Kateri dejavniki bodo vplivali na ekstrudiranje lesa in plastike iz PVC?

Proces ekstruzije PVC-ovega lesoplašča na splošno vplivajo dejavniki kot so temperatura oblikovanja, hitrost vretena, hitrost dovajanja merilnika, hitrost vleka, delovni tlak ekstruderja, izpušni plini in vakuumsko hlajenje. Vendar pa je proces ekstruzije povezan s sistemom formulacije, zgradbo in zmogljivostjo ekstruderja, obliko izdelka, zasnovo form, zahtevami glede kakovosti izdelka ter javnimi deli, zato je nadzor nad procesom zelo pomemben za profilne izdelke. Katere dejavnike bo vplivala splošna Proizvodnja PVC-ovega lesoplašča z ekstruzijo?

1. Vpliv temperature na izdelke z nizkim penjenjem

(1) Vpliv temperature ekstruzije

Talilna temperatura igra pomembno vlogo pri strukturi mehurčkov, gostoti in površinskih lastnostih izdelkov iz lesoplašča z nizkim penjenjem. Talilna temperatura je prav tako odvisna od K-vrednosti, sestave formule in strižne sile materiala med ekstruzijo.

Plinski tlak v mehurčku med penjenjem je nasproten strukturi taline: če je temperatura materiala prenizka, lahko nastane le neupogljiva struktura penjenja, kar je posledica visoke viskoznosti taline; če je temperatura materiala previsoka, se mehurček raztrga zaradi nizke taline, večina plinov iz mehurčkov pa se izgubi. Razpon temperature za dobro stanje penjenja je približno 180 ℃ ~190 ℃.

Nadzor temperature je eden ključnih dejavnikov izdelkov z penjenjem. Zahteve glede obdelovalne temperature penjenih profilov iz lesoplašča so zelo stroge. Visoka temperatura ekstruzije povzroči preveliko penjenje materiala, njegovo šibkost ali celo nemogočnost oblikovanja, kar vodi do razgradnje materiala in karbonizacije lesene prašice, kar povzroči pasto v kalu; če je temperatura ekstruzije prenizka, se pogosto slabo plastificira, površina profila ima brazde sesanja, kar vodi do slabšanja lastnosti profila.

Temperatura dovodnega dela cilindra ne sme biti previsoka. Enoskrivni ekstruder nima naprave za izpuščanje. Če je temperatura previsoka, se sredstvo za penjenje že predčasno razgradi, material se premosti in izrezovanje ni gladko. Zato je potrebno temperaturo rahlo znižati, ki je običajno nastavljena na približno 145 ℃.

Temperaturo kompresijskega dela in dela taljenja je treba postopoma povečevati. Temperatura flanšnega dela in glave določata gostoto, mehanske lastnosti in videz izdelkov.

Ko je temperatura flanša in glave previsoka, povzroči raztrganje mehurčkov, hrapavo površino, nizko trdnost, pasto in površino brez kože ali celo nemogoče oblikovanje; ko je temperatura nizka, se površina zlahka pojavlja neravnoma in slabo plastificirana. Da bi glavni motor ustvaril določen tlak in omogočil enakomerno penjenje, naj bo temperatura glave stroja nekoliko nižja od temperature končnega dela cilindra.

Temperatura glave stroja mora biti enakomerna, sicer bo debelina stene izdelka neenakomerna in profil ukrivljen. Temperatura ekstruzije doseže maksimalno vrednost pri vreteni približno na 3/4 dolžine cilindra, nato pa postopoma upada.

Grelni del	Telo 1	Telo 2	Telo 3	Telo 4	Flanša	Nos
Temperatura/℃	115-125	135-145	155-165	175-185	160-170	165-175

Včasih se izvlečeni taljeni material iz matrice pojavlja v obliki preskakovanja pulzov, kar je posledica previsoke talilne temperature, prehitrega nastanka plinov in iztiskanja taljenega materiala iz glave matrice.

Prenizka talilna temperatura povzroči hrapavo površino ekstruzije, zato je temperatura pomemben faktor za nadzor nad telom penjenja. Včasih lahko sredstvo za penjenje, ki se v ekstruderju ni popolnoma razgrajeno, nadaljuje razgradnjo tudi po izstopu iz glave stroja. Za boljše izdelke je zelo pomembno nadzorovati temperaturo taline na izhodu iz matrice na temperaturi primerni za atmosfersko penjenje.

(2) Vpliv temperature hladilne vode

Temperatura hladilne vode običajnega PVC-profila je nižja od 15 ℃, medtem ko se površina penjenega PVC-ovega lesoplašča težko ohlaja zaradi luščenja površine. Temperatura hladilne vode za običajno oblikovanje je nastavljena na 5 ℃.

Visoka temperatura vode povzroči nezadostno hlajenje profila, visoko temperaturo površine, nizko trdnost in neenakomeren tlak pri vleku. Pretok vode v hladilni vodi vpliva tudi na kakovost površine profila. Če je pretok vode premajhen, bo površina profila preveč mehka in brez kože, včasih se pojavi nepravilno obračanje kože; če je pretok vode prevelik, lahko včasih povzroči brazde sesanja na površini profila. Pri istih pogojih je vpliv temperature vode na trdnost in Vicatovo temperaturo profila naslednji:

Cilinder  temperatura	Flanša  temperatura	Glava  temperatura	Voda  temperatura	trdnost	Vicat  temperatura	Toplota  sesanje  stopnja
145-175	165-170	170-175	5	70	78	1
145-175	165-170	170-175	15	58	76	1.5
145-175	165-170	170-175	22	50	75	2.2

2. Vpliv tlaka na profil z nizkim penjenjem

Velikost mehurčkov in gostota penjenja se zmanjšujeta z dvigom tlaka ekstruzije, medtem ko se število mehurčkov povečuje z dvigom tlaka ekstruzije. Proces penjenja je proces rasti viskoznosti, razširitve taline, plinskega tlaka sredstva za penjenje in atmosferskega tlaka. Interakcija med talino in sredstvom za penjenje je zelo pomembna za ekstruzijsko oblikovanje penjenja.

Penja je manj tekoča kot kompaktni material. Če ima izdelek gosto podobo, se bo penil samo, ko je talina oddaljena od vrha kaluške votline. Visoki tlak lahko vzdržuje v ekstruderju in kaluški votlini, da se sredstvo za penjenje neprekinjeno raztopi v talini. Ustrezna zasnova vretena lahko doseže ta namen.

Ko talina sredstva za penjenje zapusti matrico, se tlak taline močno zniža, kar vodi do ločitve prenasičenega plina in plin-živega v talini, kar tvori veliko število mehurčkov. Da bi se oblikovalo čim več mehurčkov, je potrebno sredstvo za jedro enakomerno razporediti v talini.

3. Vpliv hitrosti in hitrosti vleka glavnega motorja

Hitrost ekstruzije je tesno povezana z vrsto materiala, gostoto in velikostjo oblike ter jo omejuje zmogljivost hladilne naprave za oblikovanje. Hitrost ekstruzije je običajno 13–18 obr/min (premer vretena je 65 mm), najvišja hitrost pa se lahko odpre do 25 obr/min, ko je ekstruzija normalna.

Pri zagonu naj bo hitrost glavnega stroja najprej počasna, nato hitra, da se izognemo prevelikemu tlaku v ekstruderju in poškodbi opreme. Ko se material iztiska iz glave stroja, se hitrost postopoma povečuje glede na tlak, hitrost pa se kontrolira v območju, primernem za vlekanje in hlajenje.

Visoka hitrost glavnega stroja bo povzročila preveliko gostoto izdelka, vlekalnica ne bo mogla vleči profila, kar bo povzročilo blokiranje materiala v ovratniku; to bo povzročilo tudi visoko trenje v cilindru, povišanje temperature materiala, razširitev kaluške in povečanje težav pri hlajenju po iztoku materiala.

Nizka hitrost glavnega stroja bo povzročila neenakomerno površino profila, premajhno velikost in dolgo zadrževanje materiala v cilindru, kar bo povzročilo razgradnjo materiala. Poleg tega je pomembno zagotoviti stabilnost hitrosti vretena in izogniti nihanju pretoka materiala.

PVC-ov lesoplašč z penjenjem lahko uporablja traktor tipa 'plazilec', vlečni tlak je običajno 0,1 MPa. Hitrost vleka je običajno fiksna, polnost profila pa se uravnava s prilagajanjem hitrosti glavnega motorja. Pri proizvodnji je hitrost vleka najprej nastavljena na počasno, počakati, da se hlajenje normalizira, hitrost ekstruzije je normalna, nato pa se prilagaja hitrost.

Pri enakih procesnih pogojih bo prehitra hitrost vlečenja povzročila tanko debelino stene in manjšo velikost profila; prepočasna hitrost pa pogosto povzroči zamašitev in nizko proizvodno učinkovitost.

Pri enakih pogojih je vpliv hitrosti vlečenja na profil naslednji:

Gostitelj  hitrost  (r/min)	Vlečenje  hitrost  (m/min)	Profil  žica  kakovost  (kg/m)	Gostota  (g/cm)	Profil  Videz
14	1.14	2.05	0.75	Ravna površina
14	1.2	2	0.72	Dobra površina
14	1.24	1.95	0.64	Ravna z rahlo  Znamke krčenja

4. Vpliv časa zadrževanja materiala

Čas zadrževanja materiala v cilindru ekstruderja in matrici bo odvisen od lastnosti materiala in hitrosti dovoda. Če je čas zadrževanja prekratki, se sredstvo za penjenje ne razgradi dovolj in končna gostota izdelka je velika; če je čas zadrževanja predolgo, se sredstvo za penjenje preveč razgradi v cilindru materiala in lahko še naprej razgrajuje pri izhodu matrice, kar vodi do zmanjšanja gostote pene in povečanja gostote materiala.

Zato je treba čas zadrževanja materialov nadzirati v primernem obsegu:

Čas zadrževanja  v žliobi  reometra  (min)	Povprečni  premer mehurčkov  (min)	Število  mekurčkov  v 1 cm3 pene/*104	Gostota  pene (g/cm3)
1	0.09	8.2	0.93
3	0.08	27.4	0.86
5	0.05	334	0.75
7	0.04	1120	0.6
10	0.09	134	0.47