อะไรเป็นสาเหตุของความไม่สม่ำเสมอในการอัดรีดในเครื่องอัดรีดพลาสติกสำหรับแถบกันความร้อน?

ความไม่สมดุลของอุณหภูมิในเครื่องอัดรีดพลาสติก

การกระจายตัวของเกรเดียนต์อุณหภูมิแบบแนวแกนและแนวรัศมีที่รบกวนความสม่ำเสมอของเนื้อพลาสติกหลอม

ความแตกต่างของอุณหภูมิที่เกิดขึ้นตามความยาวของบาร์เรล รวมกับการเปลี่ยนแปลงที่เกิดข้ามความกว้าง ทำให้ความหนืดของพอลิเมอร์ไม่สม่ำเสมอ ซึ่งส่งผลเสียต่อความเป็นเนื้อเดียวกันของสารหลอมเหลวที่จำเป็นสำหรับแถบตัดความร้อนคุณภาพดี เมื่อโซนป้อนวัตถุดิบเย็นเกินไป จะทำให้กระบวนการหลอมละลายช้าลง ในขณะเดียวกัน หากส่วนจ่ายวัตถุดิบร้อนเกินไป พอลิเมอร์จะเริ่มเสื่อมสภาพจากความร้อน ความแตกต่างของอุณหภูมิเหล่านี้ก่อให้เกิดปัญหาหลายประการ เช่น อัตราการไหลที่ไม่สม่ำเสมอ เส้นที่มีความหนาไม่เท่ากัน และรอยหยักผิวที่ปรากฏขึ้น ซึ่งเป็นที่น่ารำคาญใจอย่างมาก ตามข้อมูลบางส่วนจากอุตสาหกรรม พบว่าแม้อุณหภูมิจะเปลี่ยนแปลงเพียงเล็กน้อยประมาณ 5 องศาเซลเซียส ก็สามารถเพิ่มความผันผวนของความหนืดได้ถึงประมาณ 30% ส่งผลให้ชิ้นส่วนมีความไม่คงที่ทางมิติ ผู้ผลิตพบว่าการลงทุนในระบบทำความร้อนแบบหลายโซนที่มีความแม่นยำ ร่วมกับการตรวจสอบฉนวนบาร์เรลอย่างสม่ำเสมอ ช่วยควบคุมความแตกต่างของอุณหภูมิที่ก่อปัญหานี้ได้ในส่วนใหญ่

จุดเย็นและเขตความร้อนที่ก่อให้เกิดแรงเฉือนเฉพาะที่และการแยกตัวของการไหล

เมื่อมีความแตกต่างของอุณหภูมิในพื้นที่การประมวลผล จะก่อให้เกิดระดับความหนืดที่แตกต่างกัน ซึ่งนำไปสู่จุดที่มีแรงเฉือนรวมตัวกันอยู่ โดยวัสดุจะเคลื่อนที่ในอัตราที่ไม่เท่ากัน พื้นที่เย็นรอบช่องป้อนวัตถุดิบจะสร้างแรงต้านทานที่สูงขึ้น ทำให้โพลิเมอร์ยึดติดกับผนังบาร์เรลมากกว่าที่ควรจะเป็น ในขณะเดียวกัน พื้นที่ที่ร้อนกว่าใกล้แม่พิมพ์ (die) จะลดความหนืดในท้องถิ่น ทำให้วัสดุไหลเร็วเกินไปก่อนที่จะพร้อม การไม่สมดุลเหล่านี้ส่งผลให้เกิดรูปแบบการไหลเป็นเกลียวภายในระบบ การแยกชั้นระหว่างวัสดุที่บริเวณรอยต่อ และในที่สุดทำให้เส้นการหลอมรวมในผลิตภัณฑ์อัดรีดสำเร็จรูปมีความแข็งแรงต่ำ กล้องถ่ายภาพความร้อนแสดงให้เห็นว่าความแตกต่างของอุณหภูมิเล็กน้อยเหล่านี้อาจแตกต่างกันได้ถึง 15 ถึง 20 องศาเซลเซียส ในอุปกรณ์ที่ประสบปัญหาค่าอ่านจากเทอร์โมคอปเปิลผิดพลาดหรือฮีตเตอร์เก่า เพื่อให้กระบวนการผลิตช่วงหยุดงานทางความร้อนดำเนินไปอย่างราบรื่น ผู้ปฏิบัติงานโรงงานจำเป็นต้องตรวจสอบเซ็นเซอร์อย่างสม่ำเสมอและปรับความเร็วสกรูตามที่โปรไฟล์ความร้อนระบุไว้ การดำเนินการให้ถูกต้องนี้จะช่วยป้องกันการแยกชั้นของการไหลที่น่ารำคาญ ซึ่งส่งผลกระทบต่อคุณภาพของผลิตภัณฑ์

ความไม่เสถียรที่เกี่ยวข้องกับวัสดุซึ่งส่งผลต่อความสม่ำเสมอของการอัดรีด

การดูดซับความชื้นและการพุ่งของไอน้ำในวัตถุดิบที่ดูดความชื้นได้ (เช่น PA66-GF25)

วัสดุที่มีคุณสมบัติในการดูดความชื้น เช่น เรซิน PA66-GF25 มีแนวโน้มที่จะดูดซับความชื้นจากอากาศเมื่อจัดเก็บหรือเคลื่อนย้ายก่อนเริ่มกระบวนการผลิต เมื่อวัสดุเหล่านี้มีอุณหภูมิสูงกว่า 220 องศาเซลเซียสภายในเครื่องอัดรีด น้ำที่ซ่อนอยู่จะกลายเป็นไอน้ำเกือบจะในทันที ทำให้เกิดแรงดันเพิ่มขึ้นอย่างฉับพลันซึ่งอาจสูงเกิน 15 เมกะปาสคาล การขยายตัวอย่างรวดเร็วเช่นนี้จะรบกวนความสม่ำเสมอของการไหลของวัสดุหลอมเหลว ทำให้ผลผลิตผันผวน และทำให้แถบกันความร้อนมีขนาดไม่สม่ำเสมอตามความยาว เพื่อป้องกันปัญหานี้ ผู้ผลิตจำเป็นต้องทำให้เม็ดเรซินแห้งจนมีความชื้นประมาณ 0.2 เปอร์เซ็นต์หรือต่ำกว่าก่อนเริ่มการอัดรีด การทดสอบอย่างสม่ำเสมอด้วยวิธีการต่างๆ เช่น การไทเทรตแบบ Karl Fischer ช่วยยืนยันระดับการอบแห้งที่เหมาะสม ซึ่งจะช่วยรักษาความหนืดของวัสดุให้คงที่ตลอดกระบวนการ และทำให้ได้กระแสหลอมเหลวที่สม่ำเสมอมากขึ้นในทุกชุดการผลิต

อนุภาคที่ไม่หลอมละลายและกระแสไหลเป็นชั้นก่อให้เกิดเส้นเกลียวและชั้นแยกตัว

เมื่อการหลอมไม่สมบูรณ์ จะมีส่วนที่เป็นของแข็งเหลืออยู่ ซึ่งมักเคลื่อนตัวไปยังบริเวณผนังไดที่เย็นกว่า เนื่องจากปฏิกิริยว่าความร้อนและความดันทำงานร่วมกัน ส่งผลให้เกิดปรากฏการณ์ที่เรียกว่า กระแสไหลเป็นชั้น (stratified flow) สิ่งที่ตามมาค่อนข้างชัดเจนเมื่อมองจากผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป นั่นคือ เส้นเกลียวจะปรากฏให้เห็นบนพื้นผิวของวัสดุที่ถูกอัดรีดออกมา หากวัสดุเย็นตัวเร็วเกินไป ชั้นต่างๆ จะเริ่มแยกออกจากกันที่ผิวสัมผัสระหว่างชั้น ตามผลการทดสอบตามมาตรฐาน ASTM D638 การแยกชั้นนี้สามารถลดความแข็งแรงของแถบฉนวนความร้อนคอมโพสิตได้ถึง 40% ถึง 60% ข่าวดีก็คือ ผู้ผลิตสามารถแก้ไขปัญหานี้ได้โดยการปรับรูปร่างของสกรูที่ใช้ในกระบวนการผลิต เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการหลอม และควบคุมอุณหภูมิให้คงที่ตลอดแกนทั้งสอง ทำให้มีอนุภาคที่ก่อปัญหาเหลือน้อยลง และวัสดุผสมกันได้อย่างสม่ำเสมอมากขึ้น

ข้อบกพร่องทางกลไกและการปฏิบัติงานในเครื่องอัดรีดพลาสติก

การสึกหรอของสกรู การเสื่อมสภาพของเกลียว และการไหลของพลาสติกหลอมที่ไม่สม่ำเสมอ

สกรูจะสึกหรอลงตามเวลาเมื่อวัสดุกัดกร่อนและสิ่งปนเปื้อนเข้ามาในระบบ การกัดเซาะค่อยเป็นค่อยไปนี้จะเปลี่ยนรูปร่างของเกลียวและทำให้เคลื่อนย้ายวัสดุได้ไม่เหมาะสม เมื่อการสึกหรอแย่ลงเพียงพอ จะทำให้การถ่ายเทความร้อนตลอดกระบวนการผิดปกติ พื้นที่บางส่วนอาจเย็นเกินไป ในขณะที่พื้นที่อื่นกลายเป็นจุดร้อนที่อันตราย ซึ่งนำไปสู่รอยด่างบนผิวและผลการหลอมที่ไม่สม่ำเสมอ โรงงานส่วนใหญ่จะตรวจสอบด้วยไมโครมิเตอร์ทุกๆ 500 ชั่วโมงของการดำเนินงาน เพื่อตรวจจับปัญหาก่อนที่จะลุกลาม การเปลี่ยนไปใช้สกรูเหล็กแข็งแทนโลหะผสมทั่วไปสามารถยืดอายุการใช้งานได้ถึงสองเท่าในบางกรณี ช่วยรักษาคุณภาพการหลอมให้คงที่ และลดการหยุดทำงานกะทันหันที่น่าหงุดหงิด ซึ่งทำให้สูญเสียเวลาการผลิตไปมาก

การไม่สมดุลของแม่พิมพ์และการไม่สอดคล้องกันระหว่างความเร็วในการดึงกับความเร็วการอัดรีด ซึ่งนำไปสู่ความผันแปรของความหนาผนัง

เมื่อแม่พิมพ์เกิดการไม่สมดุล การไหลของวัสดุหลอมจะถูกเบี่ยงเบนไปอย่างไม่สม่ำเสมอ ในเวลาเดียวกัน หากมีความไม่สอดคล้องกันระหว่างความเร็วการดึงกับความเร็วการอัดรีด สิ่งนี้อาจทำให้ส่วนกลางของชิ้นงานถูกยืดหรือบีบอัด ปัญหาเหล่านี้รวมกันมักก่อให้เกิดความผันแปรของความหนาผนังที่เกินกว่า ±5% สำหรับแถบตัดความร้อน อย่างไรก็ตาม เครื่องมือจัดแนวที่ใช้เลเซอร์ร่วมกับระบบขับเคลื่อนที่ทำงานแบบซิงโครไนซ์อย่างเหมาะสม สามารถลดความคลาดเคลื่อนดังกล่าวให้อยู่ต่ำกว่า 1% ได้ ผู้ผลิตส่วนใหญ่พบว่าการดำเนินการตรวจสอบการปรับเทียบเป็นประจำประมาณทุกๆ 50 รอบการผลิตนั้นมีประสิทธิภาพดีที่สุด โดยทั่วไปจะตรวจสอบการปรับเทียบนี้โดยใช้การวัดความหนาผนังด้วยคลื่นอัลตราโซนิก แนวทางนี้ช่วยควบคุมขนาดให้อยู่ในช่วงที่ยอมรับได้ และช่วยลดของเสียจากวัสดุลงอย่างมากในระยะยาว