PA66 (poliamid 66), keskin erime geçişi ve yüksek eriyik viskozitesi (işleme sıcaklıklarında 8.000–12.000 Pa·s) nedeniyle tek vida ekstruderlerinde benzersiz reolojik zorluklar sunar. Bu özellikler, tutarlı termal kırılma şeridi kalitesi elde etmek için hassas mekanik konfigürasyonlar gerektirir.
Sabit hatvalı geleneksel vidalar, PA66'nın hızlı faz değişimini sağlamak için yeterli kayma ısısı oluşturmakta zorlanır ve sıklıkla erimemiş parçacıklara veya termal bozunmaya neden olur. Kruder ve ark. (1981) tarafından yapılan araştırmada, standart tasarımların verimsiz ısı transferi nedeniyle giriş enerjisinin %20'sini-%30'unu boşa harcadığı bulunmuştur.
Optimal erime, basıncı kademeli olarak artırmak için kontrollü sıkıştırma oranları (2,5:1–3,5:1), yeterli bekleme süresi için ≥ 25:1 L/D (Boyuna-Çapa) oranları ve PA66'nın aşındırıcı cam elyaflı katkı maddelerine dayanmak üzere sertleştirilmiş gövde kaplamalarını gerektirir.
Bariyer vidalı vidalar, erimiş ve katı polimer fazlarını ayırarak geleneksel tasarımlara kıyasla viskozite dalgalanmalarını %40 oranında azaltır (Béreaux ve diğ., 2009). İkincil kanat, termal kırılma şeritlerinde boyutsal stabiliteyi korumak açısından hayati öneme sahip olan katı yatağın parçalanmasını engeller.
Tek vidalı ekstrüderlerde PA66 ile çalışırken, genellikle 285 derece Celsius'un üzerinde sıcak noktalar yaratan düzensiz ısı dağılımından kaynaklanan sorunlar ortaya çıkar ve bu nokta, geçen yıl Polymer Processing Journal'da yayımlanan araştırmaya göre termal bozulmanın başladığı eşiği işaret eder. Normal sistemlerde artı eksi 15 derece civarında olan sıcaklık dalgalanmaları, aslında termal kırılma bantlarının nasıl kristalleştiğini etkiler ve bunun sonucunda katmanlar arası bağlar zayıflar. Bu tür sorunları çözmek için birçok operatör, sıkıştırma bölgelerinde kesme kuvvetleriyle üretilen fazladan ısının azaltılmasına yardımcı olan konik vida kanatlarına yönelir. Aynı zamanda, kovanın ısıtma ve soğutma hızlarını takip etmek de çok önem kazanır ve ideal olarak en iyi sonuçlar için tepki sürelerinin doksan saniyenin altına çekilmesi gerekir.
Günümüzdeki ekstrüzyon makineleri, PA66 işleme sürecinin farklı aşamalarını karşılamak üzere kovanlarını genellikle yaklaşık beş ila yedi ayrı sıcaklık bölgesine ayırır. Malzemenin beslendiği ilk bölge yaklaşık 240 ila 250 derece Celsius'ta çalışır. Bu, erime sürecinin başlamasına yardımcı olur ancak kristalleşmenin çok erken başlamasını engeller. Ardından yaklaşık 265 derece artı eksi 2 derece sabit tutulan ölçümleme bölgesi gelir. Isı dağılımı üzerinde bu kadar hassas bir kontrol elde etmek için üreticiler genellikle seramik bant ısıtıcılar ve soğutma ceketleri kullanır. Bu sistemler milimetre başına yaklaşık yarım derecelik bir termal gradyan sağlayabilir. Bunun önemi nedir? Tüm vida boyunca eriyik viskozitesindeki değişimlerin %1'in altında tutulması, ürün kalitesinin tutarlı olması açısından kesinlikle kritiktir. Küçük sıcaklık dalgalanmaları, üretimde sonraki aşamalarda büyük sorunlara yol açabilir.
Çıktıdaki tutarsızlıkların %83'ünü ortadan kaldırmak için üretim kapasitesindeki her %15 değişimde bölge sıcaklıklarını 3–5°C artırma veya azaltma yapılır (2024 sektör çalışması). Akıllı algoritmalar, ortam nemi (ideal değer %40–60 RH) ve vida aşınması verileriyle termal profilleri otomatik olarak uyarlar. 150 kg/sa üretim kapasitesinde bu durum, sabit ayarlara kıyasla motor tork dalgalanmalarını %22 oranında azaltır.
Yüksek çözünürlüklü kızılötesi pirometreler, enjeksiyon kalıplama vidaları boyunca erimiş filmlerin sıcaklığını 50 milisaniyede bir örnekler. Bu cihazlar okumalarını PID kontrolörlere gönderir ve bu kontrolörler yaklaşık her yarım saniyede bir ısıtıcı çıkışlarını ayarlar. Sonuç olarak erime sıcaklıkları artı eksi 0,8 santigrat derece aralığında tutulmuş kapalı döngülü bir sistem elde edilir. Bu durum, operatörlerin elle sağlayabileceklerinden yaklaşık olarak %40 daha iyi bir kontrol anlamına gelir. Bu kurulumu kalıpta yer alan basınç sensörleriyle birleştirerek üreticiler, vida hızlarını ayarlamak için anlık geri bildirim alırlar. Bu da üretim sırasında PA66 malzemesinin akış özelliklerini gerektiği gibi korumaya yardımcı olur.
Düzgün tek kollu ekstrüzyon makinelerinde meydana gelen akış problemleri, belirli bölgelerde gerilim noktalarının oluşmasına neden olur ve bu da PA66 termal köprü bantlarında gördüğümüz dikkat çekici zayıf noktaları yaratır. 2023 yılında Polymer Engineering Science'de yayımlanan bir araştırma, ekstrüzyon ürünlerinde kötü karışan bölgelerle birlikte eriyik viskozitesinde yaklaşık artı eksi yüzde 15'lik değişimlerin el ele gittiğini ortaya koymuştur. Bu sorunu çözmek için mühendisler genellikle sıkıştırma oranını 3'e 1 ile 4'e 1 arasında ayarlar. Bu düzenleme, yaklaşık 2,7 gram/cm³ yoğunluğuna sahip olan PA66'nın oldukça yüksek yoğunluğu ve dar erime aralığına uyum sağlamasına yardımcı olur. Bu parametreleri doğru şekilde ayarlamak, sinir bozucu zayıf noktalar olmadan kaliteli parçalar üretmede büyük fark yaratır.
1.000 s⁻'nin üzerindeki aşırı kesme oranları PA66'nın termal kararlılığını bozar, 600 s⁻'nin altında ise yetersiz karışma meydana gelir. Engel vida tasarımlarında 90–120 saniye optimal bekleme süresi, viskozite değişimlerini %40 oranında azaltır (SPE ANTEC 2023 verileri). Modern ekstrüderler, erime başlamadan önce malzeme akışını stabilize etmek amacıyla 0,6–0,8 MPa geri basınç sağlamaya yönelik oluklu besleme bölgelerini kullanır.
Cam dolgulu PA66 kompozitlerinde Maddock tarzı karıştırma elemanlarının kullanımı renk dağılımını %35 artırır. 45° helis açısına sahip çift kanallı besleme boğazları, 600 kg/saat üretim hızının korunması açısından kritik olan %98 malzeme taşıma verimliliği sağlar. Geleneksel tasarımlara kıyasla elmas kaplı vida uçları, polimer tutulmasını %27 oranında azaltır.
Laminer akış (Reynolds < 2.300), 15-20 mm şerit profillerinde boyutsal stabilite sağlarken, karıştırma bölümlerindeki kontrollü türbülans bölgeleri dolgu dağılımını iyileştirir. L/D oranları 30:1 olan sistemleri kullanan üreticiler, standart 24:1 sistemlerdeki 0,81 değerine kıyasla PA66 şeritlerde 0,94 birlik indeksi elde eder. Sıcaklık kontrollü geçiş bölgeleri, mekanik özellikleri bozan geri dönen akımları önler.
Motor yükü ile vida hızının dengelenmesi, PA66 şerit birliğini tehlikeye atan tork dalgalanmalarını önler. Bu parametrelerin anma kapasitesinin ±%5'i içinde senkronize edilmesi, stres çatlaklarını azaltırken verimliliği 80–120 kg/sa aralığında korur. Motorların %90 kapasitenin üzerine çıkacak şekilde aşırı yüklenmesi, itme rulmanlarında aşınmayı hızlandırır ve bileşen ömrünü 18-24 ay kısaltır (Ekstrüzyon Mühendisliği Raporu, 2023).
2.000–3.500 psi ölçen kalıba monte piezoelektrik sensörler, vida RPM'si ve karınk sıcaklıkları üzerinde gerçek zamanlı ayarlamalara olanak tanır. Bu dinamik kontrol, özellikle malzeme partisi geçişleri veya ortam sıcaklığı değişimleri sırasında açık döngülü sistemlere kıyasla kalınlık varyasyonlarını %40 oranında azaltır.
2023 yılında yapılan bir otomotiv termal bariyer çalışmasında, dişli pompaların (hacimsel doğruluk %0,5) ve lazer mikrometrelerin senkronize kalibrasyonu ile ±0,07 mm boyutsal stabilite elde edildi. Operatörler, besleme bölümünde iki haftada bir geri boşluk ölçümleri yaparak vida aşınmasına karşı telafi ederek üretim sürekliliğini %92 düzeyinde tutmayı başardı.
Vida torku, erimiş plastik basıncı ve soğutma oranları gibi 18 çalışma parametresini analiz eden sinir ağları, boyutsal sapmanın tolerans sınırlarını aşmasından 45 dakika önce gerekli ayarlamaları öngörür. Erken uygulayıcılar, ASTM D648 ısı saptırma uyumunu korurken planlanmayan duruş sürelerinde %30 azalma bildirmektedir.
Günlük 3 kezden fazla kalibrasyon döngüsü, silindirde termal stresi ve vida yorgunluğunu artırır. Sektör kıyaslama verileri, önemli şerit boyutları için CpK değerlerinin 1,67'in üzerinde olduğunu gösteren istatistiksel süreç kontrol grafikleriyle birlikte, büyük ayarlamalardan sonra 2 saatlik dengeleme süresi uygulanmasını önerir.
Her üretim başlangıcında ekstrüder motorunun tork seviyelerini kontrol etmek ve normal çalışma değerimizin %5'i içinde kalmasını sağlamak gerekir. Aynı zamanda operatörlerin, PA66 GF25 için gereken sıcaklık aralığına göre tüm beş sıcaklık bölgesinin doğru şekilde ayarlandığından emin olmaları gerekir; bu malzeme genellikle 265 ila 280 derece Celsius arasında bir sıcaklık gerektirir. Vida hızı, malzemenin Erimiş Akış İndeksine (Melt Flow Index) göre ayarlanmalıdır. Tesis çevresindeki nem seviyelerinde değişiklik olduğunda otomatik olarak telafi yapan akıllı algoritmalarımız arka planda çalışmaktadır. Fırın basıncı açısından, standart aralığımız olan 1.200 ila 1.600 bar'ın 8 bardan fazla sapması, tesis boyunca kurduğumuz PLC sistemleri aracılığıyla kayda geçirilmelidir. Bu belgelendirme, sorunları zaman içinde izmemize ve partiler arasında sürekli kalite sağlamamıza yardımcı olur.
İşlemler sırasında bu altı temel faktörün izlenmesi için istatistiksel süreç kontrolü (SPC) grafikleri kullanılmalıdır: birincisi, erime sıcaklığının en fazla 7 derece Celsius aralığında tutulduğundan emin olunması; ikincisi, vidaların ne hızla aşındığının takibi, tercihen 100 saatlik çalışma süresi başına 0,03 milimetrenin altında olması; üçüncüsü, MFI ölçümlerinde %0,8'den düşük değişimle belirtilen polimer bozulmasının dikkatle izlenmesi. Vida bakımı için helikal tomografi teknolojisiyle üç ayda bir muayeneler yapılması önemlidir. Bu işlem, karıştırma kalitesini etkileyebilecek uçuş bölümlerindeki hasarları tespit etmeye yardımcı olur. Yarım milimetreden fazla gövde aşınması gösteren parçalar gecikmeden değiştirilmelidir. Ayrıca ISO 10077-2 standartlarına göre yapılan yıllık bağımsız denetimler de unutulmamalıdır. Bu testler, tüm üretim partileri boyunca termal köprüleme performansının metrekare Kelvin başına 0,35 watt'ı geçmediğini doğrular. Bu standardın korunması, ürünlerin sürekli olarak gerekli spesifikasyonlara uygun olmasını sağlar.
Son Haberler
POLYWELL, PA66 ısı yalıtım şeridlerinde uzmanlaşmış, poliamid granülleri, ekstrüderler, kalıplar, sarma makineleri ve kapsamlı tek durak özelleştirme hizmetleri sunmaktadır.
Çin, Jiangsu Eyaleti, Suzhou Şehri, Zhangjiagang Şehri, Jinfeng Belediyesi
Telif Hakkı © 2024 Suzhou Polywell Engineering Plastics Co., Ltd Gizlilik Politikası
EN
