اکستروژن پروفیل پلاستیکی چیست؟

بگذارید با چیزی که به من چسبیده شروع کنم.

سال گذشته از یک بازدید کردمتولید پروفیلگیاه در دونگوان ناظر کارگاه، اولد ژو، به یک اکسترودر در حال اجرا اشاره کرد و به من گفت: "این چیز را می بینی؟ اصل کار ساده است. تفاوتی با فشار دادن خمیر دندان از لوله ندارد."

فکر کردم شوخی می کند.

 

معلوم شد، پس از ورود به این صنعت، او اشتباه نکرده است-حداقل در مورد مفهوم اصلی. قالب گیری اکستروژن، همانطور که از نام آن پیداست، شامل فشار دادن یک ماده از طریق یک دهانه برای تشکیل یک شکل است. درست مانند زمانی که انتهای یک لوله خمیر دندان را فشار می دهید، خمیر دندان اکسترود شده مانند آن سوراخ گرد کوچک است. اصل قالب‌گیری اکستروژن پلاستیکی مشابه است، با این تفاوت که انگشت شما با یک پیچ چرخان جایگزین می‌شود، خمیر دندان به پلاستیک مذاب تبدیل می‌شود و دهانه لوله تبدیل به یک قالب ماشینی دقیق-می‌شود.

اما وقتی در مورد تولید صنعتی صحبت می کنید، «ساده» به معنای چیز بسیار متفاوتی است.

بنابراین ما دقیقاً در اینجا چه چیزی را اکسترود می کنیم

اکستروژن پروفیل فرآیند ایجاد اشکال پلاستیکی پیوسته از طریق اکستروژن است. این شامل محصولات ورق یا فیلم نمی شود. بسیاری از مردم "اکستروژن" را به عنوان یک مفهوم کلی با "اکستروژن پروفایل" به طور خاص اشتباه می گیرند. اکستروژن پلاستیک خانواده بزرگی است-فیلم دمیده، فیلم ریخته‌گری، اکستروژن ورق. اما اکستروژن پروفیل به طور خاص به محصولاتی با سطح مقطع ثابت اشاره دارد. قاب پی وی سی اطراف پنجره شما، لوله IV در بیمارستان، حتی نی نوشیدنی مک دونالد شما-آن را در هر نقطه ای از طول خود برش می دهد، و شکل مقطع-به همان شکل باقی می ماند. این یک پروفایل است.

محصولات ساخته شده از طریق اکستروژن پروفیل می توانند جامد مانند سایدینگ وینیل یا توخالی مانند نی نوشیدنی باشند.

چطوری توخالی درست میکنی؟ شما باید یک سنبه یا سنبه را در داخل قالب قرار دهید و هوا را در مرکز دمیده کنید تا محصول فرو نریزد. اولین باری که این را شنیدم مجبور شدم یک ثانیه در مورد آن فکر کنم، اما بعد منطقی بود-اگر چیزی توخالی می‌سازید و از داخل آن را پشتیبانی نمی‌کنید، مطمئناً فرو می‌رود.

کاری که یک پیچ می تواند انجام دهد

قلب اکسترودر همان پیچ است. نکته خنده دار این است که برای چنین صنعت عظیمی، مهم ترین جزء مانند یک پیچ چوبی بزرگ به نظر می رسد.

پیچ با سرعت کنترل شده، معمولاً تا 120 دور در دقیقه می چرخد ​​و گلوله های پلاستیکی را از طریق بشکه به جلو می راند. بشکه تا دمای ذوب مورد نیاز گرم می شود، که بسته به پلیمری که در حال اجرا هستید، از 200 درجه تا 275 درجه متغیر است.

اما این پیچ فقط مواد را به جلو هل نمی دهد. به طور همزمان در حال انتقال، فشرده سازی، ذوب شدن و همگن شدن است. وقتی گلوله های پلاستیکی از قیف به داخل می افتند، جامد می شوند. همانطور که پیچ آنها را به جلو می راند، آنها توسط بخاری های خارجی روی بشکه گرم می شوند و در عین حال بین خطوط پیچ و دیواره بشکه بریده می شوند. وقتی به قسمت جلویی می رسند، کاملاً مذاب می شوند.

در اینجا چیزی است که اغلب نادیده گرفته می شود: دمای بشکه تا حد زیادی نتیجه گرمایش برشی است، و گاهی اوقات شما در واقع نیاز به خنک کننده اضافی برای نگه داشتن پلاستیک در پنجره پردازش آن دارید.

 

اکثر مردم تصور می کنند که اکسترودر فقط از آن گرم کننده های خارجی برای ذوب پلاستیک استفاده می کند. در واقع، گرمایش برشی بخش قابل توجهی از انرژی ورودی را به خود اختصاص می دهد. من اپراتورهای باتجربه را تماشا کرده‌ام که با کاهش قدرت بخاری و اجازه دادن به برش بیشتر کار را تنظیم می‌کنند-مطمئناً در مصرف برق صرفه‌جویی می‌شود، اما مهمتر از آن، ذوب ناشی از برشی{3}}یکنواخت‌تر است.

در مورد آن مرگ

مرگ جایی است که جادوی مهندسی واقعی اتفاق می افتد. من طرفدار زبان گلی نیستم، اما درست است-قطعه از نظر فنی سخت‌ترین جزء در کل سیستم است.

در مورد آن فکر کنید. پلاستیک مذاب یک سیال است. وقتی از قالب خارج می شود، متورم می شود (به آن می گویند متورم می شود). وقتی خنک شد جمع می شود. قطعات مختلف با سرعت های متفاوت خنک می شوند، بنابراین جمع شدگی حتی یکنواخت نیست. برای به دست آوردن یک محصول نهایی که با مشخصات طراحی مطابقت داشته باشد، کانال های جریان قالب باید همه این موارد را در نظر بگیرند.

و یک قالب فقط یک تکه فولاد نیست که سوراخی از آن بریده شده باشد. یک قالب متعادل برای کنترل ابعادی خوب ضروری است. "متعادل" به معنای ایجاد جریان مذاب تقریباً با همان سرعت در کل مقطع-است. اگر جریان ناهموار باشد، پروفیل شما از یک طرف ضخیم و از طرف دیگر نازک می شود، یا یک قسمت قبل از دیگری خنک می شود و سپس با مشکل مواجه می شوید.

من کارخانه ای را می شناسم که پروفیل های پیچیده می سازد. آنها سه ماه را صرف آزمایشات مرگ کردند. سطح مقطع هفت یا هشت شیار نامنظم داشت، نازک ترین دیواره زیر 1 میلی متر، ضخیم ترین آن نزدیک به 8 میلی متر. با این نوع تنوع، دستیابی به تعادل جریان یک کابوس است.

تا سرد نشده انجام نمی شود

پلاستیک بیرون آمده از قالب هنوز نرم است. یه جورایی شبیه پنیر گرم شما باید سریع در آن شکل قفل کنید.

رایج ترین روش خنک سازی با آب است. پروفیل مستقیماً از قالب به مخزن آب می رود. در داخل مخزن وسایل اندازه‌گیری وجود دارد که نمایه نرم را در حالی که سفت می‌شود ثابت نگه می‌دارد. برای محصولاتی که به تلورانس‌های سخت‌تر نیاز دارند، کالیبراسیون خلاء را اضافه می‌کنید{4}}پروفایل نرم از یک کالیبراتور عبور می‌کند، خلاء به بیرون اعمال می‌شود و سوراخ‌های کوچک در اطراف محیط، پلاستیک را به سمت بیرون در برابر دیواره‌های کالیبراتور می‌کشد. این اساساً شکل گیری خلاء پیوسته است.

خنک کردن بخش خسته کننده ای از فرآیند به نظر می رسد، اما راه های زیادی برای از بین بردن آن وجود دارد. خیلی سریع خنک می شود و گرادیان دما بین داخل و خارج استرس داخلی ایجاد می کند-چرخش بعداً نمایان می شود. خیلی آهسته خنک می‌شود و سرعت خروجی شما کاهش می‌یابد، به‌علاوه زمانی که کشنده آن را می‌گیرد و شما دچار کشش می‌شوید، نمایه همچنان نرم است.

دمای آب، سرعت جریان، طول کالیبراتور،{0}}سرعت خاموش-همه چیز باید هماهنگ باشد.

haul{0}off سرعت بیرون کشیدن نمایه از قالب را کنترل و هماهنگ می کند. این سرعت باید با نرخ اکستروژن مطابقت داشته باشد. خیلی سریع و نمایه نازک می شود. خیلی کند است و مواد در خروجی قالب انباشته می شوند. ساده به نظر می رسد. تنظیم آن همه جزئیات است.

چند کلمه در مورد مواد

افرادی که در اکستروژن هستند دوست دارند شوخی کنند: "ما پلاستیک را اکسترود می کنیم، اما چیزی که واقعا از دست می دهیم موهایمان است." فرمول را اشتباه بگیرید و همه چیز به سمتی پیش می رود.

مواد معمولی عبارتند از پلی اتیلن، پلی پروپیلن، پلی استال، اکریلیک، نایلون، پلی استایرن، PVC، ABS و پلی کربنات. در میان دیگران.

این تعداد زیادی نام است، اما در تولید واقعی بیشتر با تعداد انگشت شماری سروکار دارید.

پی وی سیدر دنیای پروفایل پادشاه است بدون نزدیک دوم. پنجره‌های ساختمان، لوله‌های تخلیه، کانال‌های کابل{2}}همه جا وجود دارد. محتوای بالای کلر پی وی سی را سخت مشتعل می کند و انتشار گرما را محدود می کند. خود خاموش می‌شود، به این معنی که وقتی منبع احتراق را بردارید، دیگر نمی‌سوزد. برای مصالح ساختمانی، این مقاومت در برابر آتش بسیار زیاد است. پلاس PVC ارزان و مقاوم در برابر خوردگی{8}}است و می‌توانید با افزودن نرم‌کننده‌ها آن را سفت یا انعطاف‌پذیر کنید. البته اشکالاتی نیز دارد{10}}دریچه پردازش باریک، پایداری حرارتی ضعیف. شما باید فرمول را با تثبیت کننده ها بارگیری کنید در غیر این صورت حتی قبل از اینکه از قالب خارج شود، تجزیه می شود.

PEعمدتا برای لوله ها است. خطوط گاز از پلی اتیلن استفاده می کنند زیرا در برابر خوردگی گاز و محیط زیرزمینی مقاومت می کند. شبکه های آب نیز به همین دلیل از آن استفاده می کنند و به پاک نگه داشتن آب کمک می کند. انعطاف پذیری خوب به این معنی است که می تواند نشست زمین را تحمل کند. اتصالات ذوب شده حرارتی در نهایت قوی تر از خود لوله می شوند.

ABSبه لطف ترکیب بوتادین، حتی در دماهای پایین، مقاومت بسیار خوبی در برابر ضربه دارد. اما قرار گرفتن در معرض اشعه ماوراء بنفش باعث ایجاد ریزترک می شود، بنابراین برنامه های کاربردی در فضای باز نیاز به احتیاط دارند.

ASAیک ماده عالی برای استفاده در فضای باز، برای پروفیل هایی است که برای مدت طولانی در معرض نور خورشید قرار می گیرند. بسیاری از مردم این یکی را نمی دانند. اساساً ABS با بوتادین است که با استر آکریلات تعویض شده است، که به طور قابل توجهی هواپذیری را افزایش می دهد.

مانند سایر مواردی که در فرمولاسیون قرار می گیرند: رنگ ها برای ظاهر، تثبیت کننده های UV برای جلوگیری از تخریب نور، آنتی اکسیدان ها برای کند کردن پیری، روان کننده ها برای بهبود جریان و کاهش اصطکاک، بازدارنده های شعله برای کاهش اشتعال. همچنین تثبیت کننده‌های حرارتی، پرکننده‌ها، سخت‌کننده‌ها، کمک‌های پردازش... یک فرمول بالغ ممکن است دارای ده‌ها جزء باشد که هر کدام از طریق آزمون و خطای گسترده شماره‌گیری می‌شوند.

Co-اکستروژن شایسته بخش خاص خود است

Co-اکستروژن به طور همزمان چندین لایه از مواد را اکسترود می کند. شما از دو یا چند اکسترودر استفاده می کنید که پلاستیک های مختلف را با نرخ های کنترل شده در یک سر قالب تغذیه می کنند، که آنها را به شکل دلخواه ترکیب می کند.

چرا مزاحم؟

زیرا در بسیاری از برنامه‌های{0}}در دنیای واقعی، هیچ پلیمری نمی‌تواند همه الزامات را برآورده کند. فرض کنید که می خواهید نمایه ای داشته باشید که در آن لایه بیرونی باید سخت،-مقاوم در برابر سایش و ظاهری زیبا- باشد، در حالی که لایه داخلی باید نرم، الاستیک و قادر به ایجاد یک مهر و موم باشد. یک ماده نمی تواند هر دو را انجام دهد. اکستروژن Co{6}}به شما امکان می دهد دو ماده را همزمان اجرا کنید، آنها را در قالب ادغام کنید، و آنها به عنوان یک قطعه یکپارچه بیرون بیایند.

اکستروژن هم زمان‌سنج دوگانه، دو ماده را با مناطق سختی متفاوت از طریق یک قالب ترکیب می‌کند و به محصول هم سفتی ساختاری و هم انعطاف‌پذیری می‌دهد. مهر و موم درب و پنجره، واشر دستگاه، کاربردهای مختلف آب بندی صنعتی-اینجا نشان داده می شود.

درزگیر درب خودرو یک نمونه کلاسیک است. قسمتی که روی ورق فلزی می چسبد سفت و سخت است. قسمتی که با شیشه یا پانل بدنه تماس دارد نرم است. دو ماده، یکی از قالب عبور می کند. اگر آنها را جداگانه بسازید و سعی کنید آنها را به هم بچسبانید، هزینه بیشتری خواهد داشت و اتصال آنچنان قابل اعتماد نخواهد بود.

پیچیده تر می شود. اکستروژن تری-سه ماده سازگار مختلف را از طریق یک قالب اجرا می‌کند که اغلب برای دستگاه‌های پزشکی و کاتتر استفاده می‌شود. لوله پزشکی الزامات زیادی دارد-لایه داخلی باید زیست سازگار باشد زیرا با خون یا دارو تماس می گیرد، لایه میانی به استحکام و مقاومت در برابر پیچ خوردگی نیاز دارد، لایه بیرونی باید روان کننده برای قرار دادن باشد. سه عملکرد، سه ماده، یک شات.

ترکیب در یک طبقه تولید

یک خط اکستروژن پروفیل کامل، از ابتدا تا انتها، تقریباً شبیه به این است:

سیستم ذخیره سازی/خشک کردن مواد → اکسترودر → تعویض صفحه → قالب → کالیبراسیون/مخزن خنک کننده → حمل و نقل-خاموش → برش → جمع آوری/انباشته شدن

قبلاً اکسترودر را پوشانده است. تعویض صفحه نمایش برای فیلتر کردن است-قطعات ذوب نشده و آلاینده ها را می گیرد. فاصله-این است که جفت غلتک نمایه را با سرعت ثابت به جلو می‌کشد. برش‌ها بسته به نوع محصول، اره‌ها، قیچی‌ها، قیچی‌ها، انواع مختلفی دارند.

پروفیل های انعطاف پذیر معمولاً روی ماشین های کویلینگ اختصاصی پیچیده می شوند. پروفیل های سفت و سخت به طول اره یا بریده می شوند.

برخی از محصولات نیز نیازمند پردازش خطی- هستند. پانچ کردن، سوراخ کردن، و سوراخ کردن عملیات معمولی هستند. چاپ جوهر افشان علامت گذاری دسته ای و محصول را امکان پذیر می کند. در{4}}مشت زدن در خط بسیار کارآمدتر از آفلاین است زیرا نمایه همچنان در حال حرکت به سمت پایین است-سر پانچ با آن حرکت می‌کند، ضربه می‌زند و تمام می‌شود.

یادداشت سریع در مورد کیفیت

بسیاری از کارخانه‌ها توجه زیادی به راه‌اندازی مناسب نمی‌کنند-تا زمانی که نمایه قابل قبول به نظر می‌رسد، آنها فرض می‌کنند که اکسترودر به درستی شماره‌گیری شده است.

که به میخ به سر می خورد. ذهنیت بسیاری از کارخانه ها این است که "اگر ارسال شود، خوب است"، و هنگامی که دستگاه به حالتی-به-خوب رسید، هیچکس آن را لمس نمی کند. اما برای همان محصول، بهینه سازی پارامترها می تواند مصرف انرژی را تا 20 درصد کاهش دهد و ثبات را به میزان قابل توجهی بهبود بخشد.

کنترل دما همه چیز است. کنترل دقیق دما محصول خوبی را تولید می کند و هزینه های انرژی را به حداقل می رساند. ترموکوپل ها نیاز به بررسی منظم دارند. زمانی که یک قالب که قبلاً متعادل شده بود شروع به تولید پروفایل های ناهموار می کند، اغلب به این دلیل است که ترموکوپل ها دیگر دمای قالب را به درستی کنترل نمی کنند. ترموکوپل‌ها در طول زمان حرکت می‌کنند-نمایشگر 180 درجه می‌خواند اما واقعی ممکن است 195 درجه باشد -و مشکلات به آرامی وارد می‌شوند.

این همه به کجا می رود

این بخش نیاز به توضیح زیادی ندارد زیرا پروفایل ها همه جا هستند.

اکستروژن پروفیل یکی از-فرایندهای با بالاترین حجم در تولید پلاستیک است که همه چیز را از لوله‌ها گرفته تا پنجره‌ها و لوله‌های پزشکی تولید می‌کند.

ساخت و ساز بیشترین استفاده را دارد. قاب های پنجره، قاب درها، سایدینگ، قرنیزها، کانال های کابل-همه اکسترود شده اند.

پزشکی از بیشترین دقت استفاده می کند. لوله‌ها و کاتترهای قطره‌ای خون ترکیبی از مواد پلاستیکی و تقویت‌کننده هستند که نیاز به استریل‌سازی پس از ساخت- دارند.

خودرو از بیشترین تنوع استفاده می کند. مهر و موم، نوارهای تزئینی، لوله، محافظ مهار سیم-یک اتومبیل ممکن است ده ها پروفیل اکسترود شده مختلف داشته باشد.

کالاهای مصرفی ناگفته نماند. نی، چوب لباسی، تسمه بسته بندی، مسیر پرده...

افکار نهایی

اکستروژن پروفیل یک فرآیند تولید-با حجم بالا است که به دلیل حداقل ضایعات، هزینه کم، چرخش سریع و تطبیق پذیری با مواد خام شناخته شده است. همچنین می تواند به خواص خاصی مانند مقاومت در برابر شعله، دوام، مقاومت شیمیایی و مقاومت در برابر حرارت دست یابد.

همه چیز تا آنجا که در کتاب درسی به نکات مهم می رسد درست است. اما آنچه واقعاً به این فرآیند قدرت ماندگاری می دهد، به نظر من، تداوم است. قالب‌گیری تزریقی در چرخه‌ها کار می‌کند-قالب باز می‌شود، قالب بسته می‌شود، زمان مرده بین عکس‌ها وجود دارد. اکستروژن فقط مواد را پمپاژ می کند. در صورت تمایل می توانید آن را 24 ساعت متوالی اجرا کنید. این مزیت تداوم از نظر هزینه زمانی که از تولید با حجم بالا صحبت می‌کنید تقریباً خرد می‌شود.

البته محدودیت هایی وجود دارد. شما فقط می توانید محصولات مقطعی ثابت- بسازید. دقت کمتر از قالب گیری تزریقی است. هندسه های سه بعدی پیچیده قابل بحث نیستند. اما در چرخ خانه اش، هیچ چیز دیگری به آن نزدیک نمی شود.

پیشرفت های تکنولوژی و مواد باعث تغییر شکل چشم انداز اکستروژن پروفیل می شود. ادغام نرم‌افزارهای طراحی و شبیه‌سازی پیشرفته، توسعه-پلیمرهای با کارایی بالا-همه چیزهایی را که از نظر نمایه‌های خلاقانه و چند منظوره ممکن است، گسترش می‌دهند.

نمایه هایی که ده سال پیش نمی توانستند ساخته شوند، اکنون ساخته می شوند. پارامترهایی که قبلاً کاملاً به شهود اپراتورهای قدیمی وابسته بودند، اکنون می توانند در نرم افزار شبیه سازی شوند. این صنعت به حرکت رو به جلو ادامه می دهد. اصول اساسی طی یک قرن تغییر چندانی نکرده است، اما دامنه آنچه می توانید به دست آورید همچنان در حال رشد است.

یک چیز دیگر، کریسمس مبارک!