Oblika in zasnova vijakov igra pomembno vlogo pri tem, kako dobro se materiali stopijo ter kakšni izdelki izhajajo iz enovijakovnih ekstruderskih strojev. Stvari, kot so korak, globina rezanih kanalov in posebni mešalni deli, vplivajo na obnašanje polimerov med procesom. Ko govorimo o plitvih kanalih v stiskalnem območju, ti ustvarjajo večjo strižno silo, ki pospeši tali. Globlji kanali v dovodnem odseku omogočajo boljše premikanje trdnih materialov. Pri mešanju določeni odseki z elementi, kot so rebrasti dizajni ali blister kolobarji, močno izboljšajo distribucijske lastnosti mešanja. Glede na nekatere raziskave iz industrije, objavljene leta 2023 s strani Ponemona, se s tem lahko razlike v temperaturi zmanjšajo za okoli 12 % pri izdelavi toplotnoizolacijskih trakov. Vijaki z razmaknjenimi mahljastimi bloki dosegajo približno 92 % konzistentnosti materiala, medtem ko navadne nastavitve dosegajo le okoli 78 %. To bistveno prispeva k preprečevanju nadležnih toplotnih mostov v končnih profilih.
Razmerje dolžine in premera (L/D) igra pomembno vlogo pri več ključnih področjih, vključno s tem, kako dolgo material ostaja v sistemu, stabilnostjo taline med procesom in skupno porabo energije. Pri primerjavi sistemov z razmerjem L/D nad 30:1 s tistimi okoli 20:1 ugotovimo, da se čas bivanja dejansko podaljša za približno 40 %. Ta dodatni čas omogoča ustrezno stopnjo stopnjevanja zahtevnih materialov, kot je PA66, ki zahteva temeljito plastifikacijo pred obdelavo. Vendar pa povečanje nad 40:1 začne pomeniti višje stroške porabe energije, ki se običajno poveča za približno 18 %, brez bistvenega izboljšanja enakomernosti materiala. Večina strokovnjakov iz industrije navaja, da je najboljše razmerje za aplikacije s toplotnim prekidom med 28:1 in 32:1. Pri teh razmerjih lahko proizvajalci hkrati nadzorujejo tveganje degradacije materiala in dosežejo cilje proizvodnje, ki običajno segajo od 120 do 150 kilogramov na uro.
Količina proizvedenega materiala narašča s kvadratom velikosti vijaka. Oglejte si številke: vijak s premerom 120 mm lahko pri vsaki vrtenju proizvede približno 2,6-krat več kot 90-mm vijak. Večji vijaki pomenijo tudi hitrejšo proizvodnjo (recimo okoli 280 kg na uro v primerjavi s 170 kg, ko greste z 100 mm na 80 mm). Toda tu je enaj. Večji vijak ustvari manj strižne sile, kar predstavlja zmanjšanje med 30 % in 40 %. To lahko vpliva na enakomernost mešanja. Izbira prave velikosti torej močno odvisna od vrste materiala. Za tekoče snovi, kot je PVC, večina uporabnikov ugotovi, da delujejo najbolje velikosti med 90 in 110 mm. Pri debelejših TPU-jih pa so potrebni manjši vijaki, običajno med 60 in 80 mm, da se zagotovi dovolj intenzivno mešanje za učinkovito razporeditev snovi.
Pravilna nastavitev temperaturnih con vzdolž cevi je ključnega pomena za nadzor pretakanja polimerov pri izdelavi toplotno izolacijskih profilov. V področju dovajanja materiala ohranjanje temperature pod tako imenovano temperaturo steklaste prehodne točke pomaga stisniti material, ne da bi se prehitro stopil. Ko se material premakne v stiskalno cono, uporabimo nadzorovano segrevanje, običajno okoli 170 do 190 stopinj Celzija za materiale na osnovi PA66. S tem zmanjšamo viskoznost, da se vse pravilno zmeša. Nato sledi dozirna cona, kjer se vzpostavi ravnovesje med toploto, ki nastaja zaradi strižnih sil, in dodatno toploto, ki jo dovajamo. To ravnovesje ohranja stabilen tok, kar je zelo pomembno, če želimo doseči tesne dimenzijske tolerance z natančnostjo ±1,5 odstotka. Raziskava, objavljena lansko leto, je pokazala, da kar dve tretjini vseh težav pri ekstruziji izvirata iz neustreznih temperaturnih gradientov. Zato ni presenetljivo, da mnoge tovarne sedaj investirajo v sisteme, ki v realnem času spremljajo te pogoje.
Pri delu s trakovi iz toplotnega prekinitvenega profila PA66 GF25 je pravilna nastavitev območij ključnega pomena za maksimiranje proizvodnje, hkrati pa ohranjanje mehanskih lastnosti. Dovodna območja morajo ostati okoli 160 do 170 stopinj Celzija, da se preprečijo težave s tvorbo mostu. Stiskalna območja so bolj zahtevna – morajo doseči temperaturo med 185 in 200 stopinj, da se ustrezno spopadejo s težko spremembo kristalnosti v višini 85 %. Merilna območja nato zdrsnejo na približno 190 do 205 stopinj, kar pomaga ohranjati tlake v talini med 25 in 35 MPa, tako da material enotno teče skozi kalibr. Zanimiva industrijska števila kažejo, da obstaja dokaj močna povezanost med natančnostjo ohranjanja temperatur v stiskalnih območjih znotraj tolerance plus ali minus 2 stopinji in doslednostjo končne vrednosti R. In tu je nekaj, kar si je treba zapomniti za proizvajalce, ki želijo zmanjšati stroške: ta raven natančnosti lahko zmanjša porabo energije za skoraj 18 % v primerjavi s starejšimi sistemi ekstrudiranja, kar potrjujejo najnovejše raziskave polimernega procesiranja iz začetka leta 2024.
Preseženje idealnega temperaturnega območja le za 10 do 15 stopinj Celzija lahko povzroči resne težave s termičnimi prelomnimi materiali, saj pospeši procese preloma verig, kar končno zmanjša udarno trdnost za približno 40 odstotkov, kar ustreza standardom ASTM D256-23. Sodobna oprema sedaj vključuje zaprte sisteme hlajenja, ki reagirajo v manj kot pol sekunde na težave zaradi segrevanja zaradi strižnih sil. Hladilni plašči, razporejeni strategično v območjih z največjimi strižnimi silami, pomagajo ohranjati temperature taline največ 5 stopinj oddaljene od ciljnih nastavitev, kar je ključno za ohranjanje lastnosti požarne upornosti, še posebej pomembnih pri delu s halogenoma prostimi spojinami. Preskusi na terenu so pokazali, da proizvajalci, ki združijo metodo ogrevanja s PID nadzorom z prilagoditvijo parametrov hitrosti vijaka, dosegajo približno dvotretjinsko zmanjšanje hitrosti toplotne degradacije, hkrati pa ohranjajo proizvodne količine okoli 85 kilogramov na uro.
Hitrost vijaka resnično vpliva na količino proizvedenega, in splošno lahko rečemo, da se izstop povečuje precej enakomerno pri nižjih obratih na minuto. A ko presežemo približno 70 obratov na minuto, postanejo razmere zanimive. Če nekdo podvoji hitrost z 50 na 100 obratov na minuto, bo dejansko opazil povečanje izstopa le za okoli 65 %. Še huje, tukaj postanejo temperaturne nihanja precej znatna, včasih celo večja od 40 stopinj Celzija zaradi velikega trenja in delnega taljenja, ki se dogaja znotraj. Za vsakogar, ki dela s tem vsak dan, je ključno, da prilagodi število obratov vrste obdelovanega materiala. Vzemimo na primer HDPE, ki spada med polikristalne plaste. Ti materiali potrebujejo približno 15 do 20 odstotkov počasnejše hitrosti v primerjavi z amorfno ABS plastiko, če želimo ohraniti enotne termične prekinitve skozi celotno proizvodnjo.
Način, kako se polimeri obnašajo glede na njihovo debelino in raztegljivost, močno vpliva na zgradnjo tlaka med procesiranjem ter ohranja enakomeren tok. Raziskave Abeykoon in sodelavcev iz leta 2020 kažejo, da materiali, ki se pod napetostjo redčijo, zmanjšajo porabo energije za približno 18 odstotkov v primerjavi s konvencionalnimi newtonske tekočinami. Pri delu z modificiranim PVC-jem, ki ima visoko elastičnost taline, običajno opazimo povečanje iztiska (die swell) med 30 do 40 odstotki. To pomeni, da morajo obratovalci natančno nadzorovati hitrosti vijaka, če želijo izdelke, ki ustrezajo dimenzijskim specifikacijam. Težave s stabilnostjo toka, kot je lomljenje taline, se pojavijo, ko stensko strižno napetost preseže približno 0,25 MPa. Da bi se izognili takšnim težavam in zagotovili gladko proizvodnjo, morajo proizvajalci posvetiti posebno pozornost oblikovanju kompresijskih con v svoji opremi.
Razlike v toplotni prevodnosti dodatkov resnično vplivajo na prenos toplote skozi materiale. Steklena vlakna imajo veliko nižji razpon toplotne prevodnosti okoli 0,8 do 1,2 W/mK v primerjavi z višjo vrednostjo kalcijevega karbonata, ki znaša približno 2,6 W/mK. Ta razlika spremeni prenos toplote skozi cevi približno za 22 do 35 odstotkov. Kar se tiče poliamida 66, njegova sorazmerno nizka specifična toplotna kapaciteta 1,7 kJ/kgK pomeni, da se med obdelavo hitro stali. Vendar ta lastnost povzroči, da je material nagnjen k razgradnji, ko temperature presežejo 295 stopinj Celzija, zato morajo obratovalci zagotavljati natančen nadzor temperature z natančnostjo ±2 stopinji. Večina težav pri procesih ekstruzije dejansko izhaja iz slabe hitrosti hlajenja. Študije kažejo, da več kot dve tretjini vseh napak povzroča hlajenje, ki ne sledi hitrosti kristalizacije materiala, kar vodi do upenjanja, kar je še posebej opazno pri aplikacijah toplotnih prekinjenih trakov.
Tople novice
POLYWELL se osredotoča na PA66 trme izolacijske trake, ponujajoč poliamidne krogljke, ekstrudere, matrice, zavijalne mašine in kompleksne storitve enotne prilagoditve.
Avtorske pravice © 2024 Suzhou Polywell Engineering Plastics Co., Ltd. Politika zasebnosti
EN
