Norint pasiekti tikrai efektyvų ekstruziją, turi būti atlikta daug procesų.
Norint gauti aukštos kokybės, nuoseklią gamybą, jums reikia puikių žmonių, kurie valdytų liniją ir valdytų operacijas, įranga turi būti geros būklės, turi būti parengta išsami prevencinės priežiūros programa, o įranga turi būti suprojektuota taip, kad ji veiktų efektyviai.
Veiksmingam ekstruzijai reikalinga gera pramoninė disciplina, žmogaus dėmesys detalėms ir nuolatinės pastangos tobulinti procesą. Sėkmingas išspaudimas reiškia ne du ar tris dalykus --, o šimtų dalykų sutvarkymą.
Padaryk tris „M“
Veiksmingam išspaudimui reikia tinkamos įrangos. Čia svarbiausi proceso kintamieji yra „trys M“: lydalo slėgis, lydalo temperatūra ir variklio apkrova (lydymosi slėgis, lydalo temperatūra, variklio apkrova). Jie yra gyvybiškai svarbūs ekstruzijos proceso požymiai. Jie turi būti nuolat matuojami ir stebimi. Taip pat turėtų būti matuojami ir stebimi šie parametrai:
● Statinės temperatūra,
● varžto greitis,
● energijos suvartojimas šildymo arba vėsinimo zonoje,
● aplinkos temperatūra,
● santykinė oro drėgmė,
● temperatūra, kurioje žaliava patenka į ekstruderį,
● į ekstruderį patenkančios žaliavos drėgmės kiekis (jei reikalingas drėgmės sugėrimas),
● aušinimo vandens srautas,
● įleidžiamo vandens temperatūra,
● išleidžiamo vandens temperatūra,
● Siurbkite išmetimo angą (jei taikoma).
Gauti duomenis
Duomenų gavimo (DA) galimybės yra labai svarbios kuriant tvirtą ekstruzijos procesą, palaikant proceso nuoseklumą, optimizuojant procesą ir efektyviai šalinant triktis. Laimei, naudojant šiandieninius nebrangius kompiuterius ir plačiai prieinamą DA programinę įrangą, galima įdiegti galingą DA sistemą esamoje ekstruzijos linijoje. Deja (ir glumina), labai nedaug procesorių efektyviai naudojasi šia funkcija.
Autorius dirbo su procesoriumi, kad įdiegtų kompiuterinę DA sistemą palyginti senoje ekstruzijos linijoje. DA sistema kainuoja mažiau nei 20 USD,000. Maždaug per tris mėnesius linijos laužo procentas sumažėjo nuo maždaug 15 procentų iki 5 procentų. Dėl to DA sistema atsipirko per kelis mėnesius ir dabar padeda keitikliui nuosekliai veikti su žymiai mažesniais laužo kiekiais kiekvienoje eilutėje.
Sumažėja atliekų kiekis, nes naudojant DA sistemą procesus galima optimizuoti kaip niekada anksčiau. Be to, problemas, dėl kurių gali atsirasti reikalavimų neatitinkantys gaminiai, galima nustatyti ir ištaisyti prieš pat juos iš tikrųjų gaminant. Tai ne kosmoso technologija! Tai tiesiog paprasta ir efektyvu naudojant jau paruoštus įrankius. Netgi sena ekstruzijos įranga gali gaminti kokybiškus produktus, jei jie yra gerai prižiūrimi ir turi gerą prietaisų bei DA funkcionalumą.
Pašarų pasirinkimas
Tiekimo konsistencija ir tiekimo srautas į ekstruderį yra labai svarbūs norint pasiekti proceso stabilumą. Pasikeitus pašarams (pavyzdžiui, skirtingi šlifavimo laipsniai) visada pasikeičia ekstruzijos procesas. Netgi iš pažiūros nereikšmingos problemos, tokios kaip dalelių dydžio pasiskirstymas, gali turėti įtakos procesui. Apskritai, siauresnis dalelių dydžio pasiskirstymas padidina ekstruzijos proceso stabilumą.
Figure 1. The overflow feed completely fills the screw channel and utilizes the full length of the screw. It does not require additional feeding equipment, but reduces process control.
Yra du pagrindiniai šėrimo būdai: šėrimas užliejus ir šėrimas badu. Perpildymo metu tiekimo bunkeris pripildomas iki tam tikro lygio ir medžiaga masės srautu teka (dažniausiai) į ekstruderį, kuris įsiurbia kuo daugiau medžiagos. Sraigtiniai kanalai užpildomi beveik iš karto (žr. 1 pav.). Rezultatas yra toks, kad esant perpildytam tiekimui efektyvusis varžto ilgis yra daugiau ar mažiau toks pat kaip ir varžto eigos ilgis.
2 pav. Maitinant badu, reikalingas tiektuvas, tačiau užtikrinamas geresnis proceso valdymas ir sumažėja lydymosi temperatūra.
Maitinant badu, polimeras per tiekimo įrenginį dozuojamas į ekstruderį (2 pav.). Bunkeryje nėra kaupimosi; vietoj to medžiaga patenka tiesiai į sraigtinį kanalą, kuris tik iš dalies užpildomas tiekimo angoje. Kai medžiaga tiekiama į priekį, sraigtinis kanalas bus visiškai užpildytas tam tikru atstumu pasroviui nuo tiekimo.
Maitinant badu, efektyvusis varžto ilgis yra mažesnis nei varžto skrydžio ilgis. Svarbus privalumas yra tai, kad efektyvų varžto ilgį galima reguliuoti ekstruderiui veikiant. Tai leidžia plačiau valdyti procesą nei užtvindymo tiekimas, kai efektyvus ilgis nereguliuojamas. Maitinimas badu yra naudingas tik tuo atveju, jei ekstruderis yra pakankamai ilgas, kad visiškai ištirptų ir efektyviai susimaišytų. Todėl maitinimas badu paprastai nepagerins trumpų (25D ilgio) ekstruderių proceso. Maitinant badu, reikalingas tiektuvas, tačiau jis sumažina variklio apkrovą, lydymosi temperatūrą ir gabalėlių susidarymo, tiltelio ir atsiskyrimo bunkeryje galimybę.
3 pav. Šis vamzdžių ekstruzijos pavyzdys rodo, kad tam tikras bado padavimo laipsnis lemia vienodesnį sienelės storį. Potvynių šėrimas esant 100 procentų užpildymui; kas mažiau yra maitinimas badu.
Maitinimas badu leidžia optimizuoti procesą, kurio neįmanoma pasiekti naudojant perpildytą šėrimą. 3 paveiksle parodytas vamzdžių ekstruzijos operacijos pavyzdys, kai sienelės storio kitimas buvo matuojamas keliais užpildymo lygiais. Šimtas procentų užpildymas rodo potvynių maitinimą; mažiau nei tai rodo maitinimą badu. Užpildymo procentas yra tikrasis padavimas, palyginti su perpildymo padavimu.
Akivaizdu, kad optimalios proceso sąlygos sienelės storio svyravimui sumažinti yra apie 98 procentai užpildymo. Sienelės storio pokytis optimalaus badavimo metu buvo maždaug perpus mažesnis nei maitinant perpildytu būdu. Tai reiškia, kad optimaliomis sąlygomis galima naudoti mažiau medžiagų, nes vamzdžio sienelės storis gali būti artimesnis minimaliam. Šiuo atveju vien medžiagos sutaupomos maždaug 100 USD,000 per metus.
Gamyklos aplinka taip pat vaidina svarbų vaidmenį ekstruzijos procese. Kambario temperatūros ir santykinės drėgmės pokyčiai gali turėti įtakos procesui, taip pat oro srautas: atidarius duris ar langą, gali pasikeisti šilumos perdavimo aplink ekstruderį sąlygos ir procesas pasislinks, o įjungus arba išjungus ventiliatorių šalia ekstruderio gali atsirasti panašių proceso pokyčių. . Kadangi tokio pobūdžio įvykiai paprastai nerodomi informacijos suvestinėse, gali būti nelengva rasti šio proceso pakeitimo šaltinį.
Sraigto greitis ir statinės nustatymai
Ekstruderis veikia efektyviausiai, kai varžtas suteikia maždaug 80–90 procentų energijos, reikalingos plastikui pašildyti ir išlydyti. Šiuo atveju statinės šildytuvas suteikia 10–20 procentų papildomos šilumos. Kartais varžtas suteikia daugiau nei 100 procentų energijos, reikalingos plastikui pašildyti ir išlydyti. Tai galime pavadinti „pernelyg aktyviu“ varžtu. Čia reikalingas statinės aušinimas norint kontroliuoti temperatūrą.
4 pav. Kiekviena derva turi tam tikrą šildymo ir lydymosi energijos suvartojimą (SEC). Idealiu atveju varžtas suteikia 80–90 procentų energijos. Jei jis suteikia daugiau nei SEC, jį reikia atvėsinti, kad pašalintų šilumos perteklių, o tai yra neefektyvu ir gali sugadinti plastiką. Savaiminio išspaudimo taškas yra ta vieta, kur varžtas plastikui tiekia tikslią 100 procentų SEC. Viskas, kas nurodyta aukščiau, rodo „pernelyg aktyvų“ varžtą.
Statinės aušinimas eikvoja energiją, o energija, aišku, nėra nemokama. 4 paveiksle parodyta, kaip specifinis energijos suvartojimas (SEC) kWh/kg kinta priklausomai nuo sraigto greičio. Kiekvienas plastikas turi specifinius šildymo ir lydymosi energijos reikalavimus. Pusiau kristalinių plastikų ši vertė yra apytiksliai 0,15 kWh/kg, o amorfiniams polimerams ši vertė yra maždaug 0,10 kWh/kg.
4 paveiksle pateiktos kreivės parodo trinties ir klampios šilumos, kurią sukuria varžtas, derinį. Tai dažnai vadinama šlyties šiluma, nors šis terminas nėra griežtai teisingas. Esant mažam sraigto greičiui, varžto skleidžiama šiluma yra labai maža, o statinės šildytuvo poveikis yra puikus. Esant didesniam sraigto greičiui, sraigtas sukuria didžiąją dalį šilumos (80–90 procentų) – tai yra pageidaujamas veikimo diapazonas.
Toliau didinant varžto greitį, jis kerta horizontalią liniją, rodančią plastiko SEC reikalavimus. Šis susikirtimo taškas vadinamas autogeniniu ekstruzijos tašku. Šiuo metu visą šilumą generuoja varžtas, o statinės šildytuvui nereikia tiekti šilumos. Už šio autogeninio taško sraigtas generuoja daugiau šilumos nei būtina – jis tampa pernelyg aktyvus. Kai sraigto greitis padidėja už kryžminio taško, cilindrą reikia atvėsinti, kad būtų pašalinta varžto teikiama šilumos perteklius.
Kai statinė vėsta, lydymosi temperatūra ekstruderyje bus aukštesnė už statinės temperatūros nustatytą tašką, nes šiluma teka iš statinės vidaus į išorę. Kai atliekamas nedidelis aušinimas, lydymosi temperatūra gali būti 10–50 laipsnių F aukštesnė už nustatytą tašką. Vidutiniškai aušinant, lydymosi temperatūra gali būti nuo 50 laipsnių F iki 100 laipsnių F didesnė už nustatytą tašką. Kai aušinimas vyksta visu greičiu, tikroji lydymosi temperatūra gali būti 100–150 laipsnių F aukštesnė už nustatytą tašką arba net aukštesnė. Kadangi lydymosi temperatūra šiuo metu paprastai negali būti išmatuota, dauguma procesorių nežino, kad ši sąlyga gali būti žalinga.
Svarbu suprasti, kad aušinimo poreikis reiškia, kad plastikas perkaista. Tai padidina plastiko degradacijos ir juodų dėmių, želė ir spalvos pasikeitimo riziką. Tai taip pat sumažina lydymosi stiprumą prie štampavimo išėjimo ir apsunkina ekstrudato aušinimą. Ekstruderis su statinės aušinimu yra panašus į vairavimą automobiliu su įjungtais stabdžiais – eikvojama energija ir per daug susidėvi.
Norint efektyviai išspausti, reikia kruopščiai optimizuoti statinės temperatūrą. Daugelis įmonių neskiria pakankamai dėmesio statinės temperatūros profiliui. Yra keletas būdų, kaip nustatyti statinės temperatūrą. Vienas iš efektyvių metodų yra dinaminis optimizavimas. Šis metodas apima didelius nustatyto taško pakeitimus ir stebint, kaip laikui bėgant keičiasi tikroji temperatūra ir slėgis. 5 paveiksle parodyta, kaip slėgis kinta priklausomai nuo temperatūros, kai nustatyta taškas sumažėja nuo 390 laipsnių F iki 300 laipsnių F.
Aukščiau parodytu atveju optimali 1 statinės zonos temperatūros nustatymo taškas yra apytiksliai 330 laipsnių F. Šis optimalaus nustatymo taško nustatymo būdas yra greitesnis nei nustatytos vertės keitimas realiuoju laiku ir laukimas, kol ekstruderis sureaguos į pakeisti. Dideliems ekstruderiams gali prireikti 30 ar daugiau minučių, kol aparatas sureaguos į nustatytos vertės pasikeitimą. Jei atliksite šešis pakeitimus, ekstruderiui gali prireikti trijų valandų ar daugiau, kad sureaguotų į šiuos pakeitimus.
