Kaj povzroča neenakomernost ekstrudiranja pri strojih za ekstrudiranje plastike za toplotne prekinitve?

Toplotno neravnovesje v stroju za ekstrudiranje plastike

Aksialni in radialni temperaturni gradienti, ki motijo homogenost taline

Razlike v temperaturi vzdolž cevi ter nihanja prečno čez njo povzročajo neenakomerno viskoznost polimera, kar moti homogenost taline, potrebno za dobre toplotne prekinitve. Ko postane dovodna cona preveč mrzla, se proces taljenja upočasni. Če pa je dozirna cona preveč vroča, se polimerske verige začnejo termično razpadati. Te temperaturne gradiente povzročajo različne težave, vključno z neenakomernimi pretoki, nitmi različne debeline in nadležnimi površinskimi valovi, ki jih vsi sovražijo. Glede na nekatere podatke iz industrije lahko celo majhne nihanja temperature okoli 5 stopinj Celzija povečajo nihanja viskoznosti za približno 30 %, kar povzroči dimensionalno nestabilnost delov. Proizvajalci so ugotovili, da vlaganje v natančne večstrezne sisteme ogrevanja skupaj z rednimi preverjanji izolacije cevi pomaga večino časa omejiti te problematične razlike v temperaturi.

Hladne točke in vroče cone, ki povzročajo lokalno striženje in ločevanje tokov

Ko obstajajo razlike v temperaturi po območju procesiranja, nastanejo različne stopnje viskoznosti, ki povzročijo koncentrirane točke strižnega napetosti, kjer se materiali premikajo s hitrostmi. Hladnejša območja okoli vhodnih grl ustvarjajo višji upor, kar povzroči, da se polimeri preveč prilepijo na stene cevi. Medtem pa vročejša območja blizu iztokov lokalno zmanjšajo viskoznost, zaradi česar se material premakne naprej prehitro, še preden je pripravljen. Te neuravnoteženosti povzročajo spiralne tokovne vzorce znotraj sistema, ločevanje med plastmi materiala na mejnih ploskvah in končno šibko zlepek vzdolž linij spojev v končanih ekstrudiranih izdelkih. Termokamere kažejo, da se ti majhni temperaturni odmiki lahko dejansko razlikujejo tudi za 15 do 20 stopinj Celzija pri opremi, ki trpi zaradi slabih odčitkov termoparov ali obrabljenih grelnih elementov. Da bi zagotovili gladko delovanje med proizvodnjo toplotnih prekinitev, morajo obratovalci redno preverjati svoje senzorje in prilagajati hitrosti vijakov glede na prikazane termične profile. Pravilna izvedba tega preprečuje te nadležne ločitve tokov, ki ogrozijo kakovost izdelka.

Nestabilnosti, povezane z materialom, ki vplivajo na enakomernost ekstruzije

Absorpcija vlage in sunki zaradi pare v higroskopskih surovinah (npr. PA66-GF25)

Materiali, kot so higroskopske smole, vključno z PA66-GF25, imajo tendenco k vpijanju vlage iz zraka med shranjevanjem ali rokovanjem pred začetkom procesa. Ko ti materiali dosežejo temperature nad 220 stopinj Celzija znotraj ekstruderja, se skrita voda skoraj takoj spremeni v paro, kar ustvari nenadne tlake, ki lahko presegajo 15 megapascalov. Takšna hitra razširitev moti konzistentnost toka taline in povzroča nihanja proizvodnje ter neenakomerno dimenzioniranje prekinjenih toplotnih profilov vzdolž njihove dolžine. Za preprečevanje tega problema morajo proizvajalci posušiti smolne granule na vsebnost vlage okoli 0,2 odstotka ali manj, preden začnejo s postopkom ekstrudiranja. Redno testiranje z metodami, kot je titracija po Karlu Fischerju, pomaga potrditi ustrezno raven sušenja, kar ohranja konstantno viskoznost materiala skozi celoten proces in zagotavlja enotnejši tok taline pri vseh serijah.

Nezatopljene delce in plastični tok, ki povzročata spirale in razslojevanje

Ko zatopitev ni popolna, ostanejo trdni delci, ki se zaradi sodelovanja toplote in tlaka premikajo proti hladnejšim delom stene kalibra, kar povzroča tako imenovani plastični tok. Ko se to zgodi, je rezultat na izdelku očiten – na površini ekstrudiranega materiala postanejo vidne spirale. Če se material prehitro ohladi, se plasti začnejo ločevati na mejah med sloji. Po preskusih v skladu s standardom ASTM D638 lahko ta ločitev zmanjša trdnost kompozitnih toplotno izoliranih trakov za 40 % do 60 %. Dobra novica je, da lahko proizvajalci ta problem odpravijo z prilagoditvijo oblike vijakov pri procesu, da izboljšajo zatopitev in hkrati ohranijo enakomerno temperaturo v obeh oseh. Če se to prav izvede, ostane manj težavnih delcev in se material enakomerno premeša.

Mehanske in obratovalne napake pri stroju za ekstruzijo plastike

Zaščrbanje vijaka, degradacija heliksa in neenakomerna tokovnost taline

Vijaki se s časom izrabijo, kadar abrazivne snovi in primesi prodrejo v sistem. Postopen obrab spreminja obliko heliksa in otežuje pravilno premikanje materiala. Ko postane obraba prevelika, moti prenos toplote skozi celoten proces. Nekatera področja lahko postanejo preveč hladna, medtem ko nastanejo druga nevarno vroča mesta, kar povzroči zaskrbljujoče površinske madeže in neenakomerno taljenje. Večina obratov opravi merjenje z mikrometrom približno vsakih 500 ur obratovanja, da bi težave ujeli, preden se poslabšajo. Uporaba vijakov iz kaljenega jekla namesto navadnih zlitin v nekaterih primerih dejansko podvoji življenjsko dobo, ohranja konsistentno kakovost taline in zmanjša frustrirajoče nenadne izpade, ki zapravijo veliko proizvodnega časa.

Nepravilna poravnava in neujemanje hitrosti vlečenja ter ekstrudiranja, ki vodi do spremembe debeline stene

Ko pride do nepravilne poravnave kalibrov, tok taline postane neenakomeren. Hkrati pa lahko neujemanje med hitrostjo vlečenja in ekstrudiranja povzroči razteg ali stiskanje srednjega dela profila. Ti problemi skupaj pogosto povzročijo odstopanja debeline stene, ki presegajo plus ali minus 5 % pri toplotno izoliranih trakovih. Sreča, da lahko uporaba laserskih orodij za vodenje poravnavo in ustrezno sinhronizirani gonilni sistemi zmanjšajo ta odstopanja na manj kot 1 %. Večina proizvajalcev ugotovi, da najbolje deluje redno kalibriranje približno vsakih 50 serij izdelave. Kalibracije običajno preverjajo z meritvami debeline stene z ultrazvokom. Ta pristop omogoča, da ostanejo mere v sprejemljivih mejah in znatno zmanjša odpad materiala s tekom časa.