Plastikoen estrusioa bolumen handiko fabrikazio prozesu bat da, non plastiko gordina urtu eta profil jarraitu batean eratzen den. Estrusioak hodiak/hodiak, hesiak, hesiak, bizkarreko barandak, leiho-markoak, plastikozko filmak eta xaflak, estaldura termoplastikoak eta alanbre-isolamendua bezalako elementuak ekoizten ditu.
Prozesu hau plastikozko materiala (pelletak, granulak, malutak edo hautsak) hopper batetik estrusorearen barrikan sartzen hasten da. Materiala apurka-apurka urtzen da torloju birakariek sortutako energia mekanikoarekin eta upelean zehar jarritako berogailuek. Ondoren, urtutako polimeroa trokel batera sartzen da, eta horrek polimeroari hoztean gogortzen den forma ematen du.
HISTORIA
Tutu estrusioa
Estrusore modernoaren lehen aitzindariak XIX.mende hasieran garatu ziren. 1820an, Thomas Hancock-ek prozesatutako kautxu-hondarrak berreskuratzeko diseinatutako gomazko "mastikagailu" bat asmatu zuen, eta 1836an Edwin Chaffeek bi arraboleko makina bat garatu zuen gehigarriak kautxuarekin nahasteko. Lehenengo estrusio termoplastikoa 1935ean izan zen Paul Troester-ek eta bere emaztea Ashley Gershoff-ek Hanburgon, Alemanian. Handik gutxira, LMPko Roberto Colombok Italian lehenengo torloju biko estrusoreak garatu zituen.
PROZESUA
Plastikoen estrusioan, lehengai konposatuak normalean estrusorearen kapelera grabitatez elikatzen diren grabitateak goian muntatutako hopper batetik grabitatez elikatzen diren nurdles (ale txikiak, sarritan erretxina deitzen dira). Koloratzaileak eta UV inhibitzaileak (likido edo pellet moduan) bezalako gehigarriak erabili ohi dira eta erretxinan nahas daitezke toltzara iritsi aurretik. Prozesuak estrusio-teknologiaren aldetik plastikozko injekzio-moldeaketarekin asko ditu, nahiz eta desberdina izan ohi den prozesu etengabea izan. Pultrusioak luzera jarraituetan antzeko profil asko eskain ditzakeen arren, normalean indargarri gehigarriarekin, hori lortzen da amaitutako produktua trokel batetik ateraz, polimeroaren urtua trokel baten bidez atera beharrean.
Materiala jario-eztarritik sartzen da (upelaren atzealdetik gertu dagoen irekidura bat) eta torlojuarekin kontaktuan jartzen da. Torloju birakariak (normalean, 120 bira/min-an, biraka) plastikozko aleak berotutako bidoietara bultzatzen ditu. Nahi den estrusio-tenperatura oso gutxitan izaten da upelaren ezarritako tenperaturaren berdina, beroketa likatsuaren eta beste efektu batzuengatik. Prozesu gehienetan, bidoirako berokuntza-profila ezartzen da, zeinean PID kontrolatutako hiru berogailu-gune independente edo gehiagok pixkanaka-pixkanaka igotzen dute upelaren tenperatura atzealdetik (plastikoa sartzen den lekuan) aurrealderantz. Honi esker, plastikozko aleak pixkanaka urtzea ahalbidetzen du bidoian zehar bultzatzen diren heinean eta polimeroaren degradazioa eragin dezakeen gehiegi berotzeko arriskua murrizten da.
Bero gehigarria upelaren barruan gertatzen den presio eta marruskadura biziak eragiten du. Izan ere, estrusio-lerro batek material jakin batzuk nahikoa azkar exekutatzen baditu, berogailuak itzali egin daitezke eta urtze-tenperatura mantendu presioaren eta marruskaduraren bidez soilik upelaren barruan. Estrusore gehienetan, hozte-haizegailuak daude tenperatura ezarritako balio baten azpitik mantentzeko, bero gehiegi sortzen bada. Behartutako airea hoztea nahikoa ez bada, hozte-jaka igortuak erabiltzen dira.
Plastikozko estrusorea erditik moztu osagaiak erakusteko
Upelaren aurrealdean, urtutako plastikoak torlojua uzten du eta pantaila-pakete batean zehar joaten da urtutako kutsatzaileak kentzeko. Pantailak hautsi-plaka batekin indartzen dira (zulo asko egiten dituen metalezko puck lodi bat), puntu honetan presioa 5.000 psi (34 MPa) gaindi daitekeelako. Pantaila-pakete/haustura-plaka-multzoiak barrikan atzera-presioa sortzeko ere balio du. Polimeroa uniformeki urtzeko eta behar bezala nahasteko atzera-presioa behar da, eta zenbat presio sortzen den "aldatu" daiteke pantaila-paketearen konposizioa aldatuz (pantaila kopurua, haien hari ehundura-tamaina eta beste parametro batzuk). Haustura-plaka eta pantaila-paketearen konbinazio honek urtutako plastikoaren "errotazio-memoria" ezabatzen du eta horren ordez "memoria longitudinala" sortzen du.
Haustura-plakatik igaro ondoren plastiko urtua trokelean sartzen da. Trokela da azken produktuari bere profila ematen diona eta diseinatu behar da urtutako plastikoa uniformeki isur dadin profil zilindriko batetik, produktuaren profilaren formara. Fase honetan fluxu irregularrak profilaren puntu jakin batzuetan nahi ez diren hondar-tentsioak dituen produktu bat sor dezake, hoztean okertzea eragin dezakeena. Forma ugari sor daitezke, profil jarraituetara mugatuta.
Produktua orain hoztu behar da eta hori normalean estrusioa ur-bainutik tiratuz lortzen da. Plastikoak oso isolatzaile termiko onak dira eta, beraz, zailak dira azkar hozten. Altzairuarekin alderatuta, plastikoak 2.000 aldiz astiroago eramaten du beroa. Hodi edo hodiaren estrusio-lerro batean, ur-bainu zigilatuak kontu handiz kontrolatutako hutsean jarduten du, eratu berri den eta oraindik urtutako hodi edo hodiak eror ez daitezen. Plastikozko xafla bezalako produktuetarako, hozte-erroiluen multzo batetik tiraka lortzen da. Filmetarako eta xafla oso meheetarako, aire hoztea eraginkorra izan daiteke hasierako hozte-etapa gisa, puztutako filmaren estrusioan bezala.
Plastikozko estrusioak ere asko erabiltzen dira birziklatutako plastikozko hondakinak edo bestelako lehengaiak garbitu, sailkatu eta/edo nahastu ondoren birprozesatzeko. Material hau normalean harizpietan estruitzen da alea edo pellet stocka mozteko egokiak diren prozesatzeko aitzindari gisa erabiltzeko.
TOrlojuen DISEINUA
Torloju termoplastiko batean bost gune posible daude. Industrian terminologia estandarizatua ez dagoenez, izen ezberdinek zona horiei erreferentzia egin diezaiekete. Polimero-mota ezberdinek torloju-diseinu desberdinak izango dituzte, eta batzuek ez dituzte eremu posible guztiak sartzen.
Plastikozko estrusiozko torloju sinple bat
Estrusio-torlojuak Boston Matthews-etik
Torloju gehienek hiru zona hauek dituzte:
● Elikadura-gunea (solidoak garraiatzeko zona ere deitzen zaio): zona honek erretxina estrusorera elikatzen du, eta kanalaren sakonera berdina izan ohi da zona osoan.
● Urtze-eremua (trantsizio- edo konpresio-eremua ere deitzen zaio): atal honetan polimeroaren zatirik handiena urtzen da, eta kanalaren sakonera pixkanaka txikiagotzen da.
● Neurketa-gunea (urtua garraiatzeko zona ere deitzen zaio): zona honek azken partikulak urtzen ditu eta tenperatura eta konposizio uniforme batera nahasten dira. Elikadura-eremua bezala, kanalaren sakonera konstantea da zona honetan zehar.
Gainera, aireztatutako (bi etapako) torloju batek honako hauek ditu:
● Deskonpresio gunea. Zona honetan, torlojutik bi heren inguru, kanala bat-batean sakondu egiten da, eta horrek presioa arintzen du eta harrapatutako gasak (hezetasuna, airea, disolbatzaileak edo erreaktiboak) hutsean ateratzea ahalbidetzen du.
● Bigarren neurketa-eremua. Zona hau lehen neurketa gunearen antzekoa da, baina kanalaren sakonera handiagoa du. Urtua errepresioratzeko balio du pantailen eta trokelaren erresistentziaren bidez lortzeko.
Askotan torlojuaren luzera bere diametroari erreferentzia egiten zaio L:D erlazio gisa. Adibidez, 24:1eko 6 hazbeteko (150 mm) diametroko torloju batek 144 hazbeteko (12 oin) luze izango du, eta 32:1ean 192 hazbeteko (16 oin) luze. 25:1eko L:D erlazioa ohikoa da, baina makina batzuk 40:1era igotzen dira torlojuaren diametro berean nahasketa gehiago lortzeko eta irteera gehiago lortzeko. Bi etapako (aireztatuta) torlojuak 36:1 izan ohi dira bi gune gehigarrietarako.
Zona bakoitzak termopare edo RTD bat edo gehiago ditu upel horman tenperatura kontrolatzeko. "Tenperatura-profila", hau da, zona bakoitzaren tenperatura oso garrantzitsua da azken estrusioaren kalitate eta ezaugarrietarako.
EXTRUSION-MATERIAL TIPIKOAK
HDPE hodia estrusioan. HDPE materiala berogailutik ateratzen ari da, trokelera eta gero hozte-tangara. Acu-Power kanalizazio-hodi hau koextrusionatuta dago: barrutik beltza jaka laranja mehe batekin, elikatze-kableak izendatzeko.
Estrusioan erabiltzen diren plastikozko material tipikoak hauek dira, besteak beste: polietilenoa (PE), polipropilenoa, azetala, akrilikoa, nylona (poliamidak), poliestirenoa, polibinilo kloruroa (PVC), akrilonitrilo butadieno estirenoa (ABS) eta polikarbonatoa.[4 ]
TROKEL MOTAK
Plastikoen estrusioan erabiltzen diren trokel ugari daude. Trokel-moten eta konplexutasunaren artean desberdintasun handiak egon daitezkeen arren, trokel guztiek polimero urtuaren etengabeko estrusioa ahalbidetzen dute, injekzio-moldeaketa bezalako prozesamendu ez-etengabearen aurka.
Puztutako filmaren estrusioa
Plastikozko filmaren putz-estrusioa
Erosketa-poltsak eta xafla jarraitua bezalako produktuetarako plastikozko filma fabrikatzea film puztuzko linea baten bidez lortzen da.
Prozesu hau estrusio prozesu arrunt baten berdina da trokelera arte. Prozesu honetan hiru trokel mota nagusi erabiltzen dira: eraztunak (edo gurutzatuak), armiarmak eta espiralak. Trokel anularrak dira errazenak, eta trokeletik irten aurretik trokelaren zeharkako sekzio osoan zehar polimero urtuaren kanalizazioan oinarritzen dira; horrek fluxu irregularra eragin dezake. Armiarma trokelak "hanka" batzuen bidez kanpoko trokel-eraztunari atxikitako mandril zentral batez osatuta daude; fluxua eraztunetan baino simetrikoagoa den bitartean, filma ahultzen duten soldadura-lerro batzuk sortzen dira. Trokel espiralak soldadura-lerroen eta fluxu asimetrikoen arazoa kentzen du, baina konplexuenak dira.
Urtua zertxobait hozten da trokeletik irten aurretik, hodi erdi solido ahula lortzeko. Hodi honen diametroa azkar hedatzen da airearen presioaren bidez, eta hodia arrabolen bidez gorantz ateratzen da, plastikoa zeharkako zein marrazketa noranzkoetan luzatuz. Marrazketa eta putz egiteak filma estrusiozko hodia baino meheagoa izatea eragiten du, eta polimero-kate molekularrak lehentasunez lerrokatzen ditu plastikozko tentsio gehien ikusten duen norabidean. Filma puzten den baino gehiago marrazten bada (azken hodiaren diametroa estrusioaren diametrotik hurbil dago) polimero molekulak marrazketa norabidearekin oso lerrokatuta egongo dira, norabide horretan sendoa den film bat sortuz, baina zeharkako norabidean ahula. . Estrusioaren diametroa baino diametro nabarmen handiagoa duen film batek indar handiagoa izango du zeharkako norabidean, baina txikiagoa marraztearen norabidean.
Polietilenoaren eta beste polimero erdi-kristalinoen kasuan, filma hoztu ahala izozte-lerroa deritzonean kristalizatzen da. Filma hozten jarraitzen duen heinean, hainbat arrabol-multzoetatik ateratzen da hodi lau batean berdintzeko, eta gero xafla bi edo gehiagotan biribildu edo zatitu daitezke.
Xafla/filmaren estrusioa
Xafla/filmaren estrusioa putz egiteko lodiegiak diren plastikozko xaflak edo filmak estruitzeko erabiltzen da. Bi trokel mota erabiltzen dira: T formakoa eta zintzilikarioa. Trokel hauen helburua polimero urtuaren fluxua estrusoretik irteera biribil bakarretik lau mehe eta lau batera bideratzea da. Bi trokel motetan, bermatu fluxu etengabe eta uniformea trokelaren sekzio-eremu osoan zehar. Hoztea, normalean, hozte-erroiluen multzo batetik tiraka egiten da (kalandra edo "chill" erroiluak). Xafla estrusioan, erroilu hauek beharrezko hozteaz gain xaflaren lodiera eta gainazaleko ehundura ere zehazten dituzte.[7] Askotan koestrusioa erabiltzen da oinarrizko material baten gainean geruza bat edo gehiago aplikatzeko, hala nola UV-xurgapena, ehundura, oxigenoaren iragazpenarekiko erresistentzia edo energia islada propietate zehatzak lortzeko.
Plastikozko xaflaren estrusio-ondoko prozesu arrunta termokonformazioa da, non xafla biguna arte (plastikoa) berotzen den eta molde baten bidez forma berri batean eratzen da. Hutsa erabiltzen denean, hau hutsean sortzea bezala deskribatu ohi da. Orientazioa (hau da, moldera marraztu beharreko xaflaren gaitasuna/densitatea eskuragarria, normalean 1 eta 36 hazbete arteko sakoneran alda daitekeena) oso garrantzitsua da eta plastiko gehienen konformazio-ziklo-denboretan asko eragiten du.
Hodi-estrusioa
Estrusiozko hodiak, hala nola PVCzko hodiak, putz egindako filmaren estrusioan erabiltzen diren trokelen oso antzekoak erabiliz fabrikatzen dira. Pinaren bidez barne barrunbeetan presio positiboa aplika daiteke, edo kanpoko diametroari presio negatiboa aplika daiteke huts-neurgailu bat erabiliz, azken dimentsio zuzenak ziurtatzeko. Lumen edo zulo gehigarriak sar daitezke trokelari barne-mandrilo egokiak gehituz.
Boston Matthews Medical Estrusio Linea
Geruza anitzeko hodien aplikazioak automobilgintzaren, iturgintzaren eta berokuntzaren industrian eta ontzien industrian ere presente daude.
Estrusioa gainditzea
Jacketing-en estrusioak plastikozko kanpoko geruza bat lehendik dagoen alanbre edo kable batean aplikatzea ahalbidetzen du. Hau da hariak isolatzeko prozesu tipikoa.
Alanbre baten gainean estaltzeko bi erreminta mota ezberdin daude, hodiak (edo jacketing) eta presioa egiteko. Jacketing tresnetan, polimeroaren urtuak ez du barneko alanbrea ukitzen hilaren ezpainen aurretik arte. Presio-tresnetan, urtuak barruko alanbrearekin kontaktuan jartzen du hilaren ezpainetara iritsi baino askoz lehenago; hau presio altuan egiten da urtuaren atxikimendu ona bermatzeko. Geruza berriaren eta lehendik dagoen alanbrearen artean kontaktu edo atxikimendu intimoa behar bada, presio-tresnak erabiltzen dira. Atxikimendua nahi/beharrezkoa ez bada, jacketing tresnak erabiltzen dira.
Koextrusioa
Koextrusioa material geruza anitzen estrusioa da aldi berean. Estrusio-mota honek bi estrusore edo gehiago erabiltzen ditu urtzeko eta plastiko likatsu ezberdinen bolumetria etengabea emateko estrusio-buru bakarrera (troquela), materialak nahi den moduan estruituko dituena. Teknologia hau goian azaldutako edozein prozesutan erabiltzen da (pelikula, gainjaketa, hodiak, xafla). Geruzen lodiera materialak entregatzen dituzten banakako estrusoreen abiadura eta tamaina erlatiboen arabera kontrolatzen dira.
5:5 "Estutu" kosmetikoko hodiaren koestrusioa
Mundu errealeko eszenatoki askotan, polimero bakar batek ezin ditu aplikazio baten eskakizun guztiak bete. Estrusio konposatuak nahastutako material bat estrusioa ahalbidetzen du, baina koestrusioak material bereiziak geruza ezberdin gisa mantentzen ditu estrusioaren produktuan, eta horrela propietate desberdinak dituzten materialen kokapen egokia ahalbidetzen du, hala nola oxigenoaren iragazkortasuna, indarra, zurruntasuna eta higadura erresistentzia.
Estrusiozko estaldura
Estrusiozko estaldura puztu edo funditutako filmaren prozesu bat erabiltzen da geruza gehigarri bat lehendik dagoen paperezko, paperezko edo pelikula baten gainean estaltzeko. Esaterako, prozesu hau paperaren ezaugarriak hobetzeko erabil daiteke, polietilenoz estaliz, urarekiko erresistenteagoa izan dadin. Estrusiozko geruza itsasgarri gisa ere erabil daiteke beste bi material elkartzeko. Tetrapak prozesu honen adibide komertziala da.
EXTRUSIO KONPOSATUAK
Konposaketa-estrusioa polimero bat edo gehiago gehigarriekin nahasten dituen prozesu bat da, plastikozko konposatuak emateko. Elikagaiak pelletak, hautsak eta/edo likidoak izan daitezke, baina produktua pellet moduan egon ohi da, plastikoa osatzeko beste prozesu batzuetan erabiltzeko, hala nola estrusioa eta injekzio-moldeaketa. Estrusio tradizionalarekin gertatzen den bezala, makinen tamaina aukera zabala dago aplikazioaren eta nahi den errendimenduaren arabera. Estrusio tradizionalean torloju bakarreko edo biko estrusoreak erabil daitezkeen arren, konposaketa-estrusioan nahasketa egokiaren beharrak derrigorrezkoak egiten ditu torloju bikoitzeko estrusoreak.
EXTRUDERO MOTAK
Torloju biko estrusoreen bi azpimota daude: birakariak eta birakariak. Nomenklatura honek torloju bakoitzak bestearekin alderatuta biratzen duen norabide erlatiboari egiten dio erreferentzia. Ko-rotazio moduan, bi torlojuak erlojuaren orratzen noranzkoan edo erlojuaren noranzkoan biratzen dira; kontrako errotazioan, torloju batek erlojuaren orratzen noranzkoan biratzen du bestea, berriz, erlojuaren norantzan. Frogatuta dago, sekzio-eremu jakin baterako eta gainjartze-maila baterako (arte-sare), abiadura axiala eta nahasketa-maila handiagoak direla estrusore biki birakarietan. Hala ere, presioaren pilaketa handiagoa da kontrako errotazio-estrusoreetan. Torlojuaren diseinua modularra da normalean, garraiatzeko eta nahasteko hainbat elementu ardatzetan antolatzen direlako prozesu aldaketa edo osagai indibidualak ordezkatzeko bizkor konfiguratzeko, higadura edo kalte korrosiboengatik. Makinen tamainak 12 mm-tik 380 mm-rainokoak dira
ABANTAILAK
Estrusioaren abantaila handi bat hodiak bezalako profilak edozein luzerako egin daitezkeela da. Materiala nahikoa malgua bada, hodiak luzera luzean egin daitezke bobina batean kiribilduz ere. Beste abantaila bat gomazko zigilua barne akoplagailu integratua duten hodien estrusioa da.
Argitalpenaren ordua: 2022-02-25
