Mikä aiheuttaa epätasaisuutta muovin puristuksessa lämmöneristeviivojen valmistuksessa?

Lämpötilan epätasapaino muovipuristinkoneessa

Aksiaaliset ja radiaaliset lämpötilagradientit, jotka häiritsevät sulan homogeenisuutta

Lämpötilaerot, jotka kulkevat putken pituudella ja vaihtelevat sen leveyden suunnassa, johtavat epätasaiseen polymeeriviskositeettiin, mikä häiritsee hyvien lämpöeristysprofiilien kannalta tarvittavaa sulan homogeenisuutta. Kun ruokintavyöhyke jäähtyy liian kylmäksi, sulaminen hidastuu. Samanaikaisesti, jos mittausosio toimii liian kuumana, polymeeriketjut alkavat hajota termisesti. Nämä lämpötilagradientit aiheuttavat monia ongelmia, mukaan lukien epätasaiset virtausnopeudet, paksuudeltaan vaihtelevat nauhat ja kaikki ne ärsyttävät pintarypitykset, joita kaikki inhoavat. Joidenkin alan tietojen mukaan jo noin viiden asteen pienetkin lämpötilan heilahtelut voivat lisätä viskositeettimuutoksia noin 30 prosenttia, mikä tekee osista mitoiltaan epävakaita. Valmistajat ovat havainneet, että tarkkojen monivyöhykkeisten lämmitysjärjestelmien sekä säännöllisten putken eristeen tarkastusten yhdistäminen auttaa useimmiten näiden ongelmallisten lämpötilaerojen hallinnassa.

Kylmät pilkut ja kuumat vyöhykkeet, jotka aiheuttavat paikallista leikkausta ja virtauksen irtoamisen

Kun käsittelyalueella on lämpötilaeroja, siitä seuraa erilaiset viskositeettitasot, jotka johtavat keskittyneisiin leikkausjännityspisteisiin, joissa materiaalit liikkuvat eri nopeuksilla. Viileät alueet syöttösuun ympärillä aiheuttavat suuremman vastuksen, mikä saa polymeerit tarttumaan putkeen enemmän kuin pitäisi. Samalla puolestaan kuuma-aluetta ruiskutussuulla lähellä alentaa paikallisesti viskositeettia, jolloin materiaali etenee liian nopeasti ennen kuin se on valmis. Nämä epätasapainot johtavat kierrosvirtauksiin järjestelmän sisällä, materiaalikerrosten erottumiseen rajapinnoilla sekä lopulta heikkoon kiinnittymiseen sulautumisviivoilla valmiissa puristustuotteissa. Lämpökamerat osoittavat, että nämä pienet lämpötilavaihtelut voivat itse asiassa vaihdella jopa 15–20 celsiusasteen verran laitteistoissa, joissa on vialliset termoparien lukemat tai vanhentuneet lämmityselementit. Jotta lämpökatkon valmistus toimisi sujuvasti, tehtaan käyttäjien tulee tarkistaa säännöllisesti anturinsa ja säätää ruuvien kierroslukua sen mukaan, mitä lämpöprofiilit osoittavat. Oikea säätö estää ne ärsyttävät virtausirrot, jotka heikentävät tuotteen laatua.

Materiaaliin liittyvät epävakaudet, jotka vaikuttavat puristusmuovauksen yhtenäisyyteen

Kostean imeytymisen ja höyryn aiheuttaman jyrkän virtauksen lisääntymisen ongelmat kosteudenimeytyvissä syöttömateriaaleissa (esim. PA66-GF25)

Kosteanimeiset hartsojen kuten PA66-GF25 kaltaiset materiaalit pyrkivät imeytymään kosteutta ilmasta varastoinnin tai käsittelyn aikana ennen kuin muovaus alkaa. Kun nämä materiaalit saavuttavat yli 220 asteen lämpötilan ekstruuderissa, piilevä vesi muuttuu melkein heti höyryksi, mikä luo äkillisiä paineenpiikkejä, jotka voivat ylittää 15 megapascalia. Tämä nopea laajeneminen häiritsee sulan materiaalin virtauksen tasaisuutta, aiheuttaen tuotantotuloksessa vaihtelua ja tekee termisten katkojen pituussuuntaisista mitoista epätasaisia. Tämän ongelman estämiseksi valmistajien on kuivattava hartsihiukkaset noin 0,2 prosentin kosteuspitoisuuteen tai sitä alemmalle ennen ekstruusion aloittamista. Säännölliset testit, kuten Karl Fischerin titraatio, auttavat vahvistamaan oikeat kuivustustasot, mikä puolestaan ylläpitää tasaisia materiaaliviskositeetteja koko prosessin ajan ja tuottaa yhtenäisemmän sulan virtauksen kaikissa erissä.

Sulamattomat hiukkaset ja kerroksittu virtaus aiheuttavat spiraalimaisia viivoja ja kerrosten välistä eristymistä

Kun sulaminen ei ole täydellistä, jää sulavia hiukkasia, jotka pyrkivät siirtymään muottiseinämän viileämpiin osiin lämmön ja paineen yhteisvaikutuksen vuoksi, mikä johtaa niin sanotuksi kerroksittuneeksi virtaukseksi. Seuraus on melko ilmeinen valmiissa tuotteessa – spiraalimaiset viivat tulevat näkyviin puristustuotteen pinnalle. Jos jäähdytys tapahtuu liian nopeasti, nämä kerrokset alkavat eristymään toisistaan rajapintojen kohdilta. ASTM D638 -standardien mukaiset testit osoittavat, että tämä eristymisilmiö voi vähentää komposiittisten lämpöeristevetokkejen lujuutta jopa 40–60 prosenttia. Hyvä uutisia kuitenkin on: valmistajat voivat korjata ongelman säätämällä ruuvien muotoa prosessoinnin aikana parantaakseen sulamista samalla kun pitävät lämpötilan tasaisena molemmissa akseleissa. Oikein tehtynä tämä tarkoittaa, että ongelmallisia hiukkasia jää huomattavasti vähemmän ja materiaali sekoittuu tasaisesti koko massan läpi.

Muovinpuristimessa mekaaniset ja toiminnalliset vioittumat

Ruuvikuluminen, kierreprofiilin heikkeneminen ja sulan virtauksen epäjohdonmukaisuus

Ruuvit kuluvat ajan myötä, kun karkeat materiaalit ja epäpuhtaudet pääsevät järjestelmään. Tämä asteittainen kuluminen muuttaa kierreprofiilin muotoa, mikä vaikeuttaa materiaalin siirtymistä oikein. Kun kuluminen etenee tarpeeksi pitkälle, se häiritsee lämmön siirtymistä prosessin aikana. Jotkin alueet saattavat jäähdytyä liikaa, kun taas toisissa syntyy vaarallisesti kuumia kohtia, mikä johtaa ärsyttäviin pintavirheisiin ja epätasaiseen sulamiseen. Useimmat tehtaat suorittavat mikrometrimittoja noin 500 käyttötunnin välein havaitakseen ongelmat ennen kuin ne pahenevat. Kovan teräksen ruuvien käyttö tavallisten metalliseosten sijaan voi joissain tapauksissa tuplata käyttöiän, säilyttää sulan laadun tasaisena ja vähentää tuotantohävikkiä aiheuttavia äkillisiä pysäytystriä.

Muottien epätasaus ja vetovoiman–puristusnopeuden epäjohdonmukaisuus johtavat seinämäpaksuuden vaihteluun

Kun muotit menevät epätasoon, sulan aineen virtaus johdetaan epätasaisesti. Samanaikaisesti, jos vetovoiman ja puristusnopeuden välillä on epäjohdonmukaisuutta, tämä voi joko venyttää tai puristaa profiilin keskiosaa. Nämä ongelmat yhdessä aiheuttavat usein seinämäpaksuuden vaihtelut, jotka ylittävät plus- tai miinus 5 %:n rajat lämpökatkosauvoissa. Onneksi laserohjatut tasaustyökalut yhdessä hyvin synkronoitujen ajojärjestelmien kanssa voivat vähentää nämä poikkeamat alle 1 %. Useimmat valmistajat huomaavat, että säännöllisten kalibrointitarkastusten toteuttaminen noin joka 50. tuotantokerran välein toimii parhaiten. Näiden kalibrointien oikeellisuus tarkistetaan tyypillisesti ultraäänellä mitattuna seinämäpaksuutena. Tämä menetelmä pitää mitat hyväksyttävillä rajoilla ja merkittävästi vähentää materiaalin hukkaa pitkällä aikavälillä.