بهینه سازی کنترل دما در پردازش اکستروژن پلاستیک

امروز ما در مورد یک فرآیند تولیدی به ظاهر ساده اما از لحاظ فنی پیچیده ‬ اکستروژن پلاستیکی تحقیق می کنیم. آیا تا به حال تعجب کرده اید که چگونه لوله ها، پروفایل ها و فیلم های پلاستیکی روزمره "اکستروژن" می شوند؟در حالی که از لحاظ مفهومی شبیه به فشرده سازی خاکستری مدل سازی، تکنولوژی زیربنایی بسیار پیچیده تر است.

قبل از بررسی کنترل دما، باید ابتدا شیمی اساسی پلاستیک را درک کنیم. بسیاری از مردم "شیمی" را با پیچیدگی و سمی بودن مرتبط می کنند.اما این چشم انداز از نظر می گذرد که چگونه اصول شیمیایی رفتار مواد را کنترل می کنند..

پلیمرهای پلاستیکی رایج شامل واحدهای مولکولی تکراری هستند که عمدتا از:

• کربن (C):ستون فقرات شیمی آلی و تمام مواد پلاستیکی
• هیدروژن (H):ساده ترین و فراوان ترین عنصر در ترکیبات آلی
• اکسیژن (O):در بسیاری از ساختارهای پلیمر وجود دارد
• کلور (Cl):اجزای کلیدی در PVC و سایر پلاستیک های تخصصی

این عناصر مانند بلوک های مولکولی لگو ترکیب می شوند تا پلیمرهای مختلف را تشکیل دهند. پلی اتیلن (PE) عمدتا از زنجیره های کربن و هیدروژن تشکیل شده است،در حالی که پلی وینیل کلرید (PVC) شامل اتم های کلر برای خواص بهبود یافته است.

پلاستیک ها اغلب شامل افزودنی ها برای تغییر ویژگی های خود هستند:

• روغن ها:برای پردازش آسان تر، لزگی را کاهش دهید
• مواد پرکننده:بهبود خواص مکانیکی و کاهش هزینه
• استیبلایزر:جلوگیری از تخریب در طول پردازش

درجه حرارت اساساً نشان دهنده حرکت مولکولی است. دمای بالاتر نشان دهنده حرکت اتمی قوی تر است.ما باید انرژی حرارتی را به دقت کنترل کنیم تا به جریان مطلوب مواد برسیم.

انتقال پلیمرهای مختلف بین حالت ها در دمای خاص:

• دمای انتقال شیشه (Tg):برای پلاستیک های بی شکل مانند PS و PVC که از حالت سخت به حالت انعطاف پذیر تغییر می کنند
• دمای ذوب (Tm):برای پلاستیک های بلوری مانند PE و PP، که از جامد به ذوب تبدیل می شوند

دمای اکستروژن معمولی از 150 °C تا 315 °C (300 °F تا 600 °F) ، بسته به خواص مواد و الزامات پردازش است.

دستگاه های خروجی از سیستم های پیشرفته گرمایش و خنک سازی استفاده می کنند:

• بخاری های الکتریکی دمای بشکه را حفظ می کنند
• مدارهای خنک کننده آب از گرم شدن بیش از حد جلوگیری می کنند
• حسگرهای حرارتی نظارت در زمان واقعی را فراهم می کنند

اکستروژن موثر نیاز به درک هر دو اصول نظری و ملاحظات عملی دارد.

انواع متداول سنسورها عبارتند از:

• ترموکوپل:به طور گسترده ای برای قابلیت اطمینان و دامنه استفاده می شود
• R & D:ارائه دقت بالاتر برای اندازه گیری های حیاتی
• سنسورهای مادون قرمز:گزینه بدون تماس برای اندازه گیری سطح

عوامل کلیدی که بر کنترل حرارتی تاثیر می گذارند:

• طراحی پیچ و سرعت چرخش
• زمان اقامت مواد در بشکه
• سرعت خنک شدن پس از اکستروز

وضعیت ماشین به طور قابل توجهی بر عملکرد حرارتی و کیفیت محصول تاثیر می گذارد.

مکانیسم های معمول فرسایش عبارتند از:

• سایش ناشی از ترکیبات پر شده
• خوردگی شیمیایی
• خستگی مکانیکی

عوامل اغلب نادیده گرفته شده:

• تغییرات دمای محیط
• شرایط نگهداری مواد
• الزامات پیش گرم کردن

اکستروژن موفق نیاز به تعادل متغیرهای متعدد دارد.

روش های توصیه شده عبارتند از:

• پروتکل های گرم کردن ماشین
• به حداقل رساندن تغییرات پارامتر غیر ضروری
• مستندات کامل فرآیند

مشکلات و راه حل های رایج:

• شکستگی ذوب شده از برش بیش از حد
• تخریب ناشی از گرم شدن بیش از حد
• مخلوط کردن ضعیف از گرمایش ناکافی

تسلط بر کنترل دما اکستروژن نیاز به دانش علمی و تجربه عملی دارد. با پرداختن به طور سیستماتیک به هر عامل حرارتی، تولید کنندگان می توانند به یکتولید با کیفیت بالا در حالی که بهینه سازی بهره وری تولید.