Yleiskatsaus
Suulakepuristusprosessit tarjoavat täydellisten ja monipuolisten muovinkäsittelytekniikoiden edut, joita mikään muu prosessi ei ole lyömätön taloudellisesti. Ekstruuderilinjat ovat maailmanlaajuisesti suurimpia muovin konvertoijia ja niitä voidaan pitää muoviteollisuuden tärkeimpänä tuotantokoneistona.
EKRUUDERI TYYPPI JA RAKENNE
On olemassa monia erilaisia ekstruuderityyppejä, jotka on suunniteltu tuottamaan monenlaisia muoveja ja tuotteita. Laajalti käytettyjä ovat yksiruuvipuristimet ja kaksoisruuviekstruuderit.
1.1 Ekstruuderi kartiomaisilla kaksoisruuveilla
1.2 Ekstruuderi yhdellä ruuvilla
Ekstruuderin kokoa ja sen käyttömekanismia valittaessa on otettava huomioon seuraavat seikat:
Arvioitavien ruuvinopeuksien ruuvien valikoima sisältää:
(1) tarvittava ruuvin nopeusalue;
(2) vaatimus, jonka mukaan ruuvin nopeuden tulee olla portaattomasti muuttuva, ja se voi edellyttää tiettyjä nopeustasoja tai useita alueita;
(3) taajuusmuuttajalta vaadittava enimmäisteho käsiteltävän muovin perusteella;
(4) ruuvin nopeuden ja ruuvin akselin vääntömomentin välinen suhde;
(5) käytetäänkö konetta yhteen vai useampaan tuotteeseen. Käyttölaitteet koostuvat moottori- tai hihnakäytöistä, jotka on liitetty ruuveihin järjestelmien, kuten kaksoisalennusvaihteiden kautta. Pienemmissä koneissa käytetään hihnakäyttöjä. Taajuusmuuttajat yksinkertaistavat suurten moottorin nopeuksien muuntamista pienemmiksi nopeuksiksi ja suureksi vääntömomentiksi, jota tarvitaan ruuvien käyttämiseen ja ohjaamiseen.
EKRUUDERI KÄYTTÖ
Koneen käyttö voi tapahtua kolmessa vaiheessa. Ensimmäinen vaihe vaatii ekstruuderin käyttöä lämmittämistä varten ylävirran ja alavirran laitteiden toiminta-asetuksissa. Seuraava vaihe sisältää vaadittujen käsittelyolosuhteiden asettamisen, jotta tuotevaatimukset täyttävät alhaisin kustannuksin. Viimeinen vaihe on omistettu koko linjan hienosäädölle ja ongelmanratkaisulle. Onnistunut toiminta edellyttää tarkkaa huomiota moniin yksityiskohtiin, kuten sulatteen laatuun, lämpötilaprofiiliin, joka on riittävä sulamaan, mutta joka ei heikennä muovia, mahdollisimman vähän romun tuotantoa sekä käynnistys- ja sammutusmenettelyt, jotka eivät tai minimoida)
pilata muovia. Kuva 1.8 näyttää esimerkkejä lämpötilasta
profiilit eri muoveille.
MUOVIN KÄSITTELY
Ekstruuderi on ruuvikuljettimen ja kompressorin yhdistelmä. Kuljettimena se mekaanisesti "kiertää" itsensä taaksepäin. Koska itse ruuvi pysyy paikallaan, muovi liikkuu ja pakotetaan ulos muotin läpi. Koska muovi on viskoosia ja kehittää kitkavastusta virtauksen suhteen, ruuvin kääntämiseen tarvitaan tehoa. Kompressorina ruuvi liikuttaa aluksi kiinteää muovia (pellettejä jne.) ja vähitellen muovi sulaa. Kiinteässä vaiheessa se on tiheämpää, erityisesti kiteinen muovi; tällä muovilla on ilmatiloja, minkä seurauksena niillä on alhainen irtotiheys (paino per tilavuus). Ruuvi puristaa kiinteän muovin yhteen. Tällä painetoiminnolla ilma kulkee yleensä pienimmän vastuksen reitin ja työntyy takaisin ulos syöttöaukosta. Jos sulatteeseen jää ilmaa, se voi vapautua, kun sulate poistuu suulakkeesta vahingoittamatta tuotetta tai se voi jäädä tuotteeseen kontaminoituneena.
EXTRUDERI LÄMMITYS- JA JÄÄHDYTYSPROFIILI
Esimerkkejä sulamislämpötiloista ekstruuderissa
Lämpöä muovin pehmentämiseksi syötetään kahdella tavalla: ulkoisella tynnyrin lämmityksellä ja sisäisillä kitkavoimilla, jotka aiheutuvat muoviin metallisäiliössä olevan metalliruuvin vaikutuksesta. Tällaisen syötetyn kitkalämmön määrä on huomattava. Monissa suulakepuristusoperaatioissa se edustaa suurinta osaa muoviin syötetystä kokonaislämmöstä. Voidaan käyttää sähköä, nesteitä, kuten höyryä, tai kuumaa öljyä. Sähkölämmitys on yleensä suositeltavampi, koska se on kätevin, reagoi nopeasti, helpoimmin säädettävä, helppo puhdistaa, vaatii vähän huoltoa, kattaa paljon laajemman lämpötila-alueen ja on yleensä edullisin alkuinvestoinneilla.
APUVÄLINEET
Muotin myötävirtaan käytetään erityyppisiä lentoonlähtölaitteita eri tuotevaatimusten täyttämiseksi. Niihin kuuluvat mitoituskiinnikkeet, jäähdytyssäiliöt, kelauslaitteet, linjan nopeuden säätimet (mekaaniset, sähköiset ja/tai äänilaitteet), kireyden säätimet (jousit jne.), vetolaitteet (telat, puristusrullat, vastakkaiset liikkuvat hihnat jne.), leikkurit linjassa, keruulaitteet (kaukalot, säiliöt, pinoamiskoneet jne.), jälkimuovaus, nopeat nousurullat ja niin edelleen.
ENERGIANSÄÄSTÖ
Kuva 1.3 Esimerkkejä ekstruuderin energiahäviöistä
Kulutettua tai hukattua energiaa tarkasteltaessa otetaan huomioon koko tuotantolinjassa käytetyt laitteet sekä muovi. POLYTECH-suunnittelukoneistomme pyrkii jatkuvasti vähentämään energiankulutusta ja energiahävikkiä. Kuva 1.3 on
esimerkki siitä, missä ekstruuderin energia-/lämpöhäviöt tapahtuvat.
Muoveilla on muihin materiaaleihin verrattuna alhaisin ominaisenergian tarve valmistukseen (kuva 1.4), valmistustuotteisiin ja pienin kierrätysenergian kulutus. Energiansäästöä voidaan tarkastella suulakepuristuksessa sekä koko muoviteollisuudessa useista näkökulmista, jotka ulottuvat muovin valmistuksesta jalostukseen tuotteiden kierrätykseen. Käytännössä kaikissa arvioinneissa muovien hyödyntäminen säästää tai vähentää energian tarvetta. Autoissa, lentokoneissa ja muissa kulkuvälineissä muovin lisääntyvä käyttö vähentää painoa ja polttoaineen kulutusta; esimerkki on pienen viskin korvaaminen
Lentokoneessa olevat pullot, joissa on suulakepuristettuja puhallusmuovattuja muovipulloja lasin sijaan, mikä säästää paljon polttoaineenergiaa. Muovin käyttö rakentamisessa säästää energiaa eristyshyötyjen ansiosta. Myös kevyempien muovituotteiden toimittaminen säästää energiaa.
Kuva 1.4 Energiavaatimukset eri materiaaleille.
EDISTYMINEN EKRUUSIOPROSESSISSA
Tästä alusta lähtien muovien kehitystä on seurannut ekstruusiolaitteiden kehitys. Kaiken tämän toiminnan myötä me Polytech Plastic Machinaery Co., Ltd on tehnyt laajaa työtä reologian ja termodynamiikan parissa ymmärtääksemme paremmin muovien ja muiden materiaalien suulakepuristusprosessia. Tulokset lisäävät edelleen tuotantonopeuksia, lisäävät ekstruusiomuuttujien hallintaa ja/tai alentavat kustannuksia. Tärkeää kehitystä on edelleen olemassa olevien suulakepuristusmenetelmien parantamisessa.