Пластмассаның экструзиясы - бұл шикі пластмасса балқытылған және үздіксіз профильге айналатын жоғары көлемді өндіріс процесі.Экструзия құбырлар/түтіктер, ауаны тазарту, қоршаулар, палуба қоршаулары, терезе жақтаулары, пластикалық пленкалар мен жабындар, термопластикалық жабындар және сым оқшаулау сияқты заттарды шығарады.
Бұл процесс пластик материалды (түйіршіктер, түйіршіктер, үлпек немесе ұнтақтар) бункерден экструдердің бөшкесіне беруден басталады.Материал бұралу бұрандалары мен бөшке бойында орналасқан қыздырғыштар арқылы пайда болатын механикалық энергиямен біртіндеп балқытылады.Содан кейін балқытылған полимер полимерді салқындату кезінде қатайтатын пішінге келтіретін қалыпқа мәжбүрлейді.
ТАРИХ
Құбырды экструзия
Қазіргі экструдердің алғашқы прекурсорлары 19 ғасырдың басында жасалды.1820 жылы Томас Хэнкок өңделген резеңке қалдықтарын қалпына келтіруге арналған резеңке «мастикаторды» ойлап тапты, ал 1836 жылы Эдвин Чаффи резеңкеге қоспаларды араластыру үшін екі роликті машинаны жасады.Алғашқы термопластикалық экструзияны 1935 жылы Пол Троестер мен оның әйелі Эшли Гершофф Гамбургте, Германияда жасады.Көп ұзамай LMP компаниясынан Роберто Коломбо Италияда алғашқы қос бұрандалы экструдерлерді жасады.
ПРОЦЕСС
Пластмассаларды экструзиялау кезінде шикізат қоспасы, әдетте, жоғарыдан орнатылған бункерден экструдердің бөшкесіне тартылатын тартылыс күші бар шөгінділер (кішкентай моншақтар, жиі шайырлар) түрінде болады.Бояғыштар және ультракүлгін ингибиторлары (сұйық немесе түйіршік түрінде) сияқты қоспалар жиі пайдаланылады және бункерге келгенге дейін шайырға араластырылуы мүмкін.Процесс экструдер технологиясы тұрғысынан пластикалық инъекциялық қалыптаумен көп ұқсастыққа ие, дегенмен оның әдетте үздіксіз процесс екендігімен ерекшеленеді.Пультрузия үздіксіз ұзындықтағы көптеген ұқсас профильдерді ұсына алады, әдетте қосымша арматурамен, бұл полимер балқымасын матрица арқылы экструзиялаудың орнына дайын өнімді қалыптан шығару арқылы қол жеткізіледі.
Материал қоректену саңылауы арқылы (бөшкенің артқы жағындағы саңылау) еніп, бұрандамен жанасады.Айналмалы бұранда (әдетте 120 айн/мин жылдамдықпен айналады) пластик моншақтарды қыздырылған бөшкеге алға жылжытады.Қажетті экструзия температурасы тұтқыр қыздыру және басқа әсерлерге байланысты баррельдің белгіленген температурасына сирек тең болады.Көптеген процестерде баррель үшін қыздыру профилі орнатылады, онда үш немесе одан да көп тәуелсіз PID басқарылатын жылытқыш аймақтар баррельдің температурасын артқы жағынан (пластик кіретін жерде) алдыңғы жағына қарай біртіндеп арттырады.Бұл пластик моншақтарды бөшкеден итеру кезінде біртіндеп еруіне мүмкіндік береді және полимердің деградациясын тудыруы мүмкін қызып кету қаупін азайтады.
Қосымша қызу баррель ішінде орын алатын қарқынды қысым мен үйкеліспен қамтамасыз етіледі.Шын мәнінде, егер экструзия желісі белгілі бір материалдармен жеткілікті жылдам жұмыс істеп тұрса, қыздырғыштарды өшіруге және балқыма температурасын тек баррель ішіндегі қысым мен үйкеліс арқылы сақтауға болады.Көптеген экструдерлерде тым көп жылу пайда болған жағдайда температураны белгіленген мәннен төмен ұстау үшін салқындатқыш желдеткіштер бар.Ауаны мәжбүрлі салқындату жеткіліксіз болса, құйылған салқындатқыш курткалар қолданылады.
Компоненттерді көрсету үшін пластикалық экструдер екіге бөлінеді
Бөшкенің алдыңғы жағында балқытылған пластик бұранданы қалдырады және балқымадағы кез келген ластаушы заттарды кетіру үшін экран қаптамасынан өтеді.Экрандар сөндіргіш пластинамен (көп тесігі бар қалың металл шайба) нығайтылады, себебі бұл нүктедегі қысым 5000 psi (34 МПа) асуы мүмкін.Экран жинағы/ажыратқыш пластина жинағы бөшкеде кері қысым жасау үшін де қызмет етеді.Полимерді біркелкі балқыту және дұрыс араластыру үшін кері қысым қажет және қанша қысым пайда болатынын экран қаптамасының құрамын өзгерту арқылы (экрандардың саны, олардың сым тоқыма өлшемі және басқа параметрлер) «бәсеңдетуге» болады.Бұл ажыратқыш пластина мен экран қаптамасының комбинациясы балқытылған пластиктің «айналмалы жадын» жояды және оның орнына «бойлық жады» жасайды.
Ажыратқыш пластинадан өткеннен кейін балқытылған пластик матрицаға түседі.Қалып соңғы өнімге профильді береді және балқытылған пластмасса цилиндрлік профильден өнімнің профиль пішініне біркелкі ағып тұратындай етіп жасалуы керек.Бұл кезеңде біркелкі емес ағын профильдің белгілі бір нүктелерінде қажетсіз қалдық кернеулері бар өнімді шығаруы мүмкін, бұл салқындату кезінде деформацияға әкелуі мүмкін.Үздіксіз профильдермен шектелген әртүрлі пішіндерді жасауға болады.
Өнімді енді салқындату керек және бұған әдетте экструдатты су моншасы арқылы тарту арқылы қол жеткізіледі.Пластмассалар өте жақсы жылу изоляторы болып табылады, сондықтан оларды тез салқындату қиын.Болатпен салыстырғанда пластик жылуды 2000 есе баяу өткізеді.Түтік немесе құбырды экструзиялау желісінде тығыздалған су моншасы жаңадан пайда болған және әлі балқыған түтіктің немесе құбырдың құлауын болдырмау үшін мұқият басқарылатын вакууммен жұмыс істейді.Пластикалық жабын сияқты өнімдер үшін салқындату салқындату орамдарының жиынтығын тарту арқылы жүзеге асырылады.Пленкалар және өте жұқа жабындар үшін ауаны салқындату үрлейтін пленка экструзиясындағыдай бастапқы салқындату сатысы ретінде тиімді болуы мүмкін.
Пластикалық экструдерлер сонымен қатар тазартылған, сұрыпталған және/немесе араластырғаннан кейін қайта өңделген пластик қалдықтарын немесе басқа шикізатты қайта өңдеу үшін кеңінен қолданылады.Бұл материал әдетте одан әрі өңдеу үшін прекурсор ретінде пайдалану үшін моншаққа немесе түйіршіктерге ұсақтауға жарамды жіптерге экструдталған.
БҰРАНДА ДИЗАЙНЫ
Термопластикалық бұрандада бес мүмкін аймақ бар.Терминология салада стандартталмағандықтан, бұл аймақтарға әртүрлі атаулар қатысты болуы мүмкін.Полимердің әртүрлі түрлерінде әртүрлі бұранда конструкциялары болады, кейбіреулері барлық мүмкін аймақтарды қамтымайды.
Қарапайым пластикалық экструзия бұрандасы
Бостон Мэттьюстің экструдер бұрандалары
Көптеген бұрандаларда осы үш аймақ бар:
● Беру аймағы (қатты заттарды тасымалдау аймағы деп те аталады): бұл аймақ шайырды экструдерге береді және арна тереңдігі әдетте бүкіл аймақта бірдей болады.
● Балқу аймағы (өту немесе қысу аймағы деп те аталады): полимердің көп бөлігі осы бөлімде балқытылған және арна тереңдігі біртіндеп кішірейеді.
● Өлшеу аймағы (балқыма тасымалдау аймағы деп те аталады): бұл аймақ соңғы бөлшектерді ерітеді және біркелкі температура мен құрамға дейін араласады.Берілу аймағы сияқты, арна тереңдігі осы аймақта тұрақты.
Сонымен қатар, желдеткіш (екі сатылы) бұрандада:
● Декомпрессия аймағы.Бұл аймақта бұранданың шамамен үштен екі бөлігінде арна кенет тереңдей түседі, бұл қысымды жеңілдетеді және кез келген ұсталған газдарды (ылғал, ауа, еріткіштер немесе реактивтер) вакууммен шығаруға мүмкіндік береді.
● Екінші өлшеу аймағы.Бұл аймақ бірінші өлшеу аймағына ұқсас, бірақ арна тереңдігі көбірек.Ол экрандар мен матрицаның қарсылығынан өту үшін балқыманы қайта қысымға түсіруге қызмет етеді.
Жиі бұранда ұзындығы оның диаметріне L:D қатынасы ретінде сілтеме жасайды.Мысалы, 24:1 кезінде 6 дюймдік (150 мм) диаметрлі бұранданың ұзындығы 144 дюйм (12 фут) және 32:1 кезінде оның ұзындығы 192 дюйм (16 фут) болады.L:D 25:1 қатынасы кең таралған, бірақ кейбір машиналар бірдей бұранда диаметрінде көбірек араластыру және көбірек шығу үшін 40:1-ге дейін жетеді.Екі сатылы (желдейтін) бұрандалар екі қосымша аймақты есепке алу үшін әдетте 36:1 құрайды.
Әрбір аймақ температураны бақылау үшін бөшке қабырғасында бір немесе бірнеше термопарлармен немесе RTD-мен жабдықталған.«Температура профилі», яғни әрбір аймақтың температурасы соңғы экструдаттың сапасы мен сипаттамалары үшін өте маңызды.
ТІПТІ ЭКСТРУЗИЯЛЫҚ МАТЕРИАЛДАР
Экструзия кезінде HDPE құбыры.HDPE материалы қыздырғыштан, қалыпқа, содан кейін салқындатқыш ыдысқа түседі.Бұл Acu-Power түтік құбыры қос экструдталған – қорек кабельдерін белгілеу үшін іші жұқа қызғылт сары күртешемен қара.
Экструзияда қолданылатын әдеттегі пластикалық материалдарға мыналар жатады, бірақ олармен шектелмейді: полиэтилен (ПЭ), полипропилен, ацетал, акрил, нейлон (полиамидтер), полистирол, поливинилхлорид (ПВХ), акрилонитрил бутадиен стирол (ABS) және поликарбонат.[4 ]
ҚАЛУ ТҮРЛЕРІ
Пластмассадан жасалған экструзияда қолданылатын әртүрлі қалыптар бар.Қалыптардың түрлері мен күрделілігі арасында айтарлықтай айырмашылықтар болуы мүмкін болса да, барлық қалыптар инъекциялық қалыптау сияқты үздіксіз емес өңдеуге қарағанда, полимер балқымасын үздіксіз экструзиялауға мүмкіндік береді.
Үрленген пленканы экструзия
Пластикалық пленканы үрлеп экструзиялау
Сатып алу сөмкелері және үздіксіз төсеу сияқты өнімдерге арналған пластикалық пленканы өндіру үрленген пленка желісі арқылы жүзеге асырылады.
Бұл процесс қалыпқа дейін кәдімгі экструзия процесімен бірдей.Бұл процесте қолданылатын матрицалардың үш негізгі түрі бар: сақиналы (немесе айқаспалы), өрмекші және спираль.Сақиналы матрицалар ең қарапайым болып табылады және матрицадан шықпас бұрын полимер балқымасының матрицаның барлық көлденең қимасы бойынша арнасына сүйенеді;бұл біркелкі емес ағынға әкелуі мүмкін.Өрмекші матрицалар сыртқы қалып сақинасына бірнеше «аяқтар» арқылы бекітілген орталық оправкадан тұрады;ағын сақиналы қалыптарға қарағанда симметриялы болған кезде пленканы әлсірететін бірнеше дәнекерлеу сызығы пайда болады.Спиральды қалыптар дәнекерлеу сызықтары мен асимметриялық ағын мәселесін жояды, бірақ ең күрделі болып табылады.
Әлсіз жартылай қатты түтік алу үшін штампты қалдырмас бұрын балқыма сәл салқындатылады.Бұл түтіктің диаметрі ауа қысымы арқылы жылдам кеңейеді және түтік роликтермен жоғары қарай тартылып, пластмасса көлденең және сызу бағыттарында созылады.Сызу және үрлеу пленканы экструдталған түтікке қарағанда жұқа етеді, сонымен қатар полимер молекулалық тізбектерін ең пластикалық штамм көретін бағытта теңестіреді.Егер пленка үрлеуге қарағанда көбірек тартылса (түтіктің соңғы диаметрі экструдталған диаметрге жақын болса) полимер молекулалары тартылу бағытымен жоғары деңгейде тураланып, сол бағытта күшті, бірақ көлденең бағытта әлсіз пленка жасайды. .Диаметрі экструдталған диаметрден айтарлықтай үлкен пленка көлденең бағытта көбірек күшке ие болады, бірақ тарту бағытында аз болады.
Полиэтилен және басқа жартылай кристалды полимерлер жағдайында пленка салқындаған кезде ол аяз сызығы деп аталатын жерде кристалданады.Пленка салқындауды жалғастырған кезде, оны екі немесе одан да көп орам орамдарына айналдыруға немесе кесуге болатын тегіс түтікке тегістеу үшін бірнеше қысқыш роликтер жинағы арқылы тартылады.
Парақ/пленка экструзиясы
Парақ/пленка экструзиясы үрлеуге тым қалың пластикалық парақтарды немесе пленкаларды экструдтау үшін қолданылады.Қолданылатын матрицалардың екі түрі бар: Т-тәрізді және киім ілгіш.Бұл штамптардың мақсаты полимер балқымасының ағынын экструдерден бір дөңгелек шығыстан жұқа, тегіс жазық ағынға дейін қайта бағыттау және бағыттау болып табылады.Екі пішінде де матрицаның барлық көлденең қимасы бойынша тұрақты, біркелкі ағынды қамтамасыз етеді.Салқындату әдетте салқындату орамдарының жиынтығынан (календар немесе «салқындату» орамдары) тарту арқылы жүзеге асырылады.Парақ экструзиясында бұл орамдар қажетті салқындатуды қамтамасыз етіп қана қоймайды, сонымен қатар парақтың қалыңдығы мен бетінің құрылымын анықтайды.[7]Көбінесе коэкструзия ультракүлгін сәулесін сіңіру, текстура, оттегінің өтуіне төзімділік немесе энергияның шағылысуы сияқты ерекше қасиеттерді алу үшін негізгі материалдың үстіне бір немесе бірнеше қабатты қолдану үшін қолданылады.
Пластмасса табақ қорына арналған экструзиядан кейінгі жалпы процесс термоформалау болып табылады, мұнда парақ жұмсақ (пластик) болғанша қыздырылады және қалып арқылы жаңа пішінге келтіріледі.Вакуумды қолданғанда, бұл көбінесе вакуумды қалыптастыру ретінде сипатталады.Бағдар (яғни, әдетте 1-ден 36 дюймге дейінгі тереңдікте өзгеруі мүмкін пішінге тартылатын парақтың мүмкіндігі/қол жетімді тығыздығы) өте маңызды және көптеген пластмассалар үшін қалыптау циклінің уақытына қатты әсер етеді.
Түтіктердің экструзиясы
ПВХ құбырлары сияқты экструдталған құбырлар үрленген пленка экструзиясында қолданылатын өте ұқсас штамптарды қолдану арқылы жасалады.Түтікше арқылы ішкі қуыстарға оң қысымды қолдануға болады немесе дұрыс түпкілікті өлшемдерді қамтамасыз ету үшін вакуумдық өлшемді пайдаланып сыртқы диаметрге теріс қысымды қолдануға болады.Қалыпқа тиісті ішкі оправкаларды қосу арқылы қосымша люмендер немесе тесіктер енгізілуі мүмкін.
Бостон Мэттьюс медициналық экструзия желісі
Көпқабатты түтік қолданбалары автомобиль өнеркәсібінде, сантехника және жылыту өнеркәсібінде және орау өнеркәсібінде әрқашан бар.
Пиджактың үстінен экструзия
Үстінен қапталған экструзия пластиктің сыртқы қабатын қолданыстағы сымға немесе кабельге жағуға мүмкіндік береді.Бұл сымдарды оқшаулаудың әдеттегі процесі.
Сымға, түтікке (немесе қаптамаға) және қысымға жабу үшін қолданылатын штамптың екі түрлі түрі бар.Пиджак құрастыру кезінде полимерлік балқыма ішкі сымға тікелей еріндерге дейін жанаспайды.Қысыммен жұмыс істейтін аспаптарда балқыма қалып еріндеріне жеткенше ұзақ уақыт бұрын ішкі сыммен жанасады;бұл балқыманың жақсы адгезиясын қамтамасыз ету үшін жоғары қысымда жасалады.Жаңа қабат пен бар сым арасында тығыз байланыс немесе адгезия қажет болса, қысымды құрал қолданылады.Егер адгезия қажет болмаса/қажет болмаса, оның орнына қаптама құралы қолданылады.
Коэкструзия
Коэкструзия - бір уақытта материалдың бірнеше қабаттарын экструзиялау.Экструзияның бұл түрі әртүрлі тұтқыр пластмассалардың тұрақты көлемді өткізу қабілетін еріту және материалдарды қажетті пішінде экструзиялайтын бір экструзия басына (матрица) жеткізу үшін екі немесе одан да көп экструдерлерді пайдаланады.Бұл технология жоғарыда сипатталған процестердің кез келгенінде қолданылады (үлгіленген пленка, жабын, түтік, парақ).Қабаттың қалыңдығы материалдарды жеткізетін жеке экструдерлердің салыстырмалы жылдамдықтары мен өлшемдерімен бақыланады.
5 :5 Косметикалық «сығу» түтігінің қабаттық экструзиясы
Көптеген нақты сценарийлерде бір полимер қолданбаның барлық талаптарын қанағаттандыра алмайды.Құрама экструзия аралас материалды экструдциялауға мүмкіндік береді, бірақ коэкструзия бөлек материалдарды экструдталған өнімде әртүрлі қабаттар ретінде сақтайды, бұл оттегі өткізгіштігі, беріктігі, қаттылығы және тозуға төзімділігі сияқты әртүрлі қасиеттері бар материалдарды сәйкесінше орналастыруға мүмкіндік береді.
Экструзия жабыны
Экструзиялық жабын - бұл қағаздың, фольганың немесе пленканың бар орамына қосымша қабатты жабу үшін үрленген немесе құйылған пленка процесін пайдалану.Мысалы, бұл процесті қағазды суға төзімді ету үшін полиэтиленмен жабу арқылы оның сипаттамаларын жақсарту үшін қолдануға болады.Экструдталған қабатты екі басқа материалды біріктіру үшін желім ретінде де пайдалануға болады.Тетрапак - бұл процестің коммерциялық мысалы.
ҚҰРАМДЫ ЭКСТРУЗИЯЛАР
Құрастырушы экструзия - бұл пластикалық қосылыстар алу үшін бір немесе бірнеше полимерлерді қоспалармен араластыру процесі.Жемдер түйіршіктер, ұнтақ және/немесе сұйықтықтар болуы мүмкін, бірақ өнім әдетте экструзия және инъекциялық қалыптау сияқты пластик түзетін басқа процестерде қолданылатын түйіршіктер түрінде болады.Дәстүрлі экструзия сияқты, қолданбаға және қажетті өткізу қабілетіне байланысты машина өлшемдерінің кең ауқымы бар.Дәстүрлі экструзияда бір немесе екі бұрандалы экструдерлерді қолдануға болатынымен, композициялық экструзияда барабар араластыру қажеттілігі қос бұрандалы экструдерлерді міндетті етеді.
ЭКСТРУДЕР ТҮРЛЕРІ
Қос бұрандалы экструдерлердің екі ішкі түрі бар: бірге айналатын және қарсы айналатын.Бұл номенклатура әрбір бұранданың екіншісімен салыстырғанда айналуының салыстырмалы бағытын білдіреді.Бірлескен айналу режимінде екі бұранда да сағат тілімен немесе сағат тіліне қарсы айналады;қарсы айналу кезінде бір бұранда сағат тіліне қарсы айналады, ал екіншісі сағат тіліне қарсы айналады.Берілген көлденең қима ауданы мен қабаттасу (араласу) дәрежесі үшін осьтік жылдамдық пен араластыру дәрежесі бірлесе айналатын қос экструдерлерде жоғарырақ болатыны көрсетілген.Дегенмен, қарсы айналатын экструдерлерде қысымның жоғарылауы жоғары.Бұрандалы конструкция әдетте модульдік болып табылады, өйткені тозуға немесе коррозиялық зақымдануға байланысты жекелеген компоненттерді ауыстыру немесе процесті өзгерту үшін жылдам қайта конфигурациялауға мүмкіндік беретін біліктерде әртүрлі тасымалдау және араластыру элементтері орналасқан.Машинаның өлшемдері 12 мм-ден 380 мм-ге дейін үлкен
АРТЫҚШЫЛЫҚТАРЫ
Экструзияның үлкен артықшылығы - құбырлар сияқты профильдерді кез келген ұзындықта жасауға болады.Егер материал жеткілікті икемді болса, құбырларды ұзын ұзындықтарда, тіпті катушкаға айналдыру арқылы жасауға болады.Тағы бір артықшылығы - резеңке тығыздағышты қоса, біріктірілген қосқышы бар құбырлардың экструзиясы.
Жіберу уақыты: 25 ақпан 2022 ж
