Extrudarea din materiale plastice este un proces de producție în volum mare, în care materialul brut este topit și format într-un profil continuu. Extrudarea produce articole cum ar fi țevi / tuburi, intemperii , garduri, balustrade de punte , rame de ferestre , folii și folii de plastic, acoperiri termoplastice și izolații din fire.
Acest proces începe prin alimentarea materialului plastic (pelete, granule, fulgi sau pulberi) dintr-un buncăr în cilindrul extruderului. Materialul se topește treptat prin energia mecanică generată de șuruburi de întoarcere și de încălzitoarele dispuse de-a lungul cilindrului. Polimerul topit este apoi forțat într-o matriță, care formează polimerul într-o formă care se întărește în timpul răcirii.
Istorie
Extrudarea țevilor
Primii precursori ai extrudării moderne au fost dezvoltați la începutul secolului al XIX-lea. În 1820, Thomas Hancock a inventat un "masticator" de cauciuc destinat recuperării resturilor de cauciuc prelucrate, iar în 1836 Edwin Chaffee a dezvoltat o mașină cu două role pentru amestecarea aditivilor în cauciuc . Prima extrudare termoplastică a fost în 1935 de către Paul Troester și soția sa, Ashley Gershoff, din Hamburg , Germania. La scurt timp după aceea, Roberto Colombo din LMP a dezvoltat primele extruderi cu două șuruburi în Italia.
Proces
În extrudarea materialelor plastice, materialul brut brut este în mod obișnuit sub formă de șuvițe (mărgele mici, adesea numite rășini) care sunt alimentate cu gravitație de la un buncăr de susținere în cilindrul extruderului. Sunt adesea folosite aditivi cum ar fi coloranții și inhibitorii UV (fie în formă lichidă sau peletată) și pot fi amestecați în rășină înainte de a ajunge la buncăr. Procesul are multe în comun cu turnarea prin injecție de plastic din punctul tehnologiei extruderului, deși diferă prin faptul că este de obicei un proces continuu. În timp ce pultruzia poate oferi multe profiluri similare în lungimi continue, de obicei cu armare adăugată, acest lucru se realizează prin tragerea produsului finit dintr-o matriță în loc de extrudarea topiturii de polimer printr-o matriță.
Materialul intră prin gâtul de alimentare (o deschidere din spatele cilindrului) și intră în contact cu șurubul. Șurubul rotativ (în mod normal se rotește de exemplu la 120 rpm) forțează granulele din plastic în cilindrul încălzit. Temperatura de extrudare dorită este rareori egală cu temperatura setată a cilindrului datorită încălzirii vâscoase și a altor efecte. În majoritatea proceselor, un profil de încălzire este setat pentru cilindrul în care trei sau mai multe zone independente de încălzire controlate de PID cresc treptat temperatura cilindrului din spate (de unde pătrunde plasticul) în față. Acest lucru permite ca granulele de plastic să se topească treptat în timp ce sunt împinse prin cilindru și reduc riscul de supraîncălzire care poate cauza degradarea polimerului.
Căldura suplimentară este contribuită de presiunea intensă și frecare care are loc în interiorul cilindrului. De fapt, dacă o linie de extrudare rulează anumite materiale suficient de repede, încălzitoarele pot fi oprite și temperatura de topire este menținută doar prin presiune și frecare în interiorul cilindrului. În majoritatea extruderelor, ventilatoarele de răcire sunt prezente pentru a menține temperatura sub valoarea setată dacă se produce prea multă căldură. Dacă răcirea cu aer forțată se dovedește insuficientă, se folosesc jachete de răcire.
Extruderul din plastic tăiat în jumătate pentru a arăta componentele
În partea din față a cilindrului, plasticul topit părăsește șurubul și călătorește printr-un pachet de ecran pentru a îndepărta eventualele contaminanți din topitură. Ecranele sunt întărite de o placă de spargere (un pumn de metal gros cu multe găuri perforate prin ea), deoarece presiunea în acest punct poate depăși 5000 MPa (34 MPa ). Ansamblul plăcii de ecran / plăcuța de spargere servește, de asemenea, la crearea presiunii înapoi în cilindru. Presiunea din spate este necesară pentru topirea uniformă și pentru amestecarea adecvată a polimerului și cantitatea de presiune generată poate fi modificată prin modificarea compoziției pachetului de ecran (numărul de ecrane, mărimea firelor de sârmă și alți parametri). Această combinație de plăci de spargere și pachet de ecran elimină, de asemenea, "memoria rotativă" a plasticului topit și creează în schimb "memorie longitudinală".
După trecerea prin placa de spărgător, plasticul topit intră în matriță. Matura este cea care conferă produsului final profilul său și trebuie să fie proiectat astfel încât plasticul topit să curgă uniform dintr-un profil cilindric, la forma profilului produsului. Fluxul inegal în această etapă poate produce un produs cu solicitări reziduale nedorite în anumite puncte ale profilului care pot provoca deformări la răcire. O varietate largă de forme poate fi creată, limitată la profiluri continue.
Produsul trebuie acum să fie răcit și acest lucru se realizează de obicei prin tragerea extrudatului printr-o baie de apă. Materialele plastice sunt izolații termice foarte bune și, prin urmare, sunt dificil de răcite rapid. În comparație cu oțel , plasticul își conduce căldura departe de 2.000 de ori mai lent. Într-o linie de extrudare a tubului sau a țevii, o baie de apă sigilată este acționată printr-un vid controlat atent pentru a menține tubul sau țeava nou formată și încă topită de la colaps. Pentru produsele cum ar fi foliile din plastic, răcirea se realizează trăgând printr-un set de role de răcire. Pentru filme și folii foarte subțiri, răcirea cu aer poate fi eficientă ca o etapă inițială de răcire, ca în extrudarea peliculei cu suflare.
Extruderele din plastic sunt, de asemenea, utilizate în mod extensiv pentru reprocesarea deșeurilor din plastic reciclat sau a altor materii prime după curățare, sortare și / sau amestecare. Acest material este extrudat în mod obișnuit în filamente potrivite pentru tăierea în stocul de granule sau pelete pentru a fi utilizate ca precursor pentru prelucrare ulterioară.
Va urma...
