Apa Penyebab Ketidakteraturan Ekstrusi pada Mesin Extruder Plastik untuk Strip Thermal Break?

Ketidakseimbangan Termal pada Mesin Extruder Plastik

Gradien Suhu Aksial dan Radial yang Mengganggu Homogenitas Lelehan

Perbedaan suhu sepanjang laras ditambah variasi melintasi lebarnya menyebabkan viskositas polimer yang tidak konsisten, yang mengganggu homogenitas lelehan yang diperlukan untuk strip pemutus panas berkualitas baik. Ketika zona pengumpan menjadi terlalu dingin, proses peleburan melambat. Sementara itu, jika bagian pengukuran terlalu panas, rantai polimer mulai rusak secara termal. Gradien suhu ini menyebabkan berbagai masalah, termasuk laju aliran yang tidak merata, benang dengan ketebalan bervariasi, serta riak permukaan yang menjengkelkan dan dibenci banyak orang. Menurut beberapa data industri, bahkan fluktuasi suhu kecil sekitar 5 derajat Celsius dapat meningkatkan variasi viskositas hingga sekitar 30%, membuat dimensi komponen menjadi tidak stabil. Para produsen menemukan bahwa investasi pada sistem pemanasan multi-zona yang akurat, dikombinasikan dengan pemeriksaan rutin terhadap insulasi laras, membantu menjaga perbedaan suhu bermasalah tersebut tetap terkendali sebagian besar waktu.

Titik Dingin dan Zona Panas yang Memicu Geser Lokal serta Pemisahan Aliran

Ketika terdapat perbedaan suhu di seluruh area proses, hal ini menciptakan tingkat viskositas yang berbeda sehingga menyebabkan titik-titik konsentrasi tegangan geser di mana material bergerak pada kecepatan yang berbeda. Area dingin di sekitar saluran masuk menciptakan hambatan yang lebih tinggi, membuat polimer menempel pada dinding barrel lebih dari seharusnya. Sementara itu, area yang lebih panas dekat cetakan menurunkan viskositas secara lokal, menyebabkan material bergerak maju terlalu cepat sebelum siap. Ketidakseimbangan ini menghasilkan pola aliran spiral di dalam sistem, pemisahan antar lapisan material pada antarmuka, dan pada akhirnya ikatan yang lemah sepanjang garis fusi pada ekstrusi jadi. Kamera termal menunjukkan bahwa variasi suhu kecil ini sebenarnya dapat berbeda hingga 15 hingga 20 derajat Celsius pada peralatan yang mengalami pembacaan termokopel yang buruk atau elemen pemanas yang sudah tua. Untuk menjaga kelancaran proses produksi selama pembuatan thermal break, operator pabrik perlu secara rutin memeriksa sensor mereka dan menyesuaikan kecepatan sekrup sesuai dengan indikasi profil termal. Melakukan hal ini dengan benar mencegah terjadinya pemisahan aliran yang mengganggu dan merusak kualitas produk.

Ketidakstabilan yang Terkait Bahan yang Mempengaruhi Keseragaman Ekstrusi

Penyerapan Uap Air dan Lonjakan yang Disebabkan oleh Uap dalam Bahan Baku Higroskopis (misalnya, PA66-GF25)

Bahan-bahan seperti resin higroskopis termasuk PA66-GF25 cenderung menyerap kelembapan dari udara saat disimpan atau ditangani sebelum proses dimulai. Begitu bahan-bahan ini mencapai suhu di atas 220 derajat Celsius di dalam ekstruder, air tersembunyi yang ada akan berubah menjadi uap secara instan, menciptakan lonjakan tekanan mendadak yang bisa melebihi 15 megapascal. Ekspansi cepat semacam ini mengganggu konsistensi aliran material lebur, menyebabkan fluktuasi pada keluaran produksi dan membuat strip pemutus panas dihasilkan dengan dimensi yang tidak konsisten sepanjang panjangnya. Untuk mencegah masalah ini, produsen perlu mengeringkan butiran resin hingga kadar air sekitar 0,2 persen atau lebih rendah sebelum memulai proses ekstrusi. Pengujian rutin melalui metode seperti titrasi Karl Fischer membantu memastikan tingkat pengeringan yang tepat, yang pada gilirannya menjaga viskositas material tetap konsisten selama proses berlangsung serta menghasilkan aliran lebur yang lebih seragam di semua batch.

Partikel yang Tidak Meleleh dan Aliran Terlapis Menyebabkan Garis Spiral dan Delaminasi

Ketika pelelehan tidak sempurna, akan tersisa bagian-bagian padat yang cenderung bergerak menuju bagian dinding die yang lebih dingin akibat interaksi antara panas dan tekanan, membentuk apa yang kita sebut aliran terlapis. Hal berikutnya yang terjadi cukup jelas ketika melihat produk jadi—garis-garis spiral tersebut menjadi terlihat di permukaan bahan hasil ekstrusi. Jika pendinginan terjadi terlalu cepat, lapisan-lapisan ini mulai terpisah pada antarmukanya. Berdasarkan pengujian sesuai standar ASTM D638, pemisahan ini bahkan dapat mengurangi kekuatan strip thermal break komposit sebesar 40% hingga 60%. Kabar baiknya? Produsen dapat memperbaiki masalah ini dengan menyesuaikan bentuk sekrup yang digunakan dalam proses pengolahan agar kinerja pelelehan meningkat, sekaligus menjaga suhu tetap konsisten pada kedua sumbu. Dengan melakukan hal ini secara tepat, jumlah partikel bermasalah yang tersisa akan berkurang dan pencampuran material menjadi lebih merata secara keseluruhan.

Cacat Mekanis dan Operasional pada Mesin Extruder Plastik

Keausan Sekrup, Degradasi Heliks, dan Ketidakkonsistenan Aliran Lelehan

Sekrup mengalami keausan seiring waktu ketika bahan abrasif dan kotoran masuk ke dalam sistem. Erosi bertahap ini mengubah bentuk heliks dan menyulitkan pergerakan material secara tepat. Ketika keausan sudah parah, hal tersebut mengganggu perpindahan panas selama proses berlangsung. Beberapa area bisa menjadi terlalu dingin sementara yang lainnya berubah menjadi titik panas berbahaya, yang menyebabkan bekas permukaan yang mengganggu dan hasil pelelehan yang tidak konsisten. Sebagian besar pabrik melakukan pemeriksaan dengan mikrometer setiap sekitar 500 jam operasi untuk mendeteksi masalah sebelum memburuk. Mengganti sekrup dari baja biasa dengan sekrup dari baja keras dapat menggandakan masa pakai dalam beberapa kasus, menjaga kualitas lelehan tetap konsisten serta mengurangi gangguan mati mendadak yang membuang banyak waktu produksi.

Ketidaksejajaran Die dan Ketidaksesuaian Kecepatan Tarik–Ekstrusi yang Menyebabkan Variasi Ketebalan Dinding

Ketika die mengalami ketidaksejajaran, aliran lelehan terdistribusi secara tidak merata. Pada saat yang sama, jika terdapat ketidaksesuaian antara kecepatan tarik dan kecepatan ekstrusi, hal ini dapat meregang atau menekan bagian tengah profil. Gabungan masalah ini cenderung menyebabkan variasi ketebalan dinding yang melebihi ±5% pada strip pemutus panas. Untungnya, alat penjajaran berpanduan laser bersama dengan sistem penggerak yang tersinkronisasi dengan baik dapat menurunkan deviasi tersebut hingga di bawah 1%. Kebanyakan produsen menemukan bahwa pemeriksaan kalibrasi berkala setiap sekitar 50 kali proses produksi memberikan hasil terbaik. Mereka biasanya memverifikasi kalibrasi ini menggunakan pengukuran ketebalan dinding dengan ultrasonik. Pendekatan ini menjaga dimensi tetap dalam rentang yang dapat diterima dan secara signifikan mengurangi limbah material seiring waktu.