Visa termoplastinio ekstruzijos sritis tapo sudėtingesnė, nei kas nors tikėjosi. Kai dirbate su medžiagomis, kurios suyra esant tam tikroms temperatūroms, apdorojimo langas tampa stebėtinai siauras. Daugelis gamintojų apie tai kalba nepakankamai -, daroma prielaida, kad jūs tiesiog kaitinate medžiagą ir išstumiate ją per štampą, tačiau termoplastinis ekstruzija yra daug sudėtingesnė.
Temperatūros kontrolė yra svarbiau, nei žmonės supranta. Paimkite LDPE kaip pavyzdį - Plastics Technology tyrimai rodo, kad esant 100 sek Skirtingose temperatūrose klampumo kreivės išlieka gana arti viena kitos, o tai keista, kai lyginate ją su HDPE arba LLDPE, kur temperatūra labai skiriasi. Tai ne tik akademinė – keičiasi visos ekstruzijos linijos nustatymas.
„Windows“ apdorojimas, apie kurį niekas jūsų neįspėja
Šioms medžiagoms apdoroti reikalinga energija greitai didėja. Norint pašildyti vieną kilogramą LDPE nuo kambario temperatūros (apie 25 laipsnius) iki įprastos 210 laipsnių ekstruzijos temperatūros, reikia maždaug 138 kilokalorijų, nors realioms -pasaulio reikmėms paprastai reikia dvigubai daugiau dėl šilumos nuostolių - šaltinis: plasticstoday.com. Ir tai tik LDPE. Perėjus prie kitų polietilenų ar sudėtingesnių termoplastų, viskas pasikeičia.
Skirtingoms medžiagoms reikia visiškai skirtingų požiūrių. Remiantis pubs.acs.org paskelbtais duomenimis, LDPE mišiniai su vašku buvo sumaišyti naudojant Brabender Plastograph 140 laipsnių kampu, o LLDPE reikėjo 150 laipsnių, o HDPE - 160 laipsnių. Tai ne tik pasiūlymai, - nukritus žemiau šių temperatūrų ir jūs nevisiškai ištirpstate, o viršijant ir rizikuojate dėl šiluminės degradacijos. Apdorojimo langas yra tikras ir siauresnis, nei pripažįsta dauguma įrangos tiekėjų.
Įdomu tai, kad pramonė mažai standartizuoja šiuos skaičius. Rasite vieną procesorių, kuriame LDPE veikia 180 laipsnių kampu, kitą – 240 laipsnių kampu, ir abu teigiami optimalūs rezultatai. Tiesa yra kažkur per vidurį ir labai priklauso nuo buvimo laiko, varžto konstrukcijos ir kokių priedų yra formulėje.
Karščiui jautrios medžiagos pakeičia viską
Kai termoplastinė ekstruzija apdoroja karščiui jautrias medžiagas, negalite tiesiog pakelti temperatūros, kad pagerintumėte srautą. Kai kurios medžiagos pradeda skilti, kai temperatūra vos viršija jų lydymosi temperatūrą. PVC yra žinomas dėl to, kad - apdorojimo langas tarp „per kieto“ ir „išsiskiriančios druskos rūgšties“ yra nepatogiai mažas. Tas pats pasakytina apie tam tikrus biologinius -pagrįstus polimerus, dėl kurių dabar visi džiaugiasi. Puiki aplinkos istorija, košmaras, kurį reikia nuosekliai apdoroti.
Įrangos pusė nepasivijo medžiagų mokslo. Šiuolaikiniai ekstruderiai vis dar naudoja tą pačią pagrindinę statinės šildytuvo technologiją, kuri buvo sukurta prieš kelis dešimtmečius, tik su įmantresniais valdikliais. Tačiau kai dirbate su karščiui-jautriomis kompozicijomis, jums reikia daugiau nei tik tikslių temperatūros rodmenų -, jums reikia momentinio reakcijos laiko ir galimybės kompensuoti trinties kaitinimą realiuoju laiku-.
Real{0}}Pasaulio programos parodo skirtumą
3M kelių ženklinimo skyrius kai ką tai išsiaiškino per bandymus ir klaidas. Jų visų oro sąlygų termoplastinė sistema veikia siauroje 400 -440 laipsnių F (204{11}}227 laipsnių) temperatūros juostoje su termostatu valdomu šildymu – šios specifikacijos pateikiamos tiesiai iš techninės dokumentacijos, esančios 3m.com. Pakilkite žemiau 400 laipsnių F ir medžiaga tinkamai neteka per taikymo įrangą. Paspauskite virš 440 laipsnių F ir pradėsite bloginti rišiklio sistemą, o tai neigiamai veikia ilgalaikį kelio ženklinimo patvarumą.
Academia.edu atliktas tyrimas atskleidė kažką stebinančio apie jų iš anksto suformuotus termoplastinius ženklus, kai jie montuojami keliuose -, greitis iškart po montavimo sumažėjo 20-31 %, priklausomai nuo transporto priemonės tipo, o po vienerių metų sumažėjo iki 9–17 %. Tai nėra tiesiogiai susiję su ekstruzijos procesu, tačiau parodo, kaip apdirbimo metu gautos medžiagos savybės paveikia realų veikimą po kelių mėnesių.
Grindų ženklinimo pramonė kasdien apdoroja tonas termoplastinių medžiagų ir sukūrė keletą įdomių būdų, kaip išspręsti šilumai jautrias medžiagas. Mobilieji sunkvežimiai turi palaikyti pastovią temperatūrą judant, o tai reiškia, kad reikia kovoti su temperatūros kritimu tiekimo linijose, šilumos nuostoliais į aplinkos aplinką ir pačios medžiagos šilumine mase. Daugumoje sistemų dabar naudojamas alyvos -šilumos perdavimas, o ne tiesioginis šildymas liepsna, nes temperatūros gradientai lėmė medžiagų degradaciją tam tikrose zonose.
Apdorojimo temperatūroje klampumas pasikeičia
Žmonės mano, kad polimerų lydalai elgiasi nuspėjamai, tačiau tai tiesa tik tam tikruose šlyties greičio diapazonuose. Esant mažam šlyties greičiui, LDPE ir HDPE gali atrodyti panašiai, tačiau padidinkite šlyties greitį ir staiga LDPE teka tris kartus lengviau. Tai labai svarbu štampo konstrukcijai - tai, kas tinka HDPE vamzdžių ekstruzijai, su LDPE įspūdingai nepavyks, nebent atsižvelgsite į šiuos reologinius skirtumus.
Ir net nepalietėme, kaip viską pakeičia priedai. Į bazinę dervą įpilkite dažiklių, UV stabilizatorių arba antipirenų ir pasikeis klampumas. Kartais dramatiškai. Mačiau formulių, kuriose pridėjus 2 % apdorojimo pagalbinės medžiagos reikiama ekstruzijos temperatūra sumažėjo 15 laipsnių. Kitais atvejais ta pati apdorojimo priemonė beveik nepadarė skirtumo, nes ji buvo nesuderinama su pagrindiniu polimeru.
Įrangos apribojimai, kurių medžiagų mokslininkai nepaiso
Žmonių, kuriančių naujus karščiui{0}}jautrius termoplastus, ir žmonių, kurie turi juos iš tikrųjų apdoroti, yra toks ryšys. Medžiagų mokslininkas gali sukurti nuostabų naują bio-polimerą, kuris „sudėtingai“ apdorojamas laboratoriniame sraigtiniame- ekstruderyje 5 kg/val. Tada gamyba bando padidinti iki 500 kg/val., naudojant vieną-sraigtinę liniją, ir atranda, kad šilumos valdymas yra visiškai kitoks.
Vieno{0}}sraigtiniai ekstruderiai didžiąją dalį šilumos generuoja dėl trinties, o ne iš statinės šildytuvų. Paprastai tai gerai, bet naudojant karščiui{2}}jautrias medžiagas kyla problemų. Kad išvengtumėte perkaitimo dėl varžto šlyties, statinės zonas turėsite paleisti žemesnėje nei tikslinė lydymosi temperatūra. Tada tiekimo zonoje lydosi nenuosekliai, nes ji nėra pakankamai karšta. Tai balansavimo veiksmas, kuriam dažnai reikia pritaikyti varžtus.
Dvigubi-sraigtiniai ekstruderiai teoriškai geriau susidoroja su karščiui-jautriomis medžiagomis - geresnis maišymas, trumpesnis buvimo laikas, daugiau temperatūros valdymo zonų. Bet jie brangūs ir sudėtingi. Ir jūs vis tiek negalite apgauti fizikos. Jei jūsų medžiaga pradeda irti 200 laipsnių kampu ir turi būti 190 laipsnių, kad tekėtų per štampą, galite dirbti su 10 laipsnių langu. Įrangos tikslumas yra svarbesnis nei dauguma operacijų yra paruoštos pristatyti.
Štampos dizainas, skirtas karščiui jautrioms medžiagoms
Štampas yra vieta, kur sugenda daug šilumai{0}}jautrių medžiagų. Jūs turite suspaustą polimerą, judantį siaurais kanalais, generuodamas šilumą iš paties srauto. Standartinės konstrukcijos dažnai turi negyvų dėmių, kur medžiaga sėdi per ilgai ir suyra. Jei naudojate šilumai jautrias kompozicijas, reikia supaprastintų srauto takų su minimaliu slėgio kritimu, o tai paprastai reiškia, kad reikia paaukoti tam tikrą gamybos greitį.
Lakštų ekstruzijos paltų-pakabos yra ypač problemiškos. Kolektoriaus sekcijos sukuria mažo šlyties sritis, kuriose medžiaga gali perkaisti vien dėl laidumo. Kai kurie gamintojai naudoja spiralinius įtvarus arba kelių sluoksnių padavimo blokus, kad sumažintų laikymo laiką štampelyje, tačiau tai yra brangūs sprendimai, kurių daugelis procesorių negali pateisinti.
Temperatūros stebėjimas štampuose dažnai yra nepakankamas. Daugumos sąrankų štampavimo korpuse yra termoporos, tačiau jos matuoja metalo temperatūrą, o ne faktinę polimero lydymosi temperatūrą. Kol štampo kūno temperatūra pakyla pakankamai aukštai, kad sukeltumėte pavojaus signalą, jūs jau žinote, kiek laiko išspaudėte suardytą medžiagą.
Kur krypsta pramonė
Didėja spaudimas apdoroti daugiau karščiui -jautrių medžiagų - bio-pagrįstų polimerų, perdirbto turinio su nežinoma šiluminės istorijos istorija, specialias formules, skirtas konkretiems tikslams. Įranga vystėsi nepakankamai greitai, kad tai būtų lengva atlikti.
Kai kurios įmonės eksperimentuoja su alternatyviais šildymo būdais. Indukcinis štampo šildymas užtikrina greitesnį reakcijos laiką ir tikslesnį valdymą. Statinės zonų infraraudonųjų spindulių šildymas gali sumažinti temperatūros gradientą tarp statinės paviršiaus ir polimero lydalo. Jie dar nėra įprasti, nes yra brangūs ir reikalauja didelio proceso tobulinimo.
Stebėjimas realiuoju laiku-palengvėja. Įtaisyti reometrai gali užfiksuoti klampos pokyčius, kurie rodo terminį skilimą, kol tai tampa pagrindine kokybės problema. Slėgio keitikliai visoje statinėje ir matricoje gali anksti nustatyti apdorojimo problemas. Tačiau visa tai kainuoja pinigus ir reikalauja operatorių, kurie suprastų, ką reiškia duomenys, o tai yra didesnis iššūkis nei pati technologija.
Esminė problema išlieka: termoplastinė ekstruzija apdoroja karščiui jautrias medžiagas sandariuose languose, kurių priežiūrai įranga iš pradžių nebuvo skirta. Kol ekstruderių gamintojai ir medžiagų kūrėjai glaudžiau bendradarbiaus, mes ir toliau turėsime šiuos apdorojimo iššūkius. Medžiagos tampa vis reiklesnės, o įrangai sunku neatsilikti. Štai kur mes dabar esame.
NYC Transporto departamento ekstruzinio termoplastinio ženklinimo specifikacijose reikalaujama, kad tepimo temperatūra būtų nuo 400 -450 laipsnių F, išmatuota ties ekstruzijos antgaliu, o specifiniai įrangos pajėgumų ir temperatūros palaikymo reikalavimai - dokumentuoti nyc.gov. Tokios griežtos specifikacijos egzistuoja, nes agentūros per gedimus sužinojo, kad karščiui jautrių termoplastikų apdorojimo parametrai negali būti apytiksliai. Arba tiksliai kontroliuojate temperatūrą, arba veikia nenuosekliai.
Tai sugrąžina mus prie pagrindinio iššūkio - suderinti šiluminius reikalavimus ir medžiagos stabilumą. Kiekvienas termoplastikas turi tą mielą vietą, kur jis gerai teka ir nesuardydamas, o tos vietos radimas išlaikant gamybos efektyvumą yra tai, dėl ko ekstruzijos apdorojimas yra labiau menas nei mokslas, net ir naudojant visus šiuolaikinius prietaisus ir proceso valdymą.