Saga plastpressuvéla

Plastpressun er mikið magn framleiðsluferli þar sem hrátt plast er brætt og myndað í samfellt snið. Extrusion framleiðir hluti eins og rör/slöngur, veðrönd, girðingar, þilfarshandrið, gluggakarma, plastfilmur og -dúkur, hitaþjálu húðun og vír einangrun.
Þetta ferli byrjar með því að fæða plastefni (kögglar, korn, flögur eða duft) úr tanki í tunnuna á pressuvélinni. Efnið er smám saman brætt af vélrænni orku sem myndast með því að snúa skrúfum og með hitara sem komið er fyrir meðfram tunnunni. Bráðnu fjölliðunni er síðan þvingað í deyja, sem mótar fjölliðuna í lögun sem harðnar við kælingu.

SAGA

Pípuútdráttur
Fyrstu undanfarar nútíma extruder voru þróaðar snemma á 19. öld. Árið 1820 fann Thomas Hancock upp „masticator“ úr gúmmíi sem ætlað er að endurheimta unnin gúmmíleifar og árið 1836 þróaði Edwin Chaffee tveggja rúlla vél til að blanda aukefnum í gúmmí. Fyrsta hitaþjálu pressað var árið 1935 af Paul Troester og konu hans Ashley Gershoff í Hamborg í Þýskalandi. Stuttu síðar þróaði Roberto Colombo hjá LMP fyrstu tvískrúfa pressuvélarnar á Ítalíu.

FERLI
Við pressun á plasti er hráefnasambandið venjulega í formi nurdles (litla perlur, oft kallaðar trjákvoða) sem er þyngdarafl fóðrað frá toppfestu inn í tunnuna á extruder. Aukefni eins og litarefni og UV-hemlar (annaðhvort í vökva- eða kögglaformi) eru oft notuð og hægt er að blanda þeim í plastefnið áður en það kemur í tunnuna. Ferlið á margt sameiginlegt með plastsprautumótun frá punkti pressutækninnar, þó að það sé frábrugðið að því leyti að það er venjulega samfellt ferli. Þó að pultrusion geti boðið upp á mörg svipuð snið í samfelldum lengdum, venjulega með aukinni styrkingu, er þetta náð með því að draga fullunna vöru út úr deyja í stað þess að pressa fjölliðabræðsluna í gegnum deyja.

Efnið fer inn í gegnum matarhálsinn (op nálægt aftan á tunnunni) og kemst í snertingu við skrúfuna. Snúningsskrúfan (snýst venjulega við td 120 snúninga á mínútu) þvingar plastperlurnar áfram inn í upphitaða tunnuna. Æskilegt útpressunarhitastig er sjaldan jafnt og stillt hitastig tunnunnar vegna seigfljótandi hitunar og annarra áhrifa. Í flestum ferlum er hitasnið stillt fyrir tunnuna þar sem þrjú eða fleiri sjálfstæð PID-stýrð hitarasvæði hækka hitastig tunnunnar smám saman frá bakhliðinni (þar sem plastið fer inn) að framan. Þetta gerir plastperlunum kleift að bráðna smám saman þegar þeim er þrýst í gegnum tunnuna og dregur úr hættu á ofhitnun sem getur valdið niðurbroti í fjölliðunni.

Aukinn hiti er stuðlað af miklum þrýstingi og núningi sem á sér stað inni í tunnunni. Reyndar, ef extrusion lína keyrir ákveðin efni nógu hratt, er hægt að slökkva á hitaranum og viðhalda bræðsluhitastigi með þrýstingi og núningi eingöngu inni í tunnunni. Í flestum extruders eru kæliviftur til að halda hitastigi undir ákveðnu gildi ef of mikill hiti myndast. Ef þvinguð loftkæling reynist ófullnægjandi eru innsteyptar kælijakkar notaðir.

Plastpressa skorinn í tvennt til að sýna íhlutina
Framan á tunnunni fer bráðið plast úr skrúfunni og fer í gegnum skjápakka til að fjarlægja mengunarefni í bræðslunni. Skjárnar eru styrktar með brotaplötu (þykkur málmpoki með mörgum götum boruð í gegnum hann) þar sem þrýstingurinn á þessum tímapunkti getur farið yfir 5.000 psi (34 MPa). Skjápakkningin/rofplötusamsetningin þjónar einnig til að skapa bakþrýsting í tunnunni. Bakþrýstingur er nauðsynlegur fyrir samræmda bráðnun og rétta blöndun fjölliðunnar, og hversu mikinn þrýsting myndast er hægt að „sníða“ með því að breyta samsetningu skjápakka (fjöldi skjáa, stærð vírvefsins og aðrar breytur). Þessi samsetning brotaplötu og skjápakka útilokar einnig „snúningsminni“ bráðna plastsins og skapar í staðinn „lengdarminni“.
Eftir að hafa farið í gegnum brotplötuna fer bráðið plast inn í deyja. Meyjan er það sem gefur lokaafurðinni sniðið og þarf að hanna þannig að bráðið plastið flæði jafnt úr sívölu sniði yfir í sniðform vörunnar. Ójafnt flæði á þessu stigi getur framleitt vöru með óæskilegri afgangsspennu á ákveðnum stöðum í sniðinu sem getur valdið skekkju við kælingu. Hægt er að búa til fjölbreytt úrval af formum, takmarkað við samfelld snið.

Nú þarf að kæla vöruna og það er venjulega gert með því að draga pressuefnið í gegnum vatnsbað. Plast eru mjög góð hitaeinangrunarefni og því erfitt að kæla það hratt. Í samanburði við stál leiðir plast varma sinn í burtu 2.000 sinnum hægar. Í rör- eða pípuútpressunarlínu er innsiglað vatnsbað virkt með vandlega stýrðu lofttæmi til að koma í veg fyrir að nýmyndað og enn bráðið rör eða pípa hrynji. Fyrir vörur eins og plastdúkur er kælingin náð með því að draga í gegnum sett af kælirúllum. Fyrir filmur og mjög þunnt lag getur loftkæling verið áhrifarík sem upphafskælingarstig, eins og í útblástursfilmu.
Plastpressuvélar eru einnig mikið notaðar til að endurvinna endurunnið plastúrgang eða önnur hráefni eftir hreinsun, flokkun og/eða blöndun. Þetta efni er almennt pressað í þráða sem henta til að höggva í perlu- eða kögglastofninn til að nota sem undanfara til frekari vinnslu.

SKRUPHÖNNUN
Það eru fimm möguleg svæði í hitaþjálu skrúfu. Þar sem hugtök eru ekki staðlað í greininni geta mismunandi nöfn átt við þessi svæði. Mismunandi gerðir fjölliða munu hafa mismunandi skrúfuhönnun, sumar innihalda ekki öll möguleg svæði.

Einföld útpressunarskrúfa úr plasti

Extruder skrúfur frá Boston Matthews
Flestar skrúfur hafa þessi þrjú svæði:
● Fóðursvæði (einnig kallað flutningssvæði fyrir föst efni): þetta svæði gefur plastefninu inn í pressuvélina og dýpt rásarinnar er venjulega sú sama um allt svæðið.
● Bræðslusvæði (einnig kallað umbreytingar- eða þjöppunarsvæði): megnið af fjölliðunni er bráðnað í þessum hluta og rásardýptin minnkar smám saman.
● Mælingarsvæði (einnig nefnt bræðsluflutningssvæði): þetta svæði bræðir síðustu agnirnar og blandar saman við einsleitt hitastig og samsetningu. Líkt og fóðursvæðið er rásdýptin stöðug um allt þetta svæði.
Að auki hefur loftræst (tveggja þrepa) skrúfa:
● Þjöppunarsvæði. Á þessu svæði, um það bil tveir þriðju hlutar niður skrúfuna, verður rásin skyndilega dýpri, sem léttir á þrýstingnum og gerir allar fastar lofttegundir (raka, loft, leysiefni eða hvarfefni) dregin út með lofttæmi.
● Annað mælisvæði. Þetta svæði er svipað og fyrsta mælingarsvæðið, en með meira rásdýpi. Það þjónar til að auka þrýsting á bræðsluna til að komast í gegnum viðnám skjáanna og deyja.
Oft er skrúfulengd vísað til þvermáls hennar sem L:D hlutfalls. Til dæmis, 6 tommu (150 mm) þvermál skrúfa í 24:1 verður 144 tommur (12 fet) löng og við 32:1 er hún 192 tommur (16 fet) löng. L:D hlutfall 25:1 er algengt, en sumar vélar fara upp í 40:1 til að fá meiri blöndun og meiri framleiðslu við sama skrúfuþvermál. Tveggja þrepa (útblásnar) skrúfur eru venjulega 36:1 til að taka tillit til aukasvæðanna tveggja.
Hvert svæði er búið einni eða fleiri hitaeiningum eða RTD í tunnuveggnum fyrir hitastýringu. „Hitastigið“, þ.e. hitastig hvers svæðis er mjög mikilvægt fyrir gæði og eiginleika endanlegrar útpressunar.

DÝMÆKT ÚTDRÆÐUREFNI

HDPE pípa við útpressun. HDPE efnið kemur frá hitaranum, inn í mótið og síðan í kælitankinn. Þessi Acu-Power ráspípa er sampressuð – svört að innan með þunnum appelsínugulum jakka, til að tákna rafmagnssnúrur.
Dæmigert plastefni sem eru notuð við útpressun eru ma: pólýetýlen (PE), pólýprópýlen, asetal, akrýl, nylon (pólýamíð), pólýstýren, pólývínýlklóríð (PVC), akrýlónítríl bútadíen stýren (ABS) og pólýkarbónat.[4 ]

DEYJA TEGUNDIR
Það eru margs konar deyjur sem notaðar eru í plastpressu. Þó að það geti verið verulegur munur á deyjategundum og margbreytileika, leyfa allar deyja samfellda útpressun fjölliða bráðnar, öfugt við ósamfellda vinnslu eins og sprautumótun.
Útblástur kvikmynda

Blow extrusion af plastfilmu

Framleiðsla á plastfilmu fyrir vörur eins og innkaupapoka og samfellda plötu er náð með því að nota blásna filmulínu.
Þetta ferli er það sama og venjulegt útpressunarferli fram að teningunni. Það eru þrjár aðalgerðir af deyjum sem notaðar eru í þessu ferli: hringlaga (eða krosshaus), kónguló og spíral. Hringlaga deyja eru einföldustu og treysta á að fjölliða bráðnunin fari um allan þversnið deyja áður en hún fer út úr deyja; þetta getur leitt til ójafns flæðis. Kóngulóardeyja samanstanda af miðlægri dorn sem er festur við ytri deyjahringinn með fjölda "fóta"; á meðan flæði er samhverfara en í hringlaga mótum myndast fjöldi suðulína sem veikja filmuna. Spiral deyjur fjarlægja vandamálið með suðulínum og ósamhverfu flæði, en eru langflóknust.

Bræðslan er kæld nokkuð áður en hún yfirgefur deygjuna til að gefa veikt hálffast rör. Þvermál þessa rörs stækkar hratt með loftþrýstingi og rörið er dregið upp með rúllum sem teygir plastið bæði í þver- og dráttarátt. Teikningin og blásið veldur því að filman er þynnri en pressuðu rörið og stillir einnig helst saman fjölliða sameindakeðjunum í þá átt sem sér mest plastálagið. Ef filman er dregin meira en hún er blásin (endanleg þvermál rörsins er nálægt þvermálinu sem pressað er) munu fjölliða sameindirnar vera mjög í takt við dráttarstefnuna og mynda filmu sem er sterk í þá átt, en veik í þverstefnu . Filma sem hefur umtalsvert stærra þvermál en útpressaða þvermálið mun hafa meiri styrk í þverstefnu en minni í dráttarstefnu.
Þegar um er að ræða pólýetýlen og aðrar hálfkristallaðar fjölliður, þegar kvikmyndin kólnar, kristallast hún við það sem kallast frostlína. Þegar filman heldur áfram að kólna er hún dregin í gegnum nokkur sett af nip-rúllum til að fletja hana út í flöta slöngur, sem síðan er hægt að spóla eða skera í tvær eða fleiri rúllur af plötum.

Útpressun á plötu/filmu
Blað-/filmupressun er notuð til að pressa plastplötur eða filmur sem eru of þykkar til að hægt sé að blása þær. Það eru tvær tegundir af deyjum notaðar: T-laga og fatahengi. Tilgangur þessara móta er að endurstilla og stýra flæði fjölliðabræðslu frá einni umferð úttaks frá pressuvélinni yfir í þunnt, flatt flæði. Í báðum deyjategundum tryggðu stöðugt, jafnt flæði yfir allt þversniðsflatarmál mótsins. Kæling er venjulega með því að draga í gegnum sett af kælirúllum (dagatal eða „chill“ rúllur). Í útpressun á plötum skila þessar rúllur ekki aðeins nauðsynlegri kælingu heldur ákvarða þykkt blaðsins og yfirborðsáferð.[7] Oft er co-extrusion notað til að setja eitt eða fleiri lög ofan á grunnefni til að fá sérstaka eiginleika eins og UV-gleypni, áferð, súrefnisgegndræpiþol eða orkuendurkast.
Algengt eftirpressunarferli fyrir plastplötur er hitamótun, þar sem blaðið er hitað þar til það er mjúkt (plast) og myndað í gegnum mót í nýtt form. Þegar lofttæmi er notað er þessu oft lýst sem tómarúmsmyndun. Stefna (þ.e. geta/tiltækur þéttleiki blaðsins til að draga að mótinu sem getur verið mismunandi að dýpi frá 1 til 36 tommur venjulega) er mjög mikilvæg og hefur mikil áhrif á mótunartíma fyrir flest plastefni.

Slöngur útpressun
Útpressuð rör, eins og PVC rör, eru framleidd með mjög svipuðum deyjum og notuð eru við útblástursfilmu. Hægt er að beita jákvæðum þrýstingi á innri holrúm í gegnum pinna, eða neikvæðum þrýstingi er hægt að beita á ytri þvermál með því að nota lofttæmismæli til að tryggja réttar lokastærðir. Hægt er að koma fyrir fleiri holum eða holum með því að bæta viðeigandi innri dornum við mótið.

Boston Matthews Medical Extrusion Line
Fjöllaga slönguforrit eru einnig alltaf til staðar innan bílaiðnaðarins, pípu- og hitunariðnaðarins og pökkunariðnaðarins.

Yfir jakka extrusion
Útpressun yfir jakka gerir kleift að setja ytra lag af plasti á núverandi vír eða kapal. Þetta er dæmigerð aðferð til að einangra vír.
Það eru tvær mismunandi gerðir af deyjaverkfærum sem notuð eru til að húða yfir vír, slöngur (eða jakka) og þrýsting. Í jakkabúnaði snertir fjölliðabráðan ekki innri vírinn fyrr en rétt á undan deyjavörunum. Í þrýstibúnaði snertir bræðslan innri vírinn löngu áður en hún nær að vörunum; þetta er gert við háan þrýsting til að tryggja góða viðloðun bræðslunnar. Ef þörf er á náinni snertingu eða viðloðun milli nýja lagsins og núverandi vírs er þrýstibúnaður notaður. Ef viðloðun er ekki æskileg/nauðsynleg eru jakkaverkfæri notuð í staðinn.

Coextrusion
Coextrusion er útpressun margra laga af efni samtímis. Þessi tegund af extrusion notar tvo eða fleiri extruders til að bræða og skila stöðugu rúmmálsafköstum af mismunandi seigfljótandi plasti í einn extrusion höfuð (deyja) sem mun pressa efnin í æskilegu formi. Þessi tækni er notuð á einhverju af þeim ferlum sem lýst er hér að ofan (blásin filma, overjacketing, slöngur, lak). Lagþykktunum er stjórnað af hlutfallslegum hraða og stærðum einstakra pressuvéla sem afhenda efnin.

5 :5 Lagasampressun á snyrtivöru „squeeze“ rör
Í mörgum raunverulegum aðstæðum getur ein fjölliða ekki uppfyllt allar kröfur umsóknar. Samsett extrusion gerir kleift að pressa blönduð efni út, en coextrusion heldur hinum aðskildu efnum sem mismunandi lögum í pressuðu vörunni, sem gerir viðeigandi staðsetningu efna með mismunandi eiginleika eins og súrefnisgegndræpi, styrk, stífleika og slitþol.
Extrusion húðun
Extrusion húðun er að nota blásið eða steypt filmuferli til að húða viðbótarlag á núverandi rúllu úr pappír, filmu eða filmu. Til dæmis er hægt að nota þetta ferli til að bæta eiginleika pappírs með því að húða hann með pólýetýleni til að gera hann ónæmari fyrir vatni. Útpressaða lagið er einnig hægt að nota sem lím til að sameina tvö önnur efni. Tetrapak er viðskiptalegt dæmi um þetta ferli.

SAMANNAÐARÚTDRÆÐINGAR
Blöndunarútpressun er ferli sem blandar einni eða fleiri fjölliðum með aukefnum til að gefa plastsambönd. Fóðrið getur verið kögglar, duft og/eða vökvar, en varan er venjulega í kögglaformi til að nota í öðrum plastmyndandi ferlum eins og útpressun og sprautumótun. Eins og með hefðbundna útpressu er mikið úrval af vélastærðum eftir notkun og æskilegri afköstum. Þó að hægt sé að nota annaðhvort ein- eða tvískrúfa extruders í hefðbundinni extrusion, þá gerir nauðsyn þess að blandast við blöndun extruders allt annað en skyldubundið.

TEGUNDIR EXTRUSTER
Það eru tvær undirgerðir af tvískrúfa extruders: samsnúningur og gagnsnúningur. Þetta nafnakerfi vísar til hlutfallslegrar stefnu sem hver skrúfa snýst miðað við hina. Í samsnúningsham snúast báðar skrúfurnar annað hvort réttsælis eða rangsælis; í gagnsnúningi snýst önnur skrúfan réttsælis á meðan hin snýst rangsælis. Sýnt hefur verið fram á að fyrir tiltekið þversniðsflatarmál og skörunarstig (samskeyti), er áshraði og blöndunarstig hærra í samsnúningstækjum með tvísnúningi. Hins vegar er þrýstingsuppbygging meiri í þrýstivélum sem snúa á móti. Skrúfuhönnunin er venjulega mát að því leyti að ýmsum flutnings- og blöndunarhlutum er komið fyrir á stokkunum til að gera kleift að endurstilla hraða til að breyta ferli eða skipta um einstaka íhluti vegna slits eða ætandi skemmda. Stærðir vélarinnar eru frá allt að 12 mm til allt að 380 mm

KOSTIR
Stór kostur við útpressun er að hægt er að gera snið eins og rör í hvaða lengd sem er. Ef efnið er nægilega sveigjanlegt er hægt að búa til pípur í löngum lengdum, jafnvel spóla á spólu. Annar kostur er útpressun röra með samþættum tengibúnaði þar á meðal gúmmíþéttingu.