Რა ფაქტორები ზეგავლენას ახდენენ ერთშპინდლიანი ექსტრუდერების წარმატებულ მუშაობაზე თერმული შეჩერების ზოლის წარმოებისას?

Გამოშლის გამომძრავის კონსტრუქცია: გეომეტრია, L/D შეფარდება და დიამეტრის გავლენა გამოშლის ეფექტურობაზე

Როგორ ზემოქმედებს გამომძრავის გეომეტრია დნობას, ასამრევს და მასალის ერთგვაროვნებას

Საჭის ფორმას და კონსტრუქციას მნიშვნელოვანი როლი აქვს იმაში, თუ როგორ დნება მასალები და რა სახის პროდუქტები მიიღება ერთსაჭიან ექსტრუდერებში. ისეთი ფაქტორები, როგორიცაა ნაღების ნახვრეტების სიღრმე და სპეციალური შერევის ელემენტები, ყვება პოლიმერების ქცევას დამუშავების დროს. როდესაც ვსაუბრობთ შედუღების ზონაში მდებარე მოკლე ნაღების შესახებ, ისინი იწვევენ დიდ ძვრის ძალას, რაც ხელს უწყობს დნობის სიჩქარის გაზრდას. მომწოდების ზონაში უფრო ღრმა ნაღები უკეთ აძლევს მყარი მასალების გადაადგილების საშუალებას. შერევისთვის განკუთვნილ განყოფილებებში გამოყენებული ფლუტირებული დიზაინები ან ბუშტუკები მნიშვნელოვნად ამაღლებს განაწილების შერევის თვისებებს. 2023 წლის მრეწველობის კვლევის მიხედვით, რომელიც Ponemon-მა ჩაატარა, ეს შეიძლება შეამციროს ტემპერატურული განსხვავებები დაახლოებით 12%-ით თერმული შეჩერების ზოლების დამზადებისას. საჭები, რომლებსაც აქვთ ასეთი წყობილი შეწოვის ბლოკები, მიიღებენ დაახლოებით 92% მასალის ერთგვაროვნებას, ხოლო ჩვეულებრივი კონფიგურაციები მხოლოდ 78%-მდე მიდიან. ეს მნიშვნელოვნად განსხვავდება დამთავრებულ პროფილებში უსასურველი თერმული ხიდების თავიდან აცილებაში.

L/D-ის შეფარდების როლი დატოვების დროში, თერმულ ერთგვაროვნობასა და გამოტანის მუდმივობაში

Სიგრძისა და დიამეტრის (L/D) შეფარდება მნიშვნელოვან როლს ასრულებს რამდენიმე კლევის სფეროში, როგორიცაა მასალის სისტემაში დატოვების ხანგრძლივობა, დნობის სტაბილურობა დამუშვავების დროს და საერთო ენერგომახასიათებლები. როდესაც ვადარებთ სისტემებს L/D შეფარდებით 30:1-ზე მეტს და დაახლოებით 20:1-იანს, ვხედავთ, რომ დატოვების დრო ფაქტობრივად იზრდება დაახლოებით 40%-ით. ეს დამატებითი დრო უზრუნველყოფს მაღალხარისხიან დნობას რთული მასალებისთვის, როგორიცაა PA66, რომელსაც დამუშვავებამდე სრული პლასტიკაცია სჭირდება. თუმცა, 40:1-ზე მაღალი შეფარდება იწვევს ენერგიის ხარჯის გაზრდას, როგორც წესი, დაახლოებით 18%-ით, რაც თითქმის არ აუმჯობესებს მასალის ერთგვაროვნობას. უმეტესი საინდუსტრიო ექსპერტი მიუთითებს 28:1-დან 32:1-მდე შეფარდებას, როგორც თერმული შესვენების გამოყენების იდეალურ შუალედს. ამ შეფარდებების დროს წარმოებნი შეძლებენ მასალის დეგრადაციის რისკის მართვას და წარმოების მიზნების მიღწევას, რომლებიც ჩვეულებრივ მერყეობს 120-დან 150 კილოგრამამდე საათში.

Საჭის დიამეტრი და მისი გავლენა გამოტანის მაჩვენებლზე და ძვრის წარმოქმნაზე

Წარმოებული რაოდენობა საჭის ზომის კვადრატში იზრდება. შეხედეთ რიცხვებს: 120მმ-იანი საჭის ერთი ბრუნით წარმოებული პროდუქტის რაოდენობა დაახლოებით 2,6-ჯერ მეტია, ვიდრე 90მმ-იანის შემთხვევაში. უფრო დიდი საჭეები ნიშნავს უფრო მეტის წარმოებას უფრო სწრაფად (მაგალითად, 280 კგ/სთ მიღმა 170 კგ/სთ-ის, როდესაც ზომა 100მმ-დან 80მმ-მდე იკლებს). მაგრამ აქ არის ერთი პირობა. რაც უფრო დიდია საჭი, მით უფრო ნაკლები ძვრის ძალა იქმნება, დაახლოებით 30%-დან 40%-მდე შემცირება. ეს შეიძლება გავლენა მოახდინოს იმაზე, თუ რამდენად თანაბრად არის შერეული ყველაფერი. ამიტომ ზომის არჩევა მკვეთრად დამოკიდებულია იმ მასალაზე, რომელთანაც ვმუშაობთ. თხევადი მასალებისთვის, როგორიცაა PVC, უმეტესობას 90-დან 110მმ-მდე დიაპაზონი უფრო კარგად ემთხვევა. მაგრამ სიმკვრივის მქონე TPU-ებს საჭირო აქვთ უფრო პატარა ზომა, ჩვეულებრივ 60-დან 80მმ-მდე, რათა შერევის საკმარისი ენერგია მიიღონ და მასალა სწორად გავრცელდეს.

Ტემპერატურის კონტროლი: თერმული პროფილების მართვა სტაბილური ექსტრუზიისთვის

Ბურთის ტემპერატურული ზონები და მათი გავლენა პოლიმერის სიბლანტეზე და დინების სტაბილურობაზე

Ცილინდრის გასწვრივ ტემპერატურული ზონების სწორად დაცვა არის ის, რაც კონტროლავს პოლიმერების დინებას თერმული შეჩერების ზოლების დამზადებისას. კვების ზონაში ტემპერატურის დაცვა ქვემოთ მდებარე მდგრადობის წერტილზე ხელს უწყობს მასალის დაკომპაქტებას და არ აძლევს ადრე დნობის საშუალებას. როდესაც მასალა გადადის შეკუმშვის ზონაში, ჩვენ მივყავართ კონტროლირებადი გათბობა, როგორც წესი, 170-დან 190 °C-მდე PA66-ზე დაფუძნებული მასალებისთვის. ეს ამცირებს სიბლანტეს, რათა ყველაფერი შესაბამისად დარევის. შემდეგ მოდის დოზირების ზონა, სადაც არსებულია სწორი ბალანსი საჭრელი სითბოს და ჩვენ მიერ დამატებული დამატებითი სითბოს შორის. ეს ბალანსი უზრუნველყოფს დინების სტაბილურობას, რაც საკმაოდ მნიშვნელოვანია, თუ გვინდა მივაღწიოთ ზომების ზუსტ დაშორებებს ±1,5%-ის შიგნით. წლის წინ გამოქვეყნებულმა კვლევამ აჩვენა, რომ ექსტრუზიის პრობლემების თითქმის სამი მეოთხედი სითბური გრადიენტების ცუდი ხარისხიდან გამომდინარეობს. ამიტომ ხდება იმის გასაგებად, რატომ ინვესტირებენ მეტი და მეტი საწარმო იმ სისტემებში, რომლებიც ამ პირობებს რეალურ დროში აკონტროლებენ.

Თერმული შტრიფების საშუალებით კვების, შეკუმშვის და გაზომვის ზონის ტემპერატურების ოპტიმიზაცია

Როდესაც PA66 GF25 თერმული შეჩერების ზოლებზე მუშაობთ, ზონის პროფილების სწორად მიღება საშუალებას გაძლევთ მაქსიმალურად გააუმჯობინოთ წარმოება, ხოლო მექანიკური თვისებები შეინარჩუნოთ. მასალის მიმავალი ზონები უნდა იყოს დაახლოებით 160-დან 170 გრადუს ცელსიუსამდე, რათა თავიდან ავიცილოთ შესაძლო ხიდების წარმოქმნა. შეკუმშვის ზონები უფრო რთულია – ისინი უნდა მიაღწიონ 185-დან 200 გრადუს ცელსიუსამდე, რათა შეესაბამოს 85%-იანი კრისტალურობის ცვლილების რთულ პროცესს. შემდეგ დოზირების ზონები ისტაბილიზებიან დაახლოებით 190-დან 205 გრადუს ცელსიუსამდე, რაც ხელს უწყობს დნობის წნევის შენარჩუნებას 25-დან 35 მპა-მდე, რითაც უზრუნველყოფილი ხდება მასალის მუდმივი დინება გამამსხვილებლის გასწვრივ. საინტერესო ინდუსტრიული მონაცემები აჩვენებს, რომ არსებობს საკმაოდ მკაცრი კავშირი იმ ზუსტობას შორის, თუ რამდენად ზუსტად ინარჩუნებთ შეკუმშვის ზონის ტემპერატურას ±2 გრადუს ცელსიუსის ფარგლებში, და მიღებული R-მნიშვნელობის მუდმივობას. და აი, რაღაც, რასაც მწარმოებლებმა უნდა გაითვალისწინონ, რომლებიც ეძებენ ხარჯების შემცირების გზებს: ეს ზუსტობა საშუალებას იძლევა ენერგიის მოხმარება შემცირდეს თითქმის 18%-ით ძველი ექსტრუდერული სისტემების შედარებით, რაც დადგენილია 2024 წლის დასაწყისში ჩატარებული პოლიმერული დამუშავების კვლევების მიხედვით.

Ზუსტი თერმული რეგულირებით მასალის დეგრადაციის თავიდან აცილება

Იდეალური ტემპერატურის დიაპაზონის 10-დან 15 გრადუსით გადაჭარბება სერიოზულ პრობლემებს იწვევს თერმული დაშლის მასალებთან დაკავშირებით, რადგან აჩქარებს ჯაჭვის დაშლის პროცესებს, რაც საბოლოოდ ამცირებს შეჯახების წინააღმდეგობას დაახლოებით 40%-ით, რაც შეესაბამება ASTM D256-23 სტანდარტებს. თანამედროვე მოწყობილობები ახლა იყენებენ ჩაკეტილი ციკლის გაგრილების სისტემებს, რომლებიც ნახევარ წამზე ნაკლებ დროში რეაგირებენ გაჭიმვის გათბობის პრობლემებზე. გაგრილების რგოლები, რომლებიც სტრატეგიულად არის განლაგებული იმ ადგილებში, სადაც გაჭიმვის ძალები მაქსიმალურია, ეხმარება დნობის ტემპერატურის შენარჩუნებაში სამიზნე მნიშვნელობებიდან 5 გრადუსზე ნაკლებით, რაც განსაკუთრებით მნიშვნელოვანია იმ ალერგიის მიმართ მდგრადი თვისებების შესანარჩუნებლად, როდესაც მუშაობენ ჰალოგენური ნაერთების გარეშე მასალებზე. საველე გამოცდებმა აჩვენა, რომ მწარმოებლებმა მაშინ, როდესაც აერთიანებენ PID-ით კონტროლირებად გათბობის მეთოდებს და შეცვლიან საპირის სიჩქარის პარამეტრებს, თერმული დეგრადაციის სიჩქარე დაახლოებით სამი მეოთხედით შეამცირეს, ხოლო წარმოების მოცულობა მაინც შეინარჩუნეს დაახლოებით 85 კილოგრამი საათში.

Საჭის სიჩქარე და გაჭრის მართვა: გამოშვების და ლღობის ხარისხის დატენზიანება

Საჭის სიჩქარე მნიშვნელოვნად ზემოქმედებს წარმოებული რაოდენობაზე, და ზოგადად, გამოშვება საკმაოდ წესიერად იზრდება დაბალი სიჩქარით მუშაობისას. თუმცა, როდესაც სიჩქარე აღემატება 70 ს/წ-ს, სიტუაცია საინტერესოდ იცვლება. თუ ვინმე გაორმაგებს სიჩქარეს 50-დან 100 ს/წ-მდე, ფაქტობრივად გამოშვება მხოლოდ დაახლოებით 65%-ით გაიზრდება. უფრო უარესი კი ისაა, რომ ტემპერატურული რყევები აქ საკმაოდ მნიშვნელოვანი ხდება, ხანდახან აჭარბებს 40 °C-ს შიდა ხახუნის და ნაწილობრივი ლღობის გამო. ამ საკითხებზე ყოველდღიურად მუშავებისას, სიჩქარის შესაბამისობის დადგენა დამუშავებულ მასალასთან აბსოლუტურად მნიშვნელოვანი ხდება. ავიღოთ მაგალითად HDPE, რომელიც ნახევრად კრისტალური პლასტმასის ერთ-ერთი სახეობაა. ამ მასალებისთვის სიჩქარე უნდა იყოს დაახლოებით 15-20%-ით ნელი, შედარებით ამორფულ ABS-თან, თუ გვინდა, რომ თერმული შესვლები წარმოების მსვლელობის მანძილზე მუდმივად გამოიყურებოდეს.

Მასალის თვისებები: რეოლოგიური და თერმული ქცევა ექსტრუზიის დინამიკაში

Რეოლოგიური მახასიათებლები, რომლებიც ზემოქმედებს წნევის განვითარებასა და მატრიცის ნაკადის ერთგვაროვნებაზე

Პოლიმერების გამძლეობა მისი სისქისა და ჭიმვადობის მიხედვით მნიშვნელოვნად აისახება წნევის დაგროვებაზე და დამუშავების პროცესში ნაკადის სტაბილურობაზე. აბეიკუნის და მისი თანამშრომლების 2020 წლის კვლევის თანახმად, მასალები, რომლებიც დაიშვებიან დატვირთვის დროს, შეიძლება შეამცირონ ენერგიის მოხმარება დაახლოებით 18 პროცენტით ჩვეულებრივი ნიუტონური სითხეების შედარებით. როდესაც ვმუშაობთ მოდიფიცირებულ PVC-ით, რომელსაც აქვს მაღალი ლღობის ელასტიურობა, ჩვეულებრივ ვხედავთ გამოტოვების ზრდას 30-დან 40 პროცენტამდე. ეს ნიშნავს, რომ ოპერატორებს საჭიროებენ საჭის სიჩქარის ზუსტად მართვას, თუ მათ სურთ ნაწილების მიღება ზომების მითითებულ მაჩვენებლებში. ნაკადის სტაბილურობასთან დაკავშირებული პრობლემები, როგორიცაა ლღობის დაშლა, ჩვეულებრივ ხდება იმ შემთხვევაში, თუ კედლის დაძაბულობა აღემატება დაახლოებით 0,25 მპა-ს. ამ პრობლემების თავიდან ასაცილებლად და წარმოების უწყვეტად მისამართლად, წარმოებლებმა ყურადღებით უნდა მიაქციონ ურთიერთობა კომპრესიის ზონების დიზაინს მათი მოწყობილობებში.

Თერმული თვისებები, რომლებიც აკონტროლებენ სითბოს შთანთქმას, გადაცემას და ლღობის სტაბილურობას

Დანამატებში თერმული გამტარობის განსხვავებები ნამდვილად ზეგავლენას ახდენს სითბოს გავრცელებაზე მასალებში. მინის ბოჭკოს გამტარობის მაჩვენებელი მნიშვნელობა მნიშვნელოვნად დაბალია — დაახლოებით 0.8-დან 1.2 W/mK-მდე, მაშინ როდესაც კალციუმის კარბონატის ეს მაჩვენებელი მაღალია — დაახლოებით 2.6 W/mK. ეს განსხვავება სითბოს გადაცემის სიჩქარეს ცილინდრებში ცვლის დაახლოებით 22-დან 35 პროცენტამდე. პოლიამიდ 66-ის შემთხვევაში, მისი შედარებით დაბალი კუთრი თერმოტევადობა — 1.7 კჯ/კგკ — ნიშნავს, რომ ის დამუშავებისას სწრაფად იდნება. თუმცა, ეს თვისება კიდევ უფრო მეტად ხდის მას დეგრადაციის მიდრეკილად, როდესაც ტემპერატურა აღემატება 295 გრადუს ცელსიუსს, ამიტომ მომხმარებლებმა უნდა უზრუნველყონ ზუსტი ტემპერატურის კონტროლი, დაშვებული გადახრით ±2 გრადუსით. ექსტრუზიის პროცესში დაფიქსირებული უმეტესობა პრობლემების მიზეზი არასაკმარისი გაგრილების სიჩქარეა. კვლევები აჩვენებს, რომ დეფექტების ორი მესამედზე მეტი გამოწვეულია გაგრილების იმ სიჩქარით, რომელიც არ არის შეთანხმებული მასალის კრისტალიზაციის სიჩქარესთან, რაც იწვევს დეფორმაციას, განსაკუთრებით ხილულს თერმული შეჩერების ზოლის გამოყენებისას.