L'estrusione di plastica hè un prucessu di fabricazione d'altu voluminu in u quale a plastica cruda hè fusa è formata in un prufilu cuntinuu. L'estrusione produce articuli cum'è tubi / tubi, schermatura, scherma, ringhiere di ponte, cornici di finestra, film plastichi è fogli, rivestimenti termoplastici è insulazioni di filu.
Stu prucessu principia da l'alimentazione di materiale plasticu (pellets, granulati, fiocchi o polveri) da una tramoggia in a canna di l'estrusore. U materiale si scioglie gradualmente da l'energia meccanica generata da i viti giranti è da i riscaldatori disposti longu u canna. U polimeru fusu hè allora furzatu in un fustu, chì forma u polimeru in una forma chì si indurisce durante u rinfrescante.
STORIA
Estrusione di tubi
I primi precursori di l'extruder mudernu sò stati sviluppati in u principiu di u 19u seculu. In u 1820, Thomas Hancock hà inventatu un "masticatore" di gomma cuncepitu per ricuperà i pezzi di gomma processati, è in u 1836 Edwin Chaffee hà sviluppatu una macchina à dui rulli per mischjà l'additivi in gomma. A prima estrusione termoplastica hè stata in u 1935 da Paul Troester è a so moglia Ashley Gershoff in Amburgo, Germania. Pocu dopu, Roberto Colombo di LMP hà sviluppatu i primi estrusori bivite in Italia.
PROCESSU
In l'estrusione di plastica, a materia prima composta hè comunmente in forma di nurdles (perle chjuche, spessu chjamate resina) chì sò alimentati per gravità da una tramoggia montata in cima in u canna di l'estrusore. Additivi cum'è i coloranti è l'inhibitori UV (in forma di liquidu o di pellet) sò spessu usati è ponu esse mischiati in a resina prima di ghjunghje à a tramoggia. U prucessu hà assai in cumunu cù l'injezione di plastica da u puntu di a tecnulugia di l'extruder, ancu s'ellu si differe in chì hè di solitu un prucessu cuntinuu. Mentre a pultrusione pò offre parechji profili simili in lunghezze cuntinue, di solitu cù rinforzu aghjuntu, questu hè ottinutu tirando u pruduttu finitu da una matrice invece di estrusione di u polimeru fusu attraversu una matrice.
U materiale entra in a gola di l'alimentazione (una apertura vicinu à a parte posteriore di u canna) è vene in cuntattu cù u vitu. A vite rotante (normalmente gira à 120 rpm) forza i perle di plastica in avanti in a canna riscaldata. A temperatura di estrusione desiderata hè raramente uguale à a temperatura stabilita di u canna per via di u riscaldamentu viscosu è altri effetti. In a maiò parte di i prucessi, un prufilu di riscaldamentu hè stabilitu per u canna in quale trè o più zoni di riscaldamentu indipendenti cuntrullati da PID aumentanu gradualmente a temperatura di u canna da a parte posteriore (induve u plastica entra) à u fronte. Questu permette chì e perle di plastica si fondenu gradualmente mentre sò spinte à traversu u canna è riduce u risicu di surriscaldamentu chì pò causà degradazione in u polimeru.
U calore extra hè cuntribuitu da a pressione intensa è a friczione chì si trovanu in u canna. In fatti, se una linea di estrusione corre certi materiali abbastanza veloce, i riscaldatori ponu esse chjusi è a temperatura di fusione mantenuta da pressione è attritu solu in u barile. In a maiò parte di l'extruders, i fanali di rinfrescante sò prisenti per mantene a temperatura sottu à un valore stabilitu si hè generatu troppu calore. Se u raffreddamentu di l'aria forzata hè insufficiente, allora si usanu giacche di rinfrescante cast-in.
Estrusore di plastica tagliatu in a mità per vede i cumpunenti
À u fronte di u canna, u plasticu fusu abbanduneghja u visu è viaghja per un pacchettu di schermu per sguassà qualsiasi contaminanti in u fondu. I schermi sò rinfurzati da una piastra di breaker (un puck di metallo grossu cù assai buchi perforati) postu chì a pressione in questu puntu pò esse più di 5 000 psi (34 MPa). L'assemblea di u pacchettu di schermu / piastra di rottura serve ancu per creà pressione di retroazione in u canna. A pressione posteriore hè necessaria per una fusione uniforme è una mistura curretta di u polimeru, è quantu pressione hè generata pò esse "attuali" da varià a cumpusizioni di u pacchettu di schermu (u nùmeru di schermi, a so dimensione di u filu, è altri parametri). Questa combinazione di piastra di rottura è schermu elimina ancu a "memoria di rotazione" di u plasticu fusu è crea invece "memoria longitudinale".
Dopu avè passatu à traversu a piastra di rottura, u plasticu fusu entra in a fustella. U fustu hè ciò chì dà u pruduttu finali u so prufilu è deve esse disignatu in modu chì u plasticu fusu scorri uniformemente da un prufilu cilindrico à a forma di prufilu di u pruduttu. U flussu irregolare in questa fase pò pruduce un pruduttu cù stress residuali indesiderati in certi punti di u prufilu chì pò causà deformazione à u raffreddamentu. Una larga varietà di forme ponu esse create, ristretta à profili cuntinui.
U pruduttu avà deve esse rinfriscatu è questu hè di solitu ottinutu tirà l'extrudate attraversu un bagnu d'acqua. I plastichi sò assai boni insulatori termali è sò dunque difficiuli di rinfriscà rapidamente. Comparatu à l'azzaru, u plasticu cunduce u so calore 2000 volte più lentamente. In una linea di estrusione di tubu o pipa, un bagnu d'acqua sigillatu hè attuatu da un vacuu cuntrullatu currettamente per mantene u tubu o pipa novu furmatu è ancora fusu da colapsà. Per i prudutti, cum'è u fogliu di plastica, u rinfrescante hè ottinutu attraversu un set di rotuli di rinfrescante. Per i filmi è i fogli assai sottili, u rinfrescante di l'aria pò esse efficace cum'è una fase di rinfrescamentu iniziale, cum'è in l'estrusione di film soffiatu.
L'estrusori di plastica sò ancu largamente usati per riprocessà i rifiuti plastichi riciclati o altre materie prime dopu a pulizia, a classificazione è / o a mistura. Stu materiale hè comunmente estrusu in filamenti adattati per taglià in a perla o pellet stock per aduprà com'è precursore per un ulteriore trasfurmazioni.
DESIGN DI VITE
Ci sò cinque zoni pussibuli in un vitu termoplasticu. Siccomu a terminologia ùn hè micca standardizzata in l'industria, diversi nomi ponu riferite à queste zoni. Diversi tipi di polimeru avaranu disinni di viti diffirenti, alcuni ùn incorporanu micca tutte e zoni pussibuli.
Una semplice vite di estrusione plastica
Viti per estrusore Da Boston Matthews
A maiò parte di i viti anu sti trè zoni:
● Zona d'alimentazione (chjamata ancu a zona di trasportu di solidi): sta zona alimenta a resina in l'extruder, è a prufundità di u canali hè di solitu a stessa in tutta a zona.
● Zona di fusione (chjamata ancu a zona di transizione o di compressione): a maiò parte di u polimeru hè funnutu in questa seccione, è a prufundità di u canali diventa progressivamente più chjuca.
● Zona di misurazione (chjamata ancu a zona di trasportu di fusione) : sta zona melts l'ultimi particeddi è mischji à una temperatura uniforme è cumpusizioni. Cum'è a zona di alimentazione, a prufundità di u canali hè constante in tutta sta zona.
Inoltre, una vite ventilata (due fasi) hà:
● Zona di decompressione. In questa zona, circa dui terzi di a vite, u canali di colpu diventa più profonda, chì allevia a pressione è permette à qualsiasi gasi intrappulati (umidità, aria, solventi, o reactanti) per esse tirati da u vacuum.
● Seconda zona di misurazione. Questa zona hè simile à a prima zona di misurazione, ma cù una prufundità di canale più grande. Serve à ripressurizà a fusione per attraversà a resistenza di i schermi è a fustellata.
Spessu a lunghezza di a vite hè riferita à u so diametru cum'è ratio L:D. Per esempiu, un vite di diametru di 6 inch (150 mm) à 24:1 serà 144 inch (12 ft) long, è in 32:1 hè 192 inch (16 ft) long. Un rapportu L: D di 25: 1 hè cumuni, ma certi machini ghjunghjenu à 40: 1 per più mischju è più output à u stessu diametru di vite. I viti in dui fasi (ventilati) sò tipicamente 36: 1 per cuntà e duie zoni extra.
Ogni zona hè dotata di una o più termocoppie o RTD in u muru di a canna per u cuntrollu di a temperatura. U "profile di temperatura" vale à dì, a temperatura di ogni zona hè assai impurtante per a qualità è e caratteristiche di l'extrudate finale.
MATERIALI TIPI DI ESTRUSIONE
Tubu HDPE durante l'estrusione. U materiale HDPE vene da u riscaldatore, in a fustella, poi in u tank di rinfrescante. Stu tubu di conductu Acu-Power hè co-extruded - neru à l'internu cù una giacca fina aranciu, per designà i cables d'alimentazione.
I materiali plastichi tipici chì sò usati in l'estrusione includenu, ma ùn sò micca limitati à: polietilene (PE), polipropilene, acetale, acrilicu, nylon (poliamidi), polistirene, clorur di polivinile (PVC), acrilonitrile butadiene stirene (ABS) è policarbonate.[4 ]
TIPI DI MATRICE
Ci hè una varietà di fustelle usate in l'estrusione di plastica. Mentre chì ci ponu esse differenzi significativi trà i tipi di fustelle è a cumplessità, tutti i fusti permettenu l'estrusione cuntinuu di u polimeru fusu, in uppusizione à u processu non cuntinuu cum'è l'injection.
Estrusione di film soffiatu
Estrusione per colpu di film plasticu
A fabricazione di film plasticu per prudutti cum'è sacchetti di shopping è sheeting continuu hè ottenuta cù una linea di film soffiata.
Stu prucessu hè u listessu cum'è un prucessu di estrusione regulare finu à a matri. Ci sò trè tippi principali di fustelle usate in stu prucessu: annular (o crosshead), spider è spirale. I fusti annulari sò i più sèmplice, è s'appoghjanu nantu à a fusione di polimeru chì canalizza intornu à tutta a sezione trasversale di a fustella prima di esce da a fustella; questu pò esse risultatu in un flussu irregulare. I fusti di Spider sò custituiti da un mandrinu cintrali attaccatu à l'anellu esterno per via di una quantità di "gambe"; mentre chì u flussu hè più simmetricu chì in i fusti annulari, sò prudutte una quantità di linii di saldatura chì debilitanu a film. I fusti spirali eliminanu u prublema di e linee di saldatura è u flussu asimmetricu, ma sò assai più cumplessi.
U fustu hè rinfriscatu un pocu prima di lascià a fustella per pruduce un tubu semi-solidu debbule. U diametru di stu tubu hè allargatu rapidamente per via di a pressione di l'aria, è u tubu hè tiratu in sopra cù rulli, stendendu u plasticu in a direzzione trasversale è di disegnu. U disegnu è u soffiu facenu chì a film sia più fina di u tubu extruded, è ancu allinea preferenzialmente e catene moleculari di polimeru in a direzzione chì vede a tensione più plastica. Se u filmu hè disegnatu più di ciò chì hè soffiatu (u diametru finale di u tubu hè vicinu à u diametru extrusionatu) e molécule di polimeru seranu assai allinati cù a direzzione di tiratura, facendu una film chì hè forte in quella direzzione, ma debule in a direzzione trasversale. . Un film chì hà un diametru significativamente più grande chì u diametru extrusionatu avarà più forza in a direzzione trasversale, ma menu in a direzzione di tira.
In u casu di u polietilene è altri polimeri semi-cristallini, cum'è a film cools, si cristalizza à ciò chì hè cunnisciutu com'è a linea di fretu. Quandu u filmu cuntinueghja à rinfriscà, hè trascinatu à traversu parechji setti di rulli nip per appiattà in un tubu lay-flat, chì pò esse spooled o slit in dui o più rotuli di foglia.
Estrusione di fogli / film
L'estrusione di foglia / film hè aduprata per estrusione di fogli di plastica o film chì sò troppu grossi per esse soffiati. Ci sò dui tippi di fustelle usate: a forma di T è l'hanger. U scopu di sti fustelle hè di riorientà è guidà u flussu di fusione di polimeru da una sola uscita tonda da l'estrusore à un flussu pianu pianu pianu pianu. In i dui tipi di fustelle assicuratevi un flussu constante è uniforme in tutta l'area di a sezione trasversale di a fustella. U rinfrescante hè tipicamente tiratu à traversu un set di rotuli di rinfrescante (calandra o rotuli "chill"). In l'estrusione di foglia, questi rotuli ùn solu furnisce u rinfrescante necessariu, ma determinanu ancu u grossu di a foglia è a struttura di a superficia.[7] Spessu a coestrusione hè aduprata per applicà una o più strati nantu à un materiale di basa per ottene proprietà specifiche cum'è l'absorzione UV, a struttura, a resistenza à a permeazione di l'ossigenu o a riflessione di l'energia.
Un prucessu cumuni di post-extrusion per u materiale plasticu hè a termoformazione, induve a foglia hè riscaldata finu à a molla (plastica), è furmata via un moldu in una nova forma. Quandu u vacuum hè utilizatu, questu hè spessu discrittu cum'è vacuum forming. L'orientazione (vale à dì a capacità / a densità dispunibule di a foglia per esse disegnata à u muffa chì pò varià in prufundità da 1 à 36 inch tipicamente) hè assai impurtante è influenza assai i tempi di ciculu di furmazione per a maiò parte di i plastichi.
Estrusione di tubi
I tubi estrusi, cum'è i tubi di PVC, sò fabbricati cù fustelle assai simili à l'utilizate in l'estrusione di film soffiati. A pressione pusitiva pò esse appiicata à e cavità internu attraversu u pin, o a pressione negativa pò esse appiicata à u diametru esternu cù un vacuum size per assicurà e dimensioni finali currette. Lumeni supplementari o buchi ponu esse intrudutti aghjunghjendu i mandrini interni appropritati à a fustella.
Una linea di estrusione medica di Boston Matthews
L'applicazioni di tubi multistrati sò ancu sempre presenti in l'industria di l'automobile, l'industria di i tubi è di riscaldamentu è l'industria di l'imballaggio.
Estrusione over jacketing
L'estrusione over jacketing permette l'applicazione di una capa esterna di plastica nantu à un filu o cable esistenti. Questu hè u prucessu tipicu per i fili insulating.
Ci hè dui tippi diffirenti di utensili di fustelle utilizati per u rivestimentu nantu à un filu, tubi (o jacketing) è pressione. In l'attrezzatura di jacketing, a fusione di polimeru ùn tocca micca u filu internu finu à immediatamente prima di i labbre. In l'attrezzi di pressa, u funnu cuntatta u filu internu assai prima ch'ellu righjunghji i labbre; questu hè fattu à una pressione alta per assicurà una bona aderenza di u fustu. Se u cuntattu intimu o l'aderenza hè necessariu trà a nova capa è u filu esistenti, l'attrezzi di pressione sò utilizati. Se l'aderenza ùn hè micca desiderata / necessaria, l'uttellu di giacca hè utilizatu invece.
Coextrusion
Coextrusion hè l'estrusione di parechje strati di materiale simultaneamente. Stu tipu d'estrusione utilizza dui o più estrusori per fonde è furnisce un flussu volumetricu stabile di diversi plastichi viscosi à una sola testa di estrusione (muore) chì estruderà i materiali in a forma desiderata. Sta tecnulugia hè aduprata nantu à qualsiasi di i prucessi descritti sopra (film soffiatu, overjacketing, tubing, sheet). I grossi strati sò cuntrullati da a velocità è e dimensioni relative di l'estrusori individuali chì furniscenu i materiali.
5:5 Co-estrusione di strati di u tubu "squeeze" cosmeticu
In parechji scenarii di u mondu reale, un solu polimeru ùn pò micca risponde à tutte e richieste di una applicazione. L'estrusione composta permette di estrusione di un materiale mistu, ma a coextrusion conserva i materiali separati cum'è strati diffirenti in u pruduttu estruitu, chì permettenu un locu adattatu di materiali cù diverse proprietà, cum'è permeabilità di l'ossigenu, forza, rigidità è resistenza à l'usura.
Rivestimentu di estrusione
U revestimentu di estrusione hè aduprendu un prucessu di film soffiatu o cast per rivesti una capa addiziale nantu à un rollstock esistente di carta, foglia o film. Per esempiu, stu prucessu pò esse usatu per migliurà e caratteristiche di a carta da u revestimentu di polietilene per fà più resistente à l'acqua. A strata estrusa pò ancu esse usata cum'è adesivu per unisce dui altri materiali. Tetrapak hè un esempiu cummerciale di stu prucessu.
EXTRUSIONI COMPUTI
L'estrusione di cumpunimentu hè un prucessu chì mischja unu o più polimeri cù additivi per dà composti plastichi. L'alimenti ponu esse pellets, polveri è / o liquidi, ma u pruduttu hè di solitu in forma di pellet, per esse usatu in altri prucessi di furmazione di plastica cum'è l'estrusione è l'injection. Cum'è cù l'estrusione tradiziunale, ci hè una larga gamma di dimensioni di a machina secondu l'applicazione è u throughput desideratu. Mentre chì l'estrusori di una sola o doppia vite ponu esse aduprati in l'estrusione tradiziunale, a necessità di un mischju adattatu in l'estrusione di cumpunimentu rende l'estrusori à doppia vite tutti ma ubligatoriu.
TIPI DI EXTRUDER
Ci sò dui sottotipi di extruders à doppia vite: co-rotanti è contra-rotanti. Questa nomenclatura si riferisce à a direzzione relative chì ogni viti gira in paragunà à l'altru. In u modu di co-rotazione, i dui viti giranu in u sensu orariu o in u sensu antiurariu; in contra-rotazione, una vite gira in senso orario mentre l'altra gira in senso antiorario. Hè statu dimustratu chì, per una determinata area di sezione trasversale è u gradu di sovrapposizione (intermeshing), a velocità assiale è u gradu di mischju hè più altu in estrusori gemelli co-rotanti. Tuttavia, l'accumulazione di pressione hè più altu in l'extruders contra-rotanti. U disignu di a vite hè cumunamenti modulare in quantu diversi elementi di trasportu è mischju sò disposti nantu à l'arbureti per permette una ricunfigurazione rapida per un cambiamentu di prucessu o a sostituzione di cumpunenti individuali per via di usura o danni corrosivi. E dimensioni di a macchina varianu da 12 mm à 380 mm
VANTAGGI
Un gran vantaghju di l'estrusione hè chì i profili, cum'è i tubi, ponu esse fatti à ogni lunghezza. Se u materiale hè abbastanza flexibule, i tubi ponu esse fatti à longu longhi, ancu avvolgenti nantu à una bobina. Un altru vantaghju hè l'estrusione di tubi cù accoppiatore integratu cumpresu a guarnizione di gomma.
Tempu di Postu: Feb-25-2022
