ما الذي يسبب عدم انتظام البثق في آلات بثق البلاستيك للشرائط العازلة حراريًا؟

الاختلال الحراري في آلة بثق البلاستيك

تدرجات درجات الحرارة المحورية والشعة التي تُفسد تجانس الكتلة المنصهرة

تؤدي اختلافات درجة الحرارة على طول برميل الجهاز بالإضافة إلى التغيرات عبر عرضه إلى لزوجة غير متسقة للبوليمر، مما يخل بالتجانس المطلوب في حالة الانصهار للحصول على شرائح كسر حراري جيدة. عندما تصبح منطقة التغذية باردة أكثر من اللازم، فإنها تبطئ عملية الانصهار. وفي الوقت نفسه، إذا أصبح قسم القياس ساخنًا جدًا، تبدأ الروابط البوليمرية في التحلل حراريًا. وتتسبب هذه التدرجات الحرارية في مجموعة من المشكلات مثل معدلات تدفق غير متساوية، وخرطوشات تختلف في السماكة، وموجات سطحية مزعجة يكرهها الجميع. ووفقًا لبعض البيانات الصناعية المتاحة، يمكن أن تؤدي حتى التقلبات الصغيرة في درجة الحرارة بنحو 5 درجات مئوية إلى زيادة تقلبات اللزوجة بنسبة حوالي 30٪، ما يجعل الأجزاء غير مستقرة من حيث الأبعاد. وقد وجد المصنعون أن الاستثمار في أنظمة تسخين دقيقة متعددة المناطق جنبًا إلى جنب مع الفحوصات الدورية لعزل البرميل يساعد في الحفاظ على هذه الاختلافات الحرارية المزعجة تحت السيطرة في معظم الأوقات.

بقع باردة ومناطق ساخنة تُحدث قصًا موضعيًا وفصل تدفق

عندما توجد فروق في درجات الحرارة عبر منطقة المعالجة، فإن ذلك يُنشئ مستويات مختلفة من اللزوجة تؤدي إلى نقاط تركيز للإجهاد القصي حيث تتحرك المواد بسرعات مختلفة. وتُسبب المناطق الباردة المحيطة بفتحات التغذية مقاومة أعلى، ما يجعل البوليمرات تلتصق بجدران الأسطوانة أكثر مما ينبغي. وفي الوقت نفسه، تقلل المناطق الأكثر سخونة القريبة من القوالب من اللزوجة محليًا، ما يجعل المادة تتقدم بسرعة كبيرة قبل أن تكون جاهزة. وتنجم عن هذه الاختلالات أنماط تدفق حلزونية داخل النظام، وفصل بين طبقات المادة عند واجهاتها، وأخيراً ربطًا ضعيفًا على طول خطوط الاندماج في المنتجات المستخرجة. وتُظهر الكاميرات الحرارية أن هذه التغيرات الصغيرة في درجة الحرارة يمكن أن تختلف فعليًا بمقدار يتراوح بين 15 إلى 20 درجة مئوية في المعدات التي تعاني من قراءات غير دقيقة لمقاييس الحرارة أو عناصر تسخين قديمة. ولضمان التشغيل السلس خلال تصنيع الفواصل الحرارية، يحتاج مشغلو المصانع إلى فحص أجهزة الاستشعار الخاصة بهم بانتظام وتعديل سرعات المسمار وفقًا لما تشير إليه الملفات الحرارية. ويمنع تنفيذ ذلك بدقة حدوث فصل التدفق المزعج الذي يُضعف جودة المنتج.

اللااستقرار المرتبط بالمواد والذي يؤثر على تجانس البثق

امتصاص الرطوبة والاندفاع الناتج عن البخار في المواد الخام الماصة للرطوبة (مثل PA66-GF25)

تتميّز المواد مثل الراتنجات الماصة للرطوبة، بما في ذلك PA66-GF25، بميلها إلى امتصاص الرطوبة من الهواء عند تخزينها أو التعامل معها قبل بدء المعالجة. وبمجرد وصول هذه المواد إلى درجات حرارة تتجاوز 220 درجة مئوية داخل آلة البثق، فإن أي ماء موجود يتحول فورًا إلى بخار، مما يخلق قفزات مفاجئة في الضغط قد تتجاوز 15 ميجا باسكال. يؤدي هذا التمدد السريع إلى إرباك تجانس تدفق المادة المنصهرة، ما يسبب تقلبات في إنتاجية العملية ويؤدي إلى خروج شرائح العزل الحراري بأبعاد غير متسقة على طول طولها. ولمنع هذه المشكلة، يجب على الشركات المصنعة تجفيف حبيبات الراتنج حتى تصل نسبة الرطوبة إلى حوالي 0.2 بالمائة أو أقل قبل البدء في عملية البثق. وتساعد الاختبارات الدورية باستخدام طرق مثل التتراسيون الكارل فيشر في التأكد من مستويات التجفيف المناسبة، مما يحافظ بدوره على لزوجة مادة متسقة طوال العملية ويُنتج تيار ذوبان أكثر انتظامًا عبر جميع الدفعات.

جسيمات غير منصهرة وتدفق طبقي يتسبب في خطوط حلزونية وتقشر

عندما لا يكون الانصهار كاملاً، تبقى بعض الجسيمات الصلبة التي تميل إلى الانتقال نحو الأجزاء الأكثر برودة من جدار القالب بسبب التفاعل بين الحرارة والضغط، مما يُكوِّن ما نسميه بالتدفق الطبقي. وما يحدث بعد ذلك أمر واضح جدًا عند النظر إلى المنتج النهائي – تصبح هذه الخطوط الحلزونية مرئية على سطح أي مادة يتم بثقها. وإذا حدث التبريد بسرعة كبيرة جدًا، فإن هذه الطبقات تبدأ بالانفصال عند واجهاتها. ووفقًا لاختبارات تتماشى مع معايير ASTM D638، يمكن أن يؤدي هذا الانفصال إلى تقليل قوة شرائط العزل الحراري المركبة بنسبة تتراوح بين 40٪ و60٪. والخبر الجيد هو أن المصانع يمكنها معالجة هذه المشكلة عن طريق تعديل شكل المسامير المستخدمة أثناء المعالجة لتحسين أداء الانصهار مع الحفاظ على درجات حرارة متسقة عبر المحورين. وتحقيق هذا التوازن يعني بقاء عدد أقل من الجسيمات المشوهة، واختلاط أفضل للمواد بشكل كامل.

العيوب الميكانيكية والتشغيلية في ماكينة البثق البلاستيكي

تآكل المسمار، وتدهور الحلزون، وعدم اتساق تدفق المصهور

يتآكل المسمار تدريجيًا بمرور الوقت عندما تتسلل مواد كاشطة وشوائب إلى النظام. يؤدي هذا التآكل التدريجي إلى تغيير شكل الحلزون ويصعّب حركة المادة بشكل صحيح. وعندما يصبح التآكل شديدًا، فإنه يخلّ بنقل الحرارة عبر العملية. فقد تصبح بعض المناطق باردة جدًا بينما تتحول أخرى إلى مناطق ساخنة خطيرة، مما يؤدي إلى ظهور علامات سطحية مزعجة ونتائج غير متسقة في عملية الانصهار. تقوم معظم المصانع بإجراء فحوصات باستخدام الميكرومتر كل 500 ساعة عمل تقريبًا للكشف عن المشكلات قبل أن تتفاقم. ويمكن بالفعل مضاعفة العمر الافتراضي عند التحول إلى مسامير مصنوعة من فولاذ مقوى بدلًا من السبائك العادية في بعض الحالات، مما يحافظ على جودة المصهور متسقة ويقلل من عمليات الإيقاف المفاجئة المحبطة التي تضيع الكثير من وقت الإنتاج.

عدم اتساق القالب وعدم تطابق سرعة الجر مع سرعة البثق مما يؤدي إلى تباين في سمك الجدار

عندما يصبح القالب غير محاذاة، يتم تحويل تدفق الكتلة المنصهرة بطريقة غير متساوية. وفي الوقت نفسه، إذا كان هناك عدم تطابق بين سرعة الجر وسرعة البثق، فقد يؤدي ذلك إلى تمدد أو انضغاط الجزء الأوسط من الشكل. غالبًا ما تتسبب هذه المشكلات معًا في تباينات في سمك الجدار تتجاوز أكثر من ±5٪ في شرائح الفاصل الحراري. لحسن الحظ، يمكن للأدوات الليزرية لإرشاد المحاذاة جنبًا إلى جنب مع أنظمة الدفع المتناسقة بشكل صحيح أن تقلل هذه الانحرافات إلى أقل من 1٪. يجد معظم المصنّعين أن من الأفضل تنفيذ فحوصات معايرة منتظمة كل حوالي 50 دورة إنتاج. وعادةً ما يقومون بالتحقق من هذه المعايرات باستخدام قياسات السُمك بالموجات فوق الصوتية. يحافظ هذا الأسلوب على الأبعاد ضمن النطاقات المقبولة ويقلل بشكل كبير من هدر المواد بمرور الوقت.