Ekstrudiranje plastike je proces proizvodnje visokog volumena u kojem se sirovi materijal rastopi i oblikuje u kontinuirani profil. Ekstrudiranje proizvodi predmete poput cijevi / cijevi, gubica , ograde, ograde , okvira prozora , plastičnih filmova i folije, termoplastičnih premaza i žičane izolacije.
Ovaj postupak započinje dovođenjem plastičnog materijala (peleta, granula, pahuljica ili prašaka) iz lijevka u bačvu ekstrudera. Materijal se postepeno rastali mehaničkom energijom dobivenom okretanjem vijaka i grijačima raspoređenim duž cijevi. Tako rastopljeni polimer se prisilno uvlači u kalup, koji oblikuje polimer u oblik koji se stvrdne tijekom hlađenja.
Povijest
Ekstruzija cijevi
Prvi prekursori suvremenog ekstrudera razvijeni su početkom 19. stoljeća. Godine 1820. Thomas Hancock je izumio gumeni "žvakavac" koji je namijenjen obnavljanju obrađenih gumenih strugotina, a 1836. godine Edwin Chaffee razvio je dvodnevni stroj za miješanje aditiva u gumu . Prva termoplastična ekstruzija bila je 1935. godine Paul Troester i njegova supruga Ashley Gershoff u Hamburgu , Njemačka. Ubrzo nakon toga, Roberto Colombo iz LMP-a razvio je prve ekstrudere s dva vijka u Italiji.
Postupak
U ekstruziji plastičnih materijala, materijal sirovog spoja obično je u obliku zubaca (malih zrnaca, često nazvanih smolom) koji su gravitacijski napunjeni iz gornjeg postavljenog lijevka u bačvu ekstrudera. Često se koriste aditivi kao što su boje i UV inhibitori (bilo u obliku tekućine ili u peletiću) i mogu se miješati u smolu prije dolaska u lijevak. Proces ima mnogo zajedničkog s injekcijskim prešanjem od točke tehnike ekstrudera, iako se razlikuje po tome što je obično kontinuirani proces. Dok pultruzija može ponuditi mnogo sličnih profila u kontinuiranim duljinama, obično s dodanim armiranjem, to se postiže povlačenjem gotovog proizvoda iz umrijeti umjesto ekstrudiranja polimernog taljevine kroz kalup.
Materijal ulazi kroz grlo za hranjenje (otvaranje blizu stražnjeg dijela cijevi) i dolazi u dodir s vijkom. Rotacijski vijak (koji se obično okreće na 120 rpm) prisiljava plastične kuglice naprijed u grijanu cijev. Željena temperatura ekstrudiranja rijetko je jednaka postavljenoj temperaturi bačve zbog viskoznog zagrijavanja i drugih učinaka. U većini procesa postavljen je profil grijanja za cijev u kojemu tri ili više neovisnih PID- kontroliranih zona grijača postupno povećavaju temperaturu bačve sa stražnje strane (gdje plastika ulazi) prema naprijed. To omogućuje plastičnim zrncima da se rastopiti postupno dok se guraju kroz cijev i smanjuje rizik od pregrijavanja što može uzrokovati degradaciju polimera.
Dodatna vrućina pridonosi jakom tlaku i trenju koji se odvijaju unutar cijevi. Zapravo, ako ekstrudirajuća linija izvodi određene materijale dovoljno brzo, grijalice se mogu isključiti i temperatura taline održava samo pritiskom i trenjem unutar cijevi. U većini ekstrudera, ventilatori za hlađenje prisutni su da bi temperatura bila ispod postavljene vrijednosti ako se stvara prevelika količina topline. Ako se prisilno zračno hlađenje dokazuje nedostatnim tada se koriste hlađenje.
Plastični ekstruder je prepolovljen da bi se prikazale komponente
Na prednjoj strani cijevi, rastaljena plastika odlazi iz vijka i prolazi kroz pakiranje zaslona kako bi se uklonili zagađivači u talini. Zasloni su ojačani pločom za lomljenje (debeli metalni krak s mnogim otvorima izbušenim kroz nju), jer tlak u ovom trenutku može premašiti 15,000 psi (34 MPa ). Sklop zaslona / ploča s prekidačem također služi za stvaranje povratnog tlaka u bačvi. Potreban je povratni tlak za uniformno taljenje i pravilno miješanje polimera, a koliko se pritiska stvara, može se "ugađati" mijenjanjem kompozicije slojeva (broj ekrana, veličina žičane mreže i drugi parametri). Ovaj prekidač ploča i screen pack kombinacija također eliminira "rotacijska memorija" rastaljenih plastičnih a stvara umjesto toga, "longitudinalna memorija".
Nakon prolaska kroz ploču prekidača, rastaljena plastika ulazi u kalup. Kalup je ono što daje finalni proizvod svoj profil i mora biti konstruiran tako da rastaljena plastika ravnomjerno teče iz cilindričnog profila, do oblika profila proizvoda. Neravnomjeran protok u ovoj fazi može proizvesti proizvod s neželjenim preostalim naprezanjima na određenim točkama u profilu što može uzrokovati savijanje na hlađenje. Mogu se stvoriti široki oblici, ograničeni na kontinuirane profile.
Proizvod se sada mora ohladiti i to se obično postiže povlačenjem ekstrudata kroz vodenu kupelj. Plastične su vrlo dobri toplinski izolatori i zbog toga su se teško brzo ohladiti. U usporedbi s čelikom , plastična masa provodi toplinu daleko 2,000 puta sporije. U liniji za ekstruziju cijevi ili cijevi, zapečaćena vodena kupelj djeluje pomoću pažljivo kontroliranog vakuuma kako bi se novo formirana i još uvijek rastopljena cijev ili cijev propustili. Za proizvode poput plastične folije, hlađenje se postiže povlačenjem kroz skup hladnjaka. Za filmove i vrlo tanku foliju, hlađenje zrakom može biti učinkovito kao početni stupanj hlađenja, kao u ekstruziji puhanog filma.
Plastični ekstruderi se također opsežno koriste za ponovnu obradu recikliranog plastičnog otpada ili drugih sirovina nakon čišćenja, sortiranja i / ili miješanja. Ovaj materijal se obično ekstrudira u filamente prikladne za odsijecanje u zrnu ili staklenu zalihu za upotrebu kao prekursor za daljnju obradu.
Nastavit će se...
