Upvc Ekstrüzyon Ekipmanlarının Akışkanlaştırma Mekanizması İle Formül Ayarı Arasındaki İlişki

UPVC (Sert Polivinil Klorür) profil veya boru ürünü kalıplama gibi plastik ekstrüzyon kalıplama, esas olarak PVC reçine ve ilgili katkı maddelerinin birleştirilmesi, ekstrüzyon kalıplama, şekillendirme, çekme ve kesme yoluyla oluşturulur. Bunlar arasında hammaddeler, formül ekipmanları ve işletme süreçleri ana faktörlerdir. plastik ekstrüzyon kalıplama, ekstrüzyon kalıplamanın kalitesini ve çıktısını doğrudan etkiler. Bu nedenle, bu makale ekstrüzyon ekipmanı ve hammaddelerinin ekstrüzyon üzerindeki etkisine odaklanmaktadır.

UPVC hammadde bileşimi

1. PVC reçine

Ekstrüde PVC sert ürünler genellikle süspansiyon yöntemi gevşek reçine kullanır, S-PVC polimerizasyon derecesi, partikül boyutu ve gözeneklilik derecesi uygun olmalıdır. Önemli partikül boyutu farklılıkları olan cilalar veya yoğun partiküllü gevşek reçineler kullanmak mümkün değildir.

2. Sabitleyici

PVC reçinesi ısıya duyarlı bir reçine olduğundan, sıcaklık yaklaşık 90 ila 130 ℃'ye ulaştığında, termal olarak bozulmaya başlayacak ve kararsız HCL salınacak ve reçine sarıya dönecektir.

Sıcaklık yükseldikçe reçinenin rengi koyulaşmakta, ürünün fiziksel ve kimyasal özellikleri azalmaktadır. Bozulma problemini çözmek için, reçine hammaddelerinin üretim sürecini iyileştirmenin yanı sıra, HCL gazını emmek ve nötralize etmek ve katalitik bozunma etkisini ortadan kaldırmak için PVC reçinesine stabilizatörler de eklenebilir.

Yaygın olarak kullanılan stabilizatörler şunlardır: kurşun tuzları, organik kalaylar, metal sabunlar ve nadir toprak stabilizatörleri.

3. Yağlayıcı

Yağlayıcılar, kayganlığı artıran ve yüzeyler arası yapışmayı azaltan katkı maddeleridir. İşlevleri, harici yağlayıcılar, dahili yağlayıcılar ve dahili ve harici yağlayıcılar olarak ayrılmıştır.

Harici yağlayıcı, malzeme ile metal yüzey arasındaki sürtünmeyi azaltabilir ve UPVC malzemenin plastikleştirmeden sonra namluya ve vidaya yapışmasını önleyebilir.

Dahili yağlayıcı, malzemenin içindeki parçacıklar arasındaki sürtünmeyi azaltabilir, moleküller arasındaki kohezyonu zayıflatabilir ve eriyik viskozitesini azaltabilir.

Yağlayıcıların kullanımının vida yükünü azaltma, kesme ısısını azaltma ve ekstrüzyon çıktısını artırma üzerinde belirgin etkileri vardır.

4. Dolgu malzemesi

Ürünün sertliğini ve rijitliğini iyileştirmek, ürünün deformasyonunu azaltmak ve hammadde maliyetini düşürmek için UPVC ürünlerinin üretiminde daha fazla CaCO3 gibi dolgu maddeleri eklenir.

5. İşlem değiştirici (ACR)

İşleme düzenleyiciler esas olarak malzemelerin işleme performansını iyileştirmek, PVC reçinesinin plastikleşmesini hızlandırmak ve ürünlerin akışkanlığını, termal deformasyonunu ve yüzey parlaklığını iyileştirmek için kullanılır.

6. Etki değiştirici

Darbe modifiye ediciler, esas olarak ürünlerin darbe direncini iyileştirmek, ürünlerin tokluğunu artırmak ve plastikleştirme etkisini iyileştirmek için kullanılır. UPVC için yaygın olarak kullanılan değiştiriciler, CPE (klorlu polietilen) ve akrilik darbe değiştiricilerdir.

7. Renklendirici madde: titanyum dioksit, karbon siyahı, vb.

Plastik ekstrüzyon ekipmanının plastikleştirme mekanizması ve formülün kalıplama üzerindeki etkisi

Plastik ekstrüzyon kalıplama için çok fazla ekipman var. UPVC karmaşık ürün ekstrüzyonu için kullanılan başlıca ürünler, havalandırmalı tek vidalı ekstrüder ve ters yönde dönen çift vidalı ekstrüderdir.

Aşağıda, esas olarak UPVC ürünlerinin ekstrüde edilmesi için yaygın olarak kullanılan ekstrüderlerin plastikleştirme mekanizması tartışılmaktadır.

1. Egzoz tipi tek vidalı ekstruder:

1.1 Plastikleştirme mekanizması:

Havalandırmalı tek vidalı ekstrüder, UPVC'nin toz beslemeli kalıplama, ekstrüzyon ve pelet haline getirilmesi için kullanılabilir.

Vida, büyük bir uzunluk-çap oranına (L/D=25～30) sahip seri halde iki sıradan tekli vidadan oluşur. Tek ön vida, malzemenin başlangıçta erimesini sağlamak için malzemenin ısı emilimi, sıkıştırılması, eritilmesi ve homojenleştirilmesi için kullanılır. Arka kademeli tek vida, öncelikle havalandırma, eritme ve homojenleştirme ve ekstrüzyon basıncını oluşturmak için kullanılır.

Egzoz ağzından, malzeme yarı erimiş durumda olmalıdır. Egzoz ağzı, malzemenin dekompresyondan sonra boşaltılabileceği arka vidanın taşıma bölümüne yerleştirilmiştir.

Taşıma bölümünde, kuru toz malzeme kademeli olarak sıkıştırılarak "sağlam bir yatak" oluşturulur. Malzeme sıcaklığı henüz yükselmediğinden, yalnızca toz parçacıkları arasındaki ve içindeki hava boşaltılır.

Sıkıştırma bölümünde, malzemenin sıcaklığı yaklaşık 160~170°C'dir. Vida yivinin hacmi küçüldükçe, malzemenin ve kovanın yüzeyi üzerinde basınç oluşur ve malzemeyi vida ile kovan arasındaki boşluktan geçmeye zorlar ve malzeme ile kovan yüzeyi arasındaki gerilim artar. 

Malzemenin ısı emme etkisi artar ve namlunun yüzeyine yakın olan kumaş, kesme, basınç ve ısı nedeniyle eriyen bir film oluşturur.

Vida yivinin önünde vida ve kovanın göreli hareketi nedeniyle alan toplanır ve giderek artar, bu bölümdeki malzeme parçacıkları makaslanarak eritilir. Vida yivindeki malzeme daha az kesme kuvveti aldığından vida yivindeki malzeme plastikleşir. Tutarlılık eksik.

Homojenleştirme bölümünde, vidanın alt çapı, spiral oluğun ortasındaki malzeme namluya yakın olacak şekilde küçültülür, böylece kesme ve ısıtma, eritmek ve ayrıca malzemenin homojenleştirilmesi için erimeyi tamamlar.

Son vidanın (makine kafasına yakın) taşıma bölümünün alt çapı daha belirgin hale gelir ve yer değiştirmesi, son vidanın homojenleştirme bölümününkinden çok daha büyüktür. Uçucu bileşenler serbest bırakılır ve egzoz portu bunları vakum pompası aracılığıyla boşaltır.

Malzeme, ikinci sıkıştırma bölümünden homojenleştirme bölümüne ulaşır ve ekstrüzyon basıncı, kalıptan, homojenleştirme bölümünün yer değiştirmesinin bir öncekinden daha büyük olduğu, kalıptan yoğun ve düzgün bir ekstrüzyon kalıplama akışı oluşturmak için kalıp, vida ve kovanın etkisi altında oluşturulur. Tek aşamalı kaldırma, malzeme kusurunu önler.

Yukarıdaki analizden, tek vidalı erimenin esas olarak vidanın ve namlu statiğinin dönmesinden kaynaklandığı ve oluğun farklı kısımlarında malzemenin göreli yer değiştirmesinin kesildiği görülebilir. Malzeme ısıtılır ve sıkıştırılır ve namlu ile vida arasındaki ısı iletimi erimiş bir film havuzu oluşturur - sıvı fazlar arasında geçiş vb.

1.2 Formül tasarımında dikkat edilmesi gereken sorunlar:

Tek vidalı malzeme formülü tasarlanırken, tek vidalı ekstrüderde malzemenin uzun erime süresi, katı taşıma bölümündeki laik durumun verimlilik üzerindeki görünür etkisi ve malzemelerin zorunlu olmayan taşınması dikkate alınmalıdır.

Havalandırmalı tek vidalı ekstrüderin büyük boy oranı nedeniyle (genellikle L/D=28~32), malzeme uzun süre ısıtılır ve taşınmaya zorlanmaz. Aşırı ısınma ayrışmasını (daha uzun süreli ve daha büyük yük) önlemek için dengeleyici miktarını artırmak faydalıdır. Uygun bir yağlayıcı artışı, vida torkunu azaltabilir.

Elbette çok fazla yağ, malzemelerin taşınmasına ve ürünlerin çarpma performansına zarar verir. Yağ çok fazla olduğunda ekstrüzyonda “vida tutma” olgusu meydana gelebilir. Bir etki değiştirici eklemeyi düşünün. Darbe düzenleyici miktarındaki artış vidanın torkunu artıracaktır.

Belirli bir miktarda dolgu maddesi CaCO3 eklenmesi, eriyiğin mukavemetini artırabilir, malzemenin akışkanlığını azaltabilir ve malzemenin plastikleşme hızını etkileyebilir. Farklı partikül boyutlarına sahip CaCO3'ün etkileri de çok farklıdır. Bu nedenle çeşitli amaçlarla ürünlere eklenen CaCO3 miktarı büyük farklılıklar göstermektedir.

Ayrıca kalıp yapısının özellikleri, ekstrüzyon basıncının boyutu ile ilgilidir ve formülasyon üzerinde özel bir etkiye sahiptir.

2. Ters yönde dönen çift vidalı ekstruder

Çift vidalı ekstrüderin eritme mekanizması tek bir vidaya dayanmasına rağmen, birbirine geçme bölgesinin varlığından dolayı taşıma prensibi tek vidadan çok farklıdır.

2.1 Çift vidalı ekstrüderlerin sınıflandırılması

Vida çalışma yönüne göre, ayrılabilir:

1. Ters dönen çift vidalı ekstruder: iki vidanın dönüş yönü zıttır.
2. Birlikte dönen çift vidalı ekstruder: iki vidanın dönüş yönü aynıdır.

Dönme yasasına göre, ters yönde dönen çift vidalı ekstrüder, ters yönde dönen çift vidalı ekstrüdere ve içe doğru ters yönde dönen çift vidalı ekstrüdere bölünebilir.

Ters dönen içe doğru çift vidalı ekstrüder, zayıf besleme kabiliyeti ve iki vidanın perdahlama alanında vida üzerinde malzemenin oluşturduğu büyük radyal kuvvet nedeniyle ortadan kaldırıldı ve bu da namlu ile vida arasında ciddi aşınmaya neden oldu.

Genel olarak konuşursak, ters yönde dönen çift vidalı ekstrüder, ters yönde dönen dışa doğru çift vidalı ekstrüdere karşılık gelir (aşağıda aynısı).

UPVC profillerinin ekstrüzyonunda genellikle ters yönde dönen konik çift vidalı ekstrüderler ve ters yönde dönen paralel çift vidalı ekstrüderler kullanılır.

2.1.1 Ters yönde dönen konik çift vidalı ekstruder:

İki vidanın ekseni ve namlunun ekseni, dahil edilen α açısında simetrik olarak dağıtılır (α değeri genellikle 1° ile 2° arasındadır). Ancak vida yönü farklıdır, çalışma bölümünün iki ucunun çapı farklıdır.

Sıradan konik çift vidalı ekstrüder vidasındaki büyük ve küçük vida oluklarıyla aynı derinliğe sahip vida ve önemli vida oluğu derinliğine sahip vida, küçük vida oluğunun derinliği süper koni (çift koni) konik çift vidalı ekstrüder vidasından daha önemlidir.

Ters dönen konik çift vidalı ekstrüderin özellikleri: büyük vida başı çapı, vidanın büyük ısı kapasitesi, derin oluk (ultra koni) malzemesi, vida ve kovan ile geniş temas alanı, malzemenin uzun kalma süresi malzemeye faydalıdır Kovan ile vida ve malzeme arasındaki ısı transferi. Bu noktadan yola çıkarak, aynı çıkış altındaki vida uzunluğu ve en-boy oranı (genellikle 13-17), diğer ekstrüder tiplerinden çok daha küçüktür.

Küçük vida başının çapı nispeten küçüktür, malzemenin ekstrüzyon bölümünde kalma süresi kısadır, vida işleminin doğrusal hızı düşüktür ve düşük kesme hızı, malzeme arasındaki ve malzeme ile vida ve kovan arasındaki sürtünme ısısını azaltmak için faydalıdır.

Profilin ekstrüzyon hızı 400Kg/h ve boru sacının ekstrüzyon hızı 800Kg/h olduğunda, konik çift vidalı ekstrüder kullanımına öncelik verilmelidir. UPVC profillerini ve borularını ekstrüde etmek için konik çift vidalı ekstrüder en yaygın kullanılanıdır.

Plastikleştirme kapasitesi: Ekstrüderlerin plastikleştirme kapasitesi, ekstrüderin ekstrüzyon sisteminin, formülün ve çalışma süreci parametrelerinin kapsamlı etkisinden kaynaklanır.

Konik çift vidalı ve paralel çift vidalı ekstrüderlerin plastikleştirme kabiliyetinin daha iyi veya daha kötü olduğu söylenemez. Sadece vidanın özel yapısının, formülün bileşiminin, çalışma süreci parametrelerinin ve kalıbın analizine dayalı olarak belirlenebilir.

2.1.2 Ters yönde dönen paralel çift vidalı ekstruder:

İki vidanın eksenleri namlu eksenine paralel ve simetrik olarak dağılmıştır. Vida çalışma bölümünün iki ucunun iç ve dış çapları aynı olup, parçalı vidalar ve sürekli değişken başlı vidalar bulunmaktadır.

Segmentli vida, farklı sayıda vida başı ve vidanın farklı işlevsel bölümleri arasındaki farklı hatveler nedeniyle alttan oyulmuş yivlere sahip vidayı ifade eder.

Sürekli değişken uçlu düz çift vida, vidanın farklı işlevsel bölümleri arasında alttan oyulmuş oluk olmadığı anlamına gelir. Bu nedenle vidanın çeşitli uygulama alanlarındaki vida başı sayısı aynıdır. Vida ve kovanın generatriksi düz olduğu için işlenebilirlik daha iyidir.

Ters yönde dönen düz ikiz ekstrüderin vidası, ekipman bakımı için uygun olan ekstrüderin boşaltma ucundan çıkarılabilir. Vida, tam yol değişken uçlu bir yapıya göre tasarlanabilir. İlgili bilgilere göre, iyi bir ekstrüzyon kalitesi elde etmek için profil ekstrüde edilirken malzeme üzerindeki işleme gerilimi küçüktür.

Paralel bir çift vidalı ekstrüder, ekstrüzyon hacmi büyük olduğunda nispeten daha fazla kullanılır. Profil üretim hattının çıktısının kalıptan büyük ölçüde etkilendiğine dikkat edilmelidir. Ekstruder kafasının yüksek hızda kalıplanması ve ürünün ayar kalıbındaki mükemmel şekli, genellikle sınırlı çıktının darboğazı haline gelir.

2.2 Konik çift vidalı ekstrüderin plastikleştirme mekanizması:

Genel olarak, konik çift vidalı ekstrüderin ekstrüzyon sistemi şunları içerir: vida, namlu, ısıtma ve soğutma cihazı ve vakum egzoz cihazı.

 2.2.1 Konik çift vidalı ekstrüderin malzeme plastikleştirme mekanizması:

⑴ Taşıma bölümü:

Malzeme, boşaltma ağzından taşıma bölümüne girer ve vidanın kuvveti altında ileri doğru taşınır. Vidanın her dönüşünde, C şeklindeki haznedeki malzeme bir kurşun ileri doğru hareket eder.

Yapısı nedeniyle, C şeklindeki haznenin hacmi küçülür ve küçülür ve malzeme kademeli olarak sıkıştırılır. Malzeme ile namlu vidası arasındaki temas basıncı arttıkça, ısı emilimi artar ve malzemenin sıcaklığı yavaş yavaş yükselir ve bir sonraki erime adımına hazır hale gelir.

Konik çift ekstrüderin kovan ve vida yüzey alanı taşıma bölümünde büyütüldüğü için malzeme ile kovan ve vida arasındaki ısı iletim verimi iyileştirilir.

⑵ Ön plastikleştirme bölümü:

Malzemeler taşıma bölümünde ısıtılıp sıkıştırıldıktan sonra toz parçacıkları arasındaki ve içindeki havanın büyük bir kısmı dışarı atılır ve malzemelerin yoğunluğu artar.

C şeklindeki haznedeki malzeme ilerlemeye devam ederken namlu ve vida ile temas halinde olan malzeme yapışma nedeniyle namlu veya vida ile aynı hızda tutulacaktır. Vidanın tahriki altında, kesme etkisi vida oluğunun ortasındaki malzemeden daha güçlüdür. Uzun süre ısıtıldıktan sonra erimeye başlar ve C şeklindeki haznedeki malzeme, dışarıdan içeriye doğru sirküle eden bir akış içinde çözülür.

C şeklindeki haznenin hacmi değiştikçe, iç ve dış malzemelerin değişimi artar. Bazı ekstrüder üreticileri kendi firmalarının ekstrüderinin özelliklerine göre ön plastikleştirme bölümüne karıştırma tankı kurarlar. Amaç, ön ve arka C-şekilli haznelerdeki malzemeleri iletmek, kesme etkisini artırmak ve C-şekilli iç ve dış katmanlar arasında malzeme alışverişini kolaylaştırmaktır. Erime etkisini geliştirin.

Malzeme ön plastikleştirme bölümünden geçtikten sonra bol miktardaki toz ve tanecikli malzemeler kırılır ve malzemeler yarı erimiş haldedir.

⑶ Plastikleştirme bölümü:

Sıkıştırma bölümü olarak da bilinir. Bu bölümdeki C şeklindeki haznenin hacmi keskin bir şekilde azaltılır (bu bölümün yer değiştirmesi, taşıma alanının yalnızca 0,25 ila 0,4'ü arasındadır) ve malzemeler içinden geçerken katı sıkıştırma, kesme ve değişime tabi tutulur. Bu nedenle, malzemelerin çoğu temel olarak başlangıçtaki plastikleştirilmiş durumdadır.

⑷ Egzoz bölümü:

UPVC karışımı, taşıma, ön plastikleştirme ve sıkıştırma bölümünden sonra egzoz bölümüne girer çünkü egzoz bölümündeki C şeklindeki haznenin hacmi, sıkıştırma bölümünden çok daha büyüktür (genellikle yer değiştirme, sıkıştırma bölümünün üç katından fazladır).

Malzeme bu kısma ulaştığında basınç düşürülür ve malzeme parçalı veya iri hale gelir ve malzemedeki gaz ve düşük moleküllü uçucu bileşenler açığa çıkar. Bu bölüm bir egzoz portu ile donatılmıştır ve gaz, bir vakum pompasının etkisi altında egzoz portundan boşaltılır.

UPVC ekstrüzyon kalıplamanın egzoz işlevi esastır. Aksi takdirde ürün içerisinde oluşacak hava kabarcıkları mekanik özellikleri ciddi şekilde etkileyecektir.

⑸ Ölçüm bölümü:

 Taşıma bölümü, ön plastikleştirme bölümü, plastikleştirme bölümü ve ölçüm bölümü boyunca C-şekilli haznenin hacminin sürekli değişmesi ve vidanın her alanındaki farklı sayıda vida başı nedeniyle, C-şekilli haznedeki malzeme sürekli olarak konumunu değiştirir ve ardından ölçme bölümüne girer. Sonuç olarak, kalıbın etkisi altında ekstrüzyon basıncını daha fazla plastikleştirin, homojenleştirin ve oluşturun.

Ölçüm bölümündeki C-şekilli haznenin hacmi küçültüldüğü için, homojenleştirmeden sonra malzeme, bağlantı gövdesi (geçiş gövdesi), delikli levha ve kalıp içinden ekstrüde edilen yoğun ve düzgün bir sıvı oluşturmak üzere tekrar sıkıştırılır.

2.3 Ters yönde dönen paralel çift vidalı ekstrüderin plastikleştirme mekanizması:

Ters yönde dönen paralel çift vidalı ekstrüderin plastikleştirme mekanizması, konik çift vidalı ekstrüderinkiyle aynıdır. Aradaki fark, vidanın ve kovanın çapının her yerde aynı olmasıdır. Besleme bölümündeki malzeme, vidalı ölçüm bölümüne kıyasla nispeten küçük bir ısı emme alanına sahiptir. Bu nedenle, çap koni çiftinden daha büyüktür ve vida hızı çok büyük olamaz.

Bu nedenle, plastikleştirme etkisini iyileştirmek için, ters yönde dönen paralel çift vidalı ekstrüder vidasının uzunluk-çap oranı, konik çift vidalı ekstrüderinkinden daha önemlidir (genellikle L/D=25-30).

Ters yönde dönen paralel çift vidalı ekstrüderin her bölümündeki C şeklindeki haznenin hacmi, koni ve çift olarak tekrar tekrar değiştirilir ve değiştirme modu aynıdır.

UPVC malzemelerinin işleme sürecindeki dönüşüm süreci, yalnızca karıştırılan bileşenlerin bileşimi ile ilgili değildir, aynı zamanda karıştırılan bileşenlerin sıcaklığı, karıştırma sırasında besleme sırası, ekstrüzyon işlem sıcaklığı, vida hızı ve besleme, kesmeye maruz kalan malzemenin miktarı ve mukavemeti gibi dış işleme koşullarıyla da çok ilgilidir.

Özet

Bu makale, ekstrüderdeki malzemenin erime mekanizması ve formül ayarının temel bir analizini yapmaktadır. Polimer işleme ve kalıplama teknolojisinin yüksek pratikliği nedeniyle, ürün hammadde formülü, işleme ekipmanı ve işlem koşulları oldukça farklıdır. Bu nedenle, fiili üretim, üretim ekipmanının yapısı, özellikle ekstrüzyon sistemi, bileşenlerin bileşimi, ürün performans gereklilikleri ve üretim hacmi ile birleştirilmelidir. Ek olarak, makul bir üretim sürecini belirlemek için katkı maddelerindeki bileşenlerin malzemelerin erimesi üzerindeki etkisinin kapsamlı bir analizi birleştirilmelidir.