प्लास्टिक प्रक्रिया तंत्रज्ञानाचे विश्लेषण - एक्सट्रूजन मोल्डिंगच्या यांत्रिक तत्त्वावर

यांत्रिक तत्व

एक्सट्रूझनची मूलभूत यंत्रणा सोपी आहे - एक स्क्रू बॅरेलमध्ये फिरतो आणि प्लास्टिकला पुढे ढकलतो. स्क्रू प्रत्यक्षात एक बेव्हल किंवा उतार आहे जो मध्यभागी थरभोवती गुंडाळलेला आहे. मोठ्या प्रतिकारांवर मात करण्यासाठी दबाव वाढविणे हा त्याचा हेतू आहे. एक्सट्रूडरच्या बाबतीत, तीन प्रकारचे प्रतिकार आहेत ज्यावर मात करणे आवश्यक आहे: सिलेंडरच्या भिंतीच्या विरूद्ध घन कण (फीड) चे घर्षण आणि स्क्रूच्या फिरण्यापूर्वी कॉइल्समधील परस्पर घर्षण (फीडिंग झोन फीडिंग झोन) ); बॅरेलच्या भिंतीवर आसंजन; पुढे ढकलल्यामुळे वितळण्याचा अंतर्गत प्रवाह प्रतिकार.

जर एखादी वस्तू दिलेल्या दिशेने जात नसेल तर ऑब्जेक्टवरील शक्ती या दिशेने संतुलित आहे. स्क्रू अक्षीय दिशेने हलत नाही, जरी तो परिघाच्या जवळील वेगाने वेगाने फिरू शकतो. म्हणूनच, स्क्रूवरील अक्षीय शक्ती संतुलित आहे आणि जर ते प्लास्टिकच्या वितळणास मोठ्या फॉरवर्ड थ्रस्टला लागू केले तर ते ऑब्जेक्टला एकसारखे बॅकवर्ड थ्रस्ट देखील लागू करते. येथे, लागू केलेला थ्रस्ट म्हणजे फीड पोर्टच्या मागे असलेल्या थ्रस्टवर काम करणे.

बहुतेक एकल स्क्रू वुडवर्किंग आणि मशीनरीमध्ये वापरल्या जाणार्‍या स्क्रू आणि बोल्ट सारख्या उजव्या हाताचे धागे असतात. जर ते मागच्या बाजूने पहात असतील तर ते उलट दिशेने फिरत आहेत कारण ते शक्य तितक्या बॅरेल बाहेर काढण्याचा प्रयत्न करतात. काही ट्विन-स्क्रू एक्सट्रूडर्समध्ये, दोन स्क्रू दोन सिलेंडर्समध्ये उलट दिशेने फिरतात आणि एकमेकांना ओलांडतात, म्हणून एक उजवीकडे असणे आवश्यक आहे आणि एकमेकांना डाव्या हाताने असणे आवश्यक आहे. इतर ऑक्टेलसल ट्विन स्क्रूमध्ये, दोन स्क्रू एकाच दिशेने फिरतात आणि समान अभिमुखता असणे आवश्यक आहे. तथापि, दोन्ही बाबतीत, एक जोर आहे जो मागासवर्गीय शक्ती शोषून घेतो आणि न्यूटनचे तत्त्व अजूनही लागू आहे.

2. थर्मल तत्त्व

एक्सट्रूडेबल प्लास्टिक थर्माप्लास्टिक असतात - गरम झाल्यावर ते वितळतात आणि थंड झाल्यावर पुन्हा मजबूत करतात. वितळलेल्या प्लास्टिकची उष्णता कोठून येते? फीड प्रीहेटिंग आणि बॅरेल/डाय हीटर्स कार्य करू शकतात आणि स्टार्ट -अपमध्ये महत्त्वपूर्ण आहेत, तथापि, मोटर इनपुट उर्जा - चिपचिपा वितळविण्याच्या विरूद्ध मोटरचे घर्षण - स्क्रू फिरविताना बॅरेलमध्ये तयार केलेली घर्षण उष्णता सर्वात जास्त आहे लहान प्रणाली, कमी वेगवान स्क्रू, उच्च वितळलेले तापमान प्लास्टिक आणि एक्सट्रूजन कोटिंग अनुप्रयोग वगळता प्लास्टिकसाठी महत्त्वपूर्ण उष्णता स्त्रोत.

इतर सर्व ऑपरेशन्ससाठी, हे ओळखणे महत्वाचे आहे की बॅरेल हीटर ऑपरेशनमध्ये उष्णतेचा प्राथमिक स्त्रोत नाही आणि म्हणूनच एक्सट्रूझनवर परिणाम आमच्या अपेक्षेपेक्षा कमी आहे (तत्त्व 11 पहा). सिलेंडरनंतरचे तापमान अद्याप महत्त्वपूर्ण असू शकते कारण ते दात किंवा फीडमध्ये सॉलिड्स वाहतुकीच्या दरावर परिणाम करते. ग्लेझिंग, फ्लुइड वितरण किंवा दबाव नियंत्रण यासारख्या विशिष्ट हेतूसाठी वापरल्याशिवाय डाय आणि मूस तापमान सामान्यत: इच्छित वितळलेले तापमान किंवा या तपमानाच्या जवळ असावे.

3. घसरण सिद्धांत

बहुतेक एक्सट्रूडर्समध्ये, मोटरची गती समायोजित करून स्क्रू वेगात बदल साधला जातो. मोटर साधारणत: अंदाजे 1750 आरपीएमच्या पूर्ण वेगाने फिरते, परंतु एक्सट्रूडर स्क्रूसाठी हे खूप वेगवान आहे. जर ते इतक्या वेगाने फिरवले गेले असेल तर, जास्त घर्षण उष्णता निर्माण होते आणि प्लास्टिकचा राहण्याची वेळ एकसमान, चांगले-वितळण्यासाठी तयार करण्यासाठी खूपच लहान आहे. ठराविक घसरणीचे प्रमाण 10: 1 ते 20: 1 पर्यंतचे आहे. पहिला टप्पा एकतर गियर किंवा पुली असू शकतो, परंतु दुसर्‍या टप्प्यात गीअर्सचा वापर केला जातो आणि शेवटच्या मोठ्या गियरच्या मध्यभागी स्क्रू स्थित आहे.

काही हळू चालणार्‍या मशीनमध्ये (जसे की यूपीव्हीसीसाठी दुहेरी-स्क्रू), तेथे 3 घसरण टप्पे असू शकतात आणि जास्तीत जास्त वेग 30 आरपीएम किंवा त्यापेक्षा कमी (60: 1 गुणोत्तर) पर्यंत कमी असू शकतो. दुसर्‍या टोकाला, आंदोलनासाठी काही फार लांब जुळ्या-स्क्रू 600 आरपीएम किंवा वेगवान चालतात, ज्यामुळे कमी होण्याचे प्रमाण कमी होते आणि बरेच खोल थंड होते.

कधीकधी घसरण दर कार्याशी जुळत नाही - वापरण्यासाठी खूप उर्जा असेल - आणि मोटर आणि पहिल्या घसरणीच्या टप्प्यात पुली ब्लॉक जोडणे शक्य आहे जे जास्तीत जास्त वेग बदलते. हे एकतर मागील मर्यादेपेक्षा जास्त स्क्रू वेग वाढवते किंवा जास्तीत जास्त वेगाच्या टक्केवारीवर सिस्टमला कार्य करण्यास अनुमती देण्यासाठी जास्तीत जास्त वेग कमी करते. यामुळे उपलब्ध उर्जा वाढेल, एम्पीरेज कमी होईल आणि मोटर समस्या टाळतील. दोन्ही प्रकरणांमध्ये, सामग्री आणि त्याच्या शीतकरण आवश्यकतेनुसार आउटपुट वाढू शकते.

Col. शीतलक म्हणून आहार देणे

एक्सट्र्यूजन मोटरची उर्जा, कधीकधी हीटर, थंड प्लास्टिककडे हस्तांतरित करते, त्यास घन पासून वितळवून रुपांतरित करते. इनपुट फीड फीड झोनमधील बॅरेल आणि स्क्रू पृष्ठभागाच्या तापमानापेक्षा थंड आहे. तथापि, फीड झोनमधील बॅरेलची पृष्ठभाग प्लास्टिकच्या वितळण्याच्या श्रेणीपेक्षा नेहमीच वर असते. हे फीड कणांशी संपर्क साधून थंड केले जाते, परंतु उष्णता परत गरम समोरच्या टोकावर आणि नियंत्रित हीटिंगमध्ये परत हस्तांतरित केली जाते. सध्याची शेवटची उष्णता चिपचिपा घर्षणाद्वारे ठेवल्यानंतर आणि बॅरेल उष्णता इनपुट आवश्यक नसल्यानंतरही, पोस्ट हीटर आवश्यक असू शकते. सर्वात महत्वाचा अपवाद म्हणजे स्लॉटेड फीड कार्ट्रिज, जो जवळजवळ केवळ एचडीपीईसाठी आहे.

स्क्रू रूट पृष्ठभाग देखील फीडद्वारे थंड केले जाते आणि प्लास्टिकच्या फीड कणांद्वारे (आणि कणांमधील हवा) बॅरेलच्या भिंतीपासून इन्सुलेटेड केले जाते. जर स्क्रू अचानक थांबला तर फीड देखील थांबेल आणि उष्णतेच्या समोरच्या टोकापासून उष्णता मागे सरकत असताना, स्क्रू पृष्ठभाग फीड झोनमध्ये गरम होते. यामुळे मुळांवर कणांचे आसंजन किंवा पूल होऊ शकते.

5. आहार क्षेत्रात, सिलेंडरला चिकटून रहा आणि स्क्रूवर सरकवा

एकाच स्क्रू एक्सट्रूडरच्या गुळगुळीत बॅरेल फीड झोनमध्ये वाहतूक केलेल्या सॉलिड्सचे प्रमाण जास्तीत जास्त करण्यासाठी, कणांनी बॅरेलवर चिकटून स्क्रूवर सरकले पाहिजे. जर कण स्क्रूच्या मुळाशी चिकटले तर काहीही त्यांना खाली खेचत नाही; रस्ता आणि घनतेचे प्रमाण कमी केले जाते. मुळांना खराब आसंजन करण्याचे आणखी एक कारण म्हणजे प्लास्टिक येथे गरम होऊ शकते आणि जेल आणि तत्सम दूषित कण तयार करू शकते किंवा अधूनमधून पालन करतात आणि आउटपुट वेगात बदल करतात.

बहुतेक प्लास्टिक मुळांवर नैसर्गिकरित्या सरकतात कारण जेव्हा ते प्रवेश करतात तेव्हा ते थंड असतात आणि घर्षण भिंतीइतकेच गरम गरम करत नाही. काही सामग्री इतरांपेक्षा पालन करण्याची अधिक शक्यता असतेः अत्यंत प्लास्टिकयुक्त पीव्हीसी, अनाकार पीईटी आणि काही पॉलीओलेफिन-आधारित कॉपोलिमर, शेवटच्या वापरासाठी इच्छित चिकट गुणधर्म.

बॅरेलसाठी, प्लास्टिकला येथे चिकटणे आवश्यक आहे जेणेकरून ते स्क्रॅप केले जाईल आणि स्क्रू थ्रेडद्वारे पुढे ढकलले जाईल. ग्रॅन्यूल आणि बॅरेल दरम्यान घर्षणाचे उच्च गुणांक असावे आणि घर्षणाचे गुणांक मागील बॅरेलच्या तपमानाने जोरदार प्रभावित होते. जर कण चिकटत नाहीत तर ते पुढे न जाता त्या ठिकाणी फिरतात - म्हणूनच गुळगुळीत आहार चांगले नाही.

फीडवर परिणाम करणारे पृष्ठभाग घर्षण हा एकमेव घटक नाही. बरेच कण कधीही बॅरेल किंवा स्क्रूच्या मुळास स्पर्श करत नाहीत, म्हणून कणांच्या आत घर्षण आणि यांत्रिक आणि चिकटपणाचे संबंध असणे आवश्यक आहे.

एक खोबणी सिलेंडर एक विशेष प्रकरण आहे. कुंड फीड झोनमध्ये आहे आणि फीड झोन बॅरेलच्या उर्वरित उर्वरित भागातून थर्मली इन्सुलेटेड आहे आणि खोलवर पाणी थंड आहे. धागा कणांना खोबणीत ढकलतो आणि तुलनेने कमी अंतरावर खूप उच्च दाब निर्माण करतो. यामुळे समान आउटपुटवर समान स्क्रूच्या खालच्या आउटपुटची चाव्याव्दारे सहिष्णुता वाढते, जेणेकरून पुढच्या टोकाला तयार केलेली घर्षण उष्णता कमी होईल आणि वितळलेले तापमान कमी होईल. याचा अर्थ शीतकरण-मर्यादित उडलेल्या फिल्म लाइनमध्ये वेगवान निर्मिती असू शकते. टाकी विशेषतः एचडीपीईसाठी योग्य आहे, जी फ्लोरिनेटेड प्लास्टिक वगळता सर्वात सामान्य सामान्य प्लास्टिक आहे.

6. सर्वात महाग सामग्री

काही प्रकरणांमध्ये, इतर सर्व घटकांच्या तुलनेत उत्पादन-अधिक किंमतीच्या 80% खर्चाच्या किंमतीत भौतिक खर्च होऊ शकतो-वैद्यकीय कॅथेटरसारख्या गुणवत्ता आणि पॅकेजिंगमध्ये विशेषत: महत्त्वपूर्ण असलेल्या उत्पादनांच्या व्यतिरिक्त. हे तत्त्व नैसर्गिकरित्या दोन निष्कर्षांकडे वळते: कच्च्या मालाच्या जागी प्रोसेसरने स्क्रॅपचा पुन्हा वापर केला पाहिजे आणि शक्य तितक्या स्क्रॅपचा पुन्हा वापर केला पाहिजे आणि लक्ष्य जाडी आणि उत्पादनांच्या समस्यांपासून विचलन टाळण्यासाठी शक्य तितक्या सहनशीलतेचे काटेकोरपणे पालन केले पाहिजे.

7. उर्जा खर्च तुलनेने महत्वहीन असतात

जरी कारखान्याचे आकर्षण आणि वास्तविक समस्या वाढत्या उर्जेच्या खर्चाच्या समान पातळीवर आहेत, परंतु एक्सट्रूडर चालविण्यासाठी आवश्यक उर्जा अद्याप एकूण उत्पादन खर्चाचा एक छोटासा अंश आहे. हे नेहमीच असते कारण भौतिक खर्च खूप जास्त असतो आणि एक्सट्रूडर एक प्रभावी प्रणाली आहे. जर जास्त ऊर्जा लागू केली गेली तर प्लास्टिक त्वरीत इतकी गरम होईल की त्यावर योग्य प्रक्रिया केली जाऊ शकत नाही.

8. स्क्रूच्या शेवटी दबाव खूप महत्वाचा आहे

हा दबाव स्क्रूच्या खाली असलेल्या सर्व वस्तूंचा प्रतिकार प्रतिबिंबित करतो: फिल्टर स्क्रीन आणि दूषित श्रेडर प्लेट, अ‍ॅडॉप्टर ट्रान्सफर ट्यूब, निश्चित स्टिरर (असल्यास) आणि स्वतःच साचा. हे केवळ या घटकांच्या भूमितीवरच नव्हे तर सिस्टममधील तपमानावर देखील अवलंबून आहे, ज्यामुळे राळ चिकटपणा आणि थ्रूपुटवर परिणाम होतो. तापमान, चिकटपणा आणि थ्रूपूटवर परिणाम होतो त्याशिवाय हे स्क्रू डिझाइनवर अवलंबून नाही. सुरक्षिततेच्या कारणास्तव, तापमान मोजणे महत्वाचे आहे - जर ते खूप जास्त असेल तर, मरणे आणि साचा स्फोट होऊ शकतो आणि जवळील लोक किंवा मशीनला हानी पोहोचवू शकतो.

आंदोलनासाठी दबाव फायदेशीर आहे, विशेषत: सिंगल स्क्रू सिस्टम (मीटरिंग झोन) च्या शेवटच्या झोनमध्ये. तथापि, उच्च दाबाचा अर्थ असा आहे की मोटरला अधिक उर्जा आउटपुट करणे आवश्यक आहे - आणि अशा प्रकारे वितळलेले तापमान जास्त आहे - जे दबाव मर्यादा ठरवू शकते. ट्विन स्क्रूमध्ये, एकमेकांशी दोन स्क्रूची व्यस्तता अधिक कार्यक्षम आंदोलनकर्ता आहे, म्हणून या हेतूसाठी दबाव आवश्यक नाही.

पोकळ भागांच्या निर्मितीमध्ये, जसे कंस वापरुन कोळी-केंद्रित स्पायडर मोल्डपासून बनविलेले ट्यूब, स्वतंत्र प्रवाहांच्या पुनर्रचनास मदत करण्यासाठी मोल्डमध्ये उच्च दाब तयार करणे आवश्यक आहे. अन्यथा, वेल्ड लाइनचे उत्पादन कमकुवत असू शकते आणि वापरादरम्यान समस्या उद्भवू शकतात.

9. आउटपुट = शेवटच्या धाग्याचे विस्थापन / - दबाव प्रवाह आणि गळती

शेवटच्या धाग्याच्या विस्थापनास सकारात्मक प्रवाह म्हणतात आणि केवळ स्क्रू, स्क्रू वेग आणि वितळलेल्या घनतेवर अवलंबून असते. हे प्रेशर प्रवाहाद्वारे नियंत्रित केले जाते आणि प्रत्यक्षात ड्रॅग इफेक्टचा समावेश आहे जो आउटपुट कमी करतो (सर्वाधिक दाबाने दर्शविला जातो) आणि आउटपुट वाढविणार्‍या फीडमधील कोणताही ओव्हरबिटिंग प्रभाव. धाग्यावर गळती दोन दिशेने असू शकते.

प्रति आरपीएम (रोटेशन) आउटपुटची गणना करणे देखील उपयुक्त आहे कारण हे एका वेळी स्क्रूच्या पंपिंग क्षमतेत कोणत्याही थेंबाचे प्रतिनिधित्व करते. आणखी एक संबंधित गणना म्हणजे प्रति अश्वशक्ती किंवा किलोवॅट वापरलेले आउटपुट. हे कार्यक्षमतेचे प्रतिनिधित्व करते आणि दिलेल्या मोटर आणि ड्राइव्हच्या उत्पादन क्षमतेचा अंदाज लावण्यास सक्षम आहे.

10. चिपचिपापनात कातरणे दर प्रमुख भूमिका बजावते

सर्व सामान्य प्लास्टिकमध्ये कातर-कमी करणारे गुणधर्म असतात, याचा अर्थ असा की प्लास्टिक वेगवान आणि वेगवान फिरत असताना चिकटपणा कमी होतो. काही प्लास्टिकचा हा प्रभाव विशेषतः लक्षात घेण्यासारखा आहे. उदाहरणार्थ, काही पीव्हीसी जेव्हा जोरात दुप्पट होतो तेव्हा 10 किंवा त्याहून अधिक घटकांद्वारे प्रवाह दर वाढवते. उलटपक्षी, एलएलडीपीई शियर फोर्स जास्त प्रमाणात कमी होत नाही आणि तर्क दुप्पट झाल्यावर प्रवाह दर केवळ 3 ते 4 पट वाढविला जातो. कमी झालेल्या कातरणे कमी होण्याचा परिणाम म्हणजे एक्सट्रूझन परिस्थितीत उच्च चिपचिपापन, ज्याचा अर्थ असा आहे की अधिक मोटर उर्जा आवश्यक आहे. एलएलडीपीई एलडीपीईपेक्षा जास्त तापमानात का कार्य करते हे स्पष्ट करू शकते. प्रवाह दर कतरणे दरात व्यक्त केला जातो, स्क्रू चॅनेलमध्ये अंदाजे 100 एस -1, बहुतेक डाय प्रोफाइलमध्ये 100 ते 100 एस -1 दरम्यान आणि थ्रेड्स आणि वॉल आणि काही लहान दरम्यान 100 एस -1 पेक्षा जास्त आणि 100 एस -1 पेक्षा जास्त मरणे अंतर. वितळलेले गुणांक हा सामान्यत: चिकटपणाचा वापरलेला उपाय आहे परंतु तो उलट केला जातो (उदा. थ्रस्ट/फ्लो ऐवजी प्रवाह/थ्रस्ट). दुर्दैवाने, मोजमाप 10 एस -1 किंवा त्यापेक्षा कमी कतरणे आणि अतिशय वेगवान वितळलेल्या प्रवाह दरासह एक्सट्रूडरमध्ये खरे मोजमाप नाही.

११. मोटर सिलेंडरच्या विरुद्ध आहे आणि सिलेंडर मोटरच्या विरुद्ध आहे.

सिलेंडरचा नियंत्रण प्रभाव नेहमीच अपेक्षेप्रमाणेच का नाही, विशेषत: मोजमाप क्षेत्रात? जर सिलेंडर गरम केले तर सिलेंडर