose. Jei medžiaga pakitusi arba pablogėjusi, sumažinkite visas zonas 5-10 laipsnių. Tiksliai sureguliuokite atskiras zonas pagal gaminio kokybės reikalavimus.
Kodėl mano ekstruderiui reikalingas nuolatinis aušinimas matavimo zonoje?
Nuolatinis aušinimas paskutinėje statinės zonoje rodo, kad trinties šlyties kaitinimas generuoja daugiau šiluminės energijos, nei reikia norint palaikyti tikslinę temperatūrą. Tai normalu didelės spartos operacijoms, užpildytiems mišiniams arba didelės klampos medžiagoms. Sraigto mechaninis darbas dėl šlyties virsta šiluma, dažnai šiose zonose tiekiant 60-80 % reikalingos šiluminės energijos. Jei šildytuvai kada nors įsijungia matavimo zonoje pastovios gamybos metu, tai rodo per didelį aušinimą arba galimą jutiklio kalibravimo problemą.
Ar galiu naudoti tą patį temperatūros profilį skirtingų dydžių ekstruderiams?
Temperatūros profiliai tiesiogiai nesikeičia tarp ekstruderio dydžių dėl šilumos perdavimo greičio, buvimo laiko ir šlyties greičio skirtumų. 63 mm ekstruderis gali optimaliai veikti 190-210 laipsnių HDPE, o 150 mm ekstruderis apdoroja tą pačią medžiagą 180-200 laipsnių, nes jo didesnis tūris ir ilgesnė buvimo trukmė suteikia daugiau laiko šilumos perdavimui. Kiekvienam ekstruderio dydžiui reikia sukurti nepriklausomą profilį, pagrįstą medžiagos savybėmis, varžto konstrukcija ir pralaidumo reikalavimais. Pradėkite nuo medžiagų tiekėjo rekomendacijų kaip pagrindo, tada optimizuokite atlikdami gamybos bandymus.
Šaltiniai:
Plastikų technologija - „Norėdami gaminti kokybiškas ekstruzijas, valdykite lydymosi temperatūrą“ (2018 m.)
„Southern Heat Corporation“ - „Temperatūros ir slėgio vaidmuo ekstruzijoje“ (2024 m.)
Xaloy - „Optimizing Barrel Temperatures“ (2024 m.)
La-Plastikas - "Kokioje temperatūroje išspaudžiamas plastikas?" (2023 m.)
„Cowin Extrusion“ - „Ekstruderio temperatūros valdymas“ (2023 m.)
Elastron - „12 išspaudimo defektų ir trikčių šalinimas“ (2024 m.)