اکستروژن قالب - فرآیند اکستروژن پلیمری

هنگامی که یک پلیمر در یک اکسترودر ذوب، مخلوط و تحت فشار قرار گرفت، از طریق یک قالب اکستروژن برای شکل‌دهی مداوم (پس از سرد شدن و انجماد) به محصول نهایی پمپ می‌شود.رایج ترین انواع قالب ها تخت، حلقوی و پروژ می باشد.محصولات ساخته شده با اکستروژن عبارتند از لوله، لوله، پوشش سیم، بطری های پلاستیکی، فیلم ها و ورق های پلاستیکی، کیسه های پلاستیکی، پوشش کاغذ و فویل، Ž bres، Ž laments، نخ ها، نوارها و مجموعه وسیعی از پروفیل ها.

اکستروژن پلیمری از طریق قالب ها شباهت های خاصی به اکستروژن گرم فلزات دارد. با این حال، تفاوت های قابل توجهی نیز وجود دارد.در اکستروژن فلز، مواد توسط یک قوچ به جلو رانده می شوند، در حالی که در اکستروژن پلیمری مواد به طور مداوم توسط یک پیچ چرخان تامین می شود.در اکستروژن فلز داغ، دماها از 340 درجه سانتیگراد برای منیزیم تا 1325 درجه سانتیگراد برای فولاد، و فشارهای مربوطه از 35 تا بیش از 700 مگاپاسکال متغیر است. در نوک پیچ بسیار بالاتر از 50 مگاپاسکال بروید.اکستروژن فاز جامد پلیمرها برای تولید برخی محصولات با استحکام بالا توسعه یافته است. در دماهای پایین، جهت مولکولی ایجاد شده توسط فشار دادن مواد از طریق قالب شکل دهنده در اکسترود باقی می ماند.اکستروژن پلیمری حالت جامد شباهت های خاصی به اکستروژن سرد فلزات دارد.

اکستروژن فیلم دمیده مهم ترین فرآیند برای تولید فیلم های پلاستیکی نازک از پلی اتیلن ها است. پلیمر مذاب از طریق یک قالب حلقوی (معمولاً از ساختار سنبه مارپیچی) اکسترود می شود تا یک لوله جدار نازک را تشکیل دهد که به طور همزمان به صورت محوری کشیده شده و به صورت شعاعی منبسط می شود.در بیشتر موارد حباب فیلم دمیده شده به صورت عمودی به سمت بالا تشکیل می شود.حداکثر قطر حباب معمولاً 1.2 تا 4 برابر بزرگتر از قطر قالب است.مذاب داغ توسط جریان های حلقوی هوای با سرعت بالا از حلقه های هوای خارجی و گاهی اوقات نیز از توزیع کننده های هوای داخلی خنک می شود.فیلم SoldiŽ ed ŽFilm از یک قاب می گذرد که بالای حباب را فشرده می کند و توسط غلتک ها گرفته می شود.فیلم های کواکسترود شده با 3 تا 8 لایه (گاهی تا 11 لایه) نیز با این فرآیند برای استفاده در بسته بندی مواد غذایی تولید می شوند.

اکستروژن فیلم و ورق ریخته گری شامل اکسترود کردن یک پلیمر از طریق قالب با دهانه وسیع (تا 10 متر)، بر روی غلتک یا غلتک های فولادی سرد شده است که مواد مذاب را خاموش و جامد می کند.فیلم عموماً به عنوان محصولی نازک‌تر از 0.25 میلی‌متر تعریف می‌شود، در حالی که ورق ضخیم‌تر از این است. فرآیند ریخته‌گری فیلم برای تحمل‌های بسیار محکم فیلم نازک یا برای رزین‌های با ویسکوزیته پایین استفاده می‌شود.اکثر قالب‌های تخت از طرح‌های شکاف T یا coathanger هستند که حاوی یک منیفولد برای پخش پلیمر در حال جریان در عرض قالب هستند و به دنبال آن شکاف‌های باریک و باز متناوب برای ایجاد توزیع جریان و افت فشار مورد نظر ایجاد می‌شود.بیشتر خطوط فیلم ریخته‌گری که امروزه تولید می‌شوند، خطوط هم‌اکستروژن هستند که لایه‌هایی را از هفت اکسترودر به داخل محصول از طریق قالب‌های چندمنیفولد یا قالب‌های منیفولد منفرد با کمک بلوک‌های خوراکی ترکیب می‌کنند.

در اکستروژن Žfilm، نرخ برش در لبه قالب معمولا ~103 s21 است.هنگامی که تنش برشی دیوار از مقدار معینی فراتر می رود (معمولاً 0.14 مگاپاسکال در مقالات تحقیقاتی، بیشتر در صنعت با کمک مواد افزودنی)، سطح اکسترود به دلیل پدیده شکستگی مذاب پوست کوسه براقیت خود را از دست می دهد. پوست کوسه را می توان به عنوان دنباله ای از برآمدگی ها توصیف کرد. قابل مشاهده با چشم غیر مسلح، عمود بر جهت جریان.

اکستروژن لوله و لوله شامل پمپاژ یک پلیمر مذاب از طریق یک حلقه حلقوی است که به دنبال آن محصول اکسترود شده، در حالی که کشیده می شود، از یک اندازه گیری خلاء عبور می کند و به ابعاد نهایی خود می رسد.به دنبال آن خنک سازی اسپری یا غوطه وری و برش به طول های ثابت انجام می شود.لوله هایی با قطر تا 2 متر یا بیشتر با این فرآیند ساخته می شوند و لوله هایی با قطرهای 10 میلی متر تا زیر 1 میلی متر ساخته می شوند.قالب های حلقوی معمولاً از طرح سنبه عنکبوتی یا مارپیچی هستند.

در فرآیندهای پوشش سیم و کابل، سیم‌ها یا مجموعه‌های سیم جداگانه با سرعت بسیار بالا از طریق یک قالب متقاطع، در زوایای قائم به محور اکسترودر کشیده می‌شوند.در اکستروژن فشار بالا، مذاب پلیمری قبل از خروج قالب با سیم یا کابل برخورد می کند، به عنوان مثال عایق سیم های جداگانه.در اکستروژن فشار کم، مذاب پس از خروج قالب با کابل برخورد می کند، به عنوان مثال پوشش مجموعه های کابل های عایق شده.نرخ برش بسیار بالا اغلب در این فرآیند مواجه می شود (تا 106 s2 1) و رزین های با ویسکوزیته پایین استفاده می شود.

اکستروژن ProŽfile یک فرآیند تولیدی است که برای محصولات با سطح مقطع ثابت استفاده می شود.اینها می توانند از اشکال ساده تا پروفیل های بسیار پیچیده با اتاقک ها و انگشتان متعدد متغیر باشند.نمونه‌هایی از قالب‌گیری قاب عکس، تزئینات خودرو، لبه‌های روی میزها و خطوط پنجره.مواد اکسترود شده (تقریباً) به عنوان صلب یا ثابت طبقه بندی می شوند.خط معمولی اکستروژن پروژل شامل یک اکسترودر است که یک پلیمر را از طریق یک قالب پروژل پمپ می کند و به دنبال آن یک مخزن اندازه گیری یا کالیبراتور، مخازن خنک کننده اضافی، یک کشنده و یک دستگاه برش را به دنبال دارد.طراحی قالب های پروفیل به تجربه و حوصله قابل توجهی نیاز دارد. محدودیت های خروجی در اکستروژن پروفیل به دلیل وجود پوست کوسه (برای محصولات نازک تولید شده از پلیمرهای با ویسکوزیته بالا) یا توانایی خنک کردن محصولات با دیواره ضخیم است.اکستروژن لوله پلیمری و پروفیل مشابه اکستروژن گرم فلزات برای تولید اشکال توخالی مداوم اجسام بار مانند است.با این حال، مدل‌سازی ریاضی این فرآیندها برای فلزات عمدتاً بر اساس فرضیه‌های جریان الاستیک - پلاستیک است.

در ریسندگی مذاب، پلیمر مذاب از طریق مویرگ های متعدد در یک اسپینر (تا 1000) عبور می کند.پلیمر پس از عبور از یک Žlter که اکسترودر را دنبال می کند، تحت فشار توسط یک پمپ دنده ای برای اندازه گیری دقیق تحویل داده می شود.در هنگام خروج از مویرگ ها، Ž نوحه ها به قطر مورد نظر کاهش می یابد. برای تولید الیاف بسیار نازک، از فرآیند دمیدن مذاب استفاده می شود.در این فرآیند Ž bres توسط نیروی پسا اعمال شده توسط یک جت هوا با سرعت بالا ضعیف می شود.