Čo spôsobuje nerovnomernosť extrúzie v strojoch na plastovú extrúziu pre tepelné izolačné profily?

Teplotná nerovnováha v stroji plastového extrudéra

Osiarne a radiálne teplotné gradienty narušujúce homogenitu taveniny

Teplotné rozdiely pozdĺž dĺžky valca spolu so výkyvmi naprieč jeho šírkou vedú k nekonzistentnej viskozite polyméru, čo naruší homogenitu taveniny potrebnú na kvalitné tepelné izolačné profily. Keď sa zóna prívodu priveľmi ochladí, spomaľuje sa tým proces tavby. Medzitým, ak je dávkovacia časť priveľmi horúca, začnú sa polymérne reťazce tepelne rozkladať. Tieto teplotné gradienty spôsobujú celý rad problémov vrátane nerovnomerných prietokov, prameňov s premenlivou hrúbkou a tiež otravných povrchových vĺn, ktoré nikto nemá rád. Podľa niektorých údajov z priemyslu dokáže dokonca malá teplotná výchylka okolo 5 stupňov Celzia zvýšiť kolísanie viskozity približne o 30 %, čím sa výrobky stanú rozmernostne nestabilnými. Výrobcovia zistili, že investovanie do presných viaczónových vyhrievacích systémov v kombinácii s pravidelnými kontrolami izolácie valca pomáha väčšinou udržiavať tieto problematické teplotné rozdiely pod kontrolou.

Studené miesta a horúce zóny spôsobujúce lokálnu strihovú deformáciu a oddeľovanie toku

Keď v pracovnej zóne existujú rozdiely teplôt, vznikajú rôzne úrovne viskozity, ktoré vedú ku koncentrovaným bodom strihového napätia, kde sa materiály pohybujú rôznymi rýchlosťami. Chladnejšie oblasti okolo prívodných hrdiel spôsobujú vyšší odpor, čo spôsobuje, že sa polyméry viac prilepujú na steny plášťa, ako by mali. Medzitým horúcejšie oblasti blízko výtokov lokálne znížia viskozitu, čo spôsobí príliš rýchly tok materiálu, ešte predtým, než je pripravený. Tieto nerovnováhy vedú vo vnútri systému k špirálovým tokom, k oddeleniu vrstiev materiálu na rozhraniach a nakoniec k slabému spojeniu pozdĺž čiar zvárania vo vylisovaných výrobkoch. Teplotné kamery ukazujú, že tieto malé teplotné odchýlky môžu dosahovať až 15 až 20 stupňov Celzia u zariadení trpiacich chybnými údajmi z termočlánkov alebo starými vyhrievacími článkami. Aby mohla výroba tepelných prerušení prebiehať bez problémov, musia prevádzkovatelia závodov pravidelne kontrolovať svoje snímače a upravovať rýchlosť skrutky podľa údajov z teplotných profilov. Správne nastavenie zabraňuje týmto otravným separáciám toku, ktoré znižujú kvalitu výrobku.

Materiálové nestability ovplyvňujúce rovnomernosť extrúzie

Absorpcia vlhkosti a výkyvy spôsobené parou vo vlhkosťovzatých surovinách (napr. PA66-GF25)

Materiály, ako sú hygroskopické živice vrátane PA66-GF25, majú tendenciu pohlcovať vlhkosť zo vzduchu počas skladovania alebo manipulácie pred zahájením spracovania. Keď tieto materiály dosiahnu teploty vyššie ako 220 stupňov Celzia vo vnútri extrudéra, sa akákoľvek skrytá voda takmer okamžite premení na paru, čo spôsobuje náhlé tlakové špičky, ktoré môžu presiahnuť 15 megapascalov. Tento druh rýchleho rozšírenia narušuje konzistenciu toku roztaveného materiálu, čo spôsobuje kolísanie výstupu výroby a vedie k tomu, že tepelné izolačné profily majú pozdĺž svojej dĺžky nekonzistentné rozmery. Na zabránenie tomuto problému musia výrobcovia vysušiť prípravky živice na obsah vlhkosti približne 0,2 percenta alebo nižší, než začnú s extrúziou. Pravidelné testovanie pomocou metód, ako je titrácia podľa Karla Fischera, pomáha potvrdiť správnu úroveň vysušenia, čo zase zabezpečuje stálu viskozitu materiálu po celom procese a poskytuje rovnomernejší tok taveniny vo všetkých dávkach.

Nezatopené častice a vrstvený tok spôsobujúce špirálové čiary a delamináciu

Ak nedôjde k úplnému nataveniu, zostanú pevné čiastočky, ktoré majú tendenciu pohybovať sa smerom k chladnejším častiám steny výlisku v dôsledku spoločného pôsobenia tepla a tlaku, čo vytvára takzvaný vrstvený tok. Čo nasleduje, je celkom zrejmé pri pohľade na hotový výrobok – tieto špirálové čiary sa stanú viditeľnými na povrchu akéhokoľvek extrudovaného materiálu. Ak sa materiál príliš rýchlo ochladí, tieto vrstvy začnú odlučovať vo svojich rozhraniach. Podľa testov vykonaných podľa noriem ASTM D638 môže tento jav znížiť pevnosť kompozitných tepelných izolačných profilov o 40 % až 60 %. Dobrou správou je, že výrobcovia môžu túto chybu odstrániť úpravou tvaru skrutkov používaných počas spracovania, čím zlepšia roztavovanie a udržia konštantnú teplotu pozdĺž oboch osí. Správnym nastavením sa dosiahne, že zostane menej problematických častíc a materiál sa rovnomerne premieša.

Mechanické a prevádzkové chyby v stroji na plastovú extrúziu

Opotrebenie skrutky, degradácia špirály a nekonzistentný tok taveniny

Skrutky sa postupne opotrebúvajú, keď do systému preniknú abrazívne materiály a nečistoty. Toto postupné opotrebovanie mení tvar špirály a zhoršuje transport materiálu. Keď sa opotrebenie dostane na určitú úroveň, naruší sa prenos tepla po celom procese. Niektoré oblasti môžu byť príliš studené, zatiaľ čo iné sa stanú nebezpečne horúcimi miestami, čo vedie k frustrujúcim povrchovým chybám a nekonzistentným výsledkom tavania. Väčšina závodov vykonáva meranie mikrometrom približne každých 500 prevádzkových hodín, aby zachytila problémy, než sa zhoršia. Použitie skrutiek z kalenej ocele namiesto bežných zliatinových môže v niektorých prípadoch zdvojnásobiť životnosť, udržať konzistentnú kvalitu taveniny a znížiť počet frustrujúcich neočakávaných výpadkov, ktoré plytvajú veľa výrobného času.

Nesúosnosť výlisku a nesúlad medzi trakciou a rýchlosťou extrúzie vedúci k kolísaniu hrúbky steny

Keď dochádza k nesúosnosti výliskov, tok roztaveného materiálu sa rozdeľuje nerovnomerne. Súčasne, ak existuje nesúlad medzi trakciou a rýchlosťou extrúzie, môže dôjsť k predlžovaniu alebo stlačovaniu strednej časti profilu. Tieto problémy spoločne spôsobujú kolísanie hrúbky steny, ktoré presahuje plus alebo mínus 5 % u tepelne izolačných lišt. Našťastie, laserové nástroje na riadenie zarovnania spolu so správne synchronizovanými pohonnými systémami dokážu tieto odchýlky znížiť pod 1 %. Väčšina výrobcov zisťuje, že najlepšie výsledky dosahujú pravidelným kalibrovaním približne každých 50 výrobných šarží. Kalibráciu obvykle overujú ultrazvukovými meraniami hrúbky stien. Tento postup udržiava rozmery v rámci prijateľných tolerancií a výrazne znižuje odpad materiálu v priebehu času.