خط اکستروژن ورق ABS: شیرجه عمیق فنی

انتخاب و پیکربندی دستگاه اکستروژن ورق ABS به بیش از مطابقت قطر بشکه برای خروجی هدف نیاز دارد. آکریلونیتریل بوتادین استایرن یک چالش پردازشی است که ریشه در مورفولوژی دو فازی آن دارد - ذرات لاستیکی پراکنده که چقرمگی ضربه را ایجاد می‌کنند همچنین حساسیت به برشی و تاریخچه حرارتی ایجاد می‌کنند. با فشار دادن دمای مذاب خیلی بالا یا زمان ماندگاری بیش از حد طولانی، فاز بوتادین تحلیل می‌رود و رگه‌های تیره، لکه‌های سطحی و افت شدید در عملکرد ضربه‌ای باقی می‌ماند. این راهنمای فنی تصمیمات سخت افزاری و پارامتری را بررسی می کند که تولید ورق ABS سازگار را از ضایعات جدا می کند. برای اینکه چگونه ABS در چشم انداز وسیع تر از پیکربندی خطوط خاص پلیمری قرار می گیرد، مادر ماشین اکستروژن ورق یک چارچوب مقایسه ای ارائه می دهد. منبع

دستگاه اکستروژن ورق ABS: طراحی پیچ و بشکه

هندسه پیچ برای تولید ورق ABS از چندین جنبه مهم از طرح های متمرکز بر پلی اولفین متفاوت است. ویسکوزیته متوسط ​​مذاب و حساسیت برشی این ماده مستلزم نسبت L/D بین 28:1 و 32:1 است - طول کافی برای ذوب ثابت بدون زمان ماند بیش از حد. نسبت تراکم 2.2:1 تا 2.8:1 تعادل مناسبی را ایجاد می کند: ملایم تر از پیچ های پلی آمید (که 3:1 یا بالاتر کار می کنند) اما به اندازه ای محکم است که مذاب را فشرده کرده و گیر افتادن هوا را از خوراک حذف کند.

پروفیل پیچ اکسترودر ABS معمولاً از یک طرح سه ناحیه ای با بخش انتقالی استفاده می کند که 40 تا 50 درصد از کل طول پرواز را اشغال می کند. این منطقه فشرده‌سازی گسترده، محدوده نرم‌کننده نسبتاً گسترده‌ای از آکریلونیتریل بوتادین استایرن را در خود جای می‌دهد - این ماده مانند پلیمرهای نیمه کریستالی در یک نقطه تیز ذوب نمی‌شود، بنابراین یک رمپ فشرده‌سازی تدریجی از نوسانات فشار و افزایش فشار جلوگیری می‌کند که در غیر این صورت به تغییرات گیج در پایین دست تبدیل می‌شود.

عناصر اختلاط نیاز به مشخصات دقیق دارند. بخش‌های اختلاط به سبک Maddock یا پین‌شده، پراکندگی رنگ را بهبود می‌بخشد و توزیع فاز لاستیکی را همگن می‌کند، که مستقیماً بر ویژگی‌های ورق ABS از جمله قوام ضربه و یکنواختی براقیت سطح تأثیر می‌گذارد. با این حال، عناصر اختلاط تهاجمی برشی موضعی ایجاد می کنند که می تواند ذرات لاستیک را بشکند. پیچ‌های مانع برش کم با انتقال عمق کانال کنترل‌شده به پیکربندی ترجیحی برای خطوط ورق ABS با عرض وسیع تبدیل شده‌اند، به‌ویژه زمانی که در حال اجرا با درجه‌های براق یا از پیش رنگی هستند که در آن عیوب سطح بلافاصله قابل مشاهده است.

ساختار بشکه معمولا دارای آسترهای دو فلزی است که برای خدمات ساینده و خورنده رتبه بندی شده اند. در حالی که ABS به خودی خود خورنده نیست، بسیاری از گریدهای تجاری حاوی مواد افزودنی بازدارنده شعله (هالوژنه یا مبتنی بر فسفر) و کنسانتره های رنگی حاوی دی اکسید تیتانیوم هستند - که هر دو باعث تسریع سایش بشکه در کمپین های تولید پایدار می شوند.

نمایه دما و پنجره پردازش

دمای پردازش ABS یک باند باریک تر از انتظار بسیاری از اپراتورها را اشغال می کند. مناطق بشکه معمولاً از رمپ تدریجی از 190 تا 200 درجه سانتیگراد در گلوگاه تغذیه تا 220 تا 240 درجه سانتیگراد در منطقه اندازه گیری پیروی می کنند. مجموعه آداپتور و قالب کمی داغتر می شوند - معمولاً 225 تا 245 درجه سانتیگراد - برای جلوگیری از یخ زدگی زودرس و حفظ سرعت جریان یکنواخت در عرض کامل قالب.

بیش از 250 درجه سانتیگراد در هر منطقه باعث تخریب حرارتی فاز بوتادین می شود. علائم به سرعت ظاهر می شوند: زردی، رگه های سطحی، و بوی تند مشخصه از تجزیه بوتادین. زیر 200 درجه سانتیگراد در منطقه اندازه گیری، ذوب ناقص می شود و جزایر پلیمری ذوب نشده ایجاد می کند که به صورت لکه های نیمه شفاف یا فرورفتگی های سطحی در ورق تمام شده ظاهر می شوند. پایداری حرارتی ABS ایجاب می‌کند که بیش از حد دما در هنگام راه‌اندازی به حداقل برسد - اغلب پردازنده‌های با تجربه به جای اعمال نقطه‌های تنظیم کامل به طور همزمان، مناطق بشکه را با افزایش 10 درجه افزایش می‌دهند.

رطوبت رزین قبل از ورود به قیف باید زیر 0.05 درصد باقی بماند. اگرچه ABS رطوبت کمتری نسبت به پلی کربنات یا نایلون دارد، رطوبت جذب شده در سطوح بالاتر باعث پخش شدن سطح و کاهش چسبندگی بین ذرات در فاز لاستیکی می شود. خشک کن های رطوبت گیر تنظیم شده روی 80 تا 85 درجه سانتیگراد به مدت سه تا چهار ساعت، خشک کردن مناسبی را برای اکثر گریدهای عمومی و مقاوم در برابر حرارت فراهم می کند. نمرات با ضربه زیاد با جمعیت ذرات لاستیکی بزرگتر ممکن است به زمان ماندگاری طولانی‌تری نیاز داشته باشند.

پردازش ABS به دلیل حساسیت فاز لاستیکی به تخریب برشی نیازمند کنترل حرارتی دقیق است. تولیدکنندگانی که خطوط ورق ABS ساخته شده را با گزینه‌های پیچ کم برش و تنظیم دمای منطقه خاص ارائه می‌دهند، شامل JWELL می‌شوند که پلتفرم ABS آن دارای گرمایش منطقه بشکه مستقل با پایداری ± 1.5 درجه سانتی‌گراد است - یک ویژگی حیاتی برای حفظ براقیت و ثبات ضربه در ورق‌های پهن.

پیکربندی Die، Calender و Cooling

قالب چوب لباسی استاندارد برای کاربردهای قالب ABS است. هندسه منیفولد باید رفتار نازک شدن برشی ماده را در نظر بگیرد - ویسکوزیته ABS تقریباً 30 تا 40 درصد با افزایش ده برابری نرخ برش کاهش می یابد، که به این معنی است که پروفایل کانال جریان که برای PP کار می کند، توزیع ضخامت ناهموار با ABS را ارائه می دهد. قالب های ABS ساخته شده از یک منیفولد کمی مخروطی با نسبت طول زمین به شکاف بالاتر برای تثبیت جریان قبل از خروج مذاب از لبه استفاده می کنند.

قابلیت تنظیم لبه قالب مستقیماً تعیین می کند که اپراتور با چه سرعتی می تواند ورق را در محدوده تحمل سنج قرار دهد. خطوط ورق ABS صنعتی معمولاً 30 تا 50 پیچ لبه قابل تنظیم جداگانه را در عرض وب مشخص می کنند که هر پیچ 0.01 تا 0.02 میلی متر تنظیم دقیق را ارائه می دهد. سیستم‌های کنترل گیج خودکار با استفاده از حسگرهای بتا یا لیزری، حلقه بازخورد را می‌بندند و به طور مداوم موقعیت‌های لبه قالب را اصلاح می‌کنند تا ضخامت هدف را حفظ کنند.

پشته تقویم سه رول اکسترود را دریافت می کند و سطح ورق، گیج و حالت تنش داخلی را ایجاد می کند. دمای رول برای تولید ورق ABS عموماً بین 70 تا 100 درجه سانتیگراد متغیر است - به طور قابل توجهی گرمتر از تنظیمات رول سرد مورد استفاده برای پلی پروپیلن یا PET. این دمای بالا از شوک حرارتی در سطح ورق جلوگیری می کند، که در غیر این صورت باعث ایجاد تنش پسماند و ایجاد تاب خوردگی در طول عملیات بعدی ورق شکل دهی خلاء ABS می شود.

انتخاب نهایی رول مستقیماً به برنامه نهایی متصل می شود. رول های کروم صیقلی آینه ای ورق های براق مناسب برای تزئینات داخلی خودرو و محفظه های لوازم الکترونیکی مصرفی تولید می کنند. رول های مات یا برجسته سطوح کم براق یا بافتی را ارائه می دهد که برای پانل های لوازم خانگی و پوسته چمدان ترجیح داده می شود. اولین رول نیپ در پشته پوششی را حمل می کند که به سطح ورق بالایی منتقل می شود. رول های دوم و سوم در درجه اول سرعت خنک کننده و کنترل کشش را مدیریت می کنند.

یکنواختی خنک کننده در عرض وب برای حفظ صافی غیرقابل مذاکره است. خنک‌سازی ناهموار باعث ایجاد انقباض دیفرانسیل می‌شود که به صورت پیچ‌شدن، موج لبه یا کمان ظاهر می‌شود - نقص‌هایی که در طول شکل‌دهی حرارتی پایین‌دست ترکیب می‌شوند. مدارهای خنک کننده رول داخلی با الگوهای جریان مارپیچی، استخراج گرمای یکنواخت تری را نسبت به طرح های حفر شده، به ویژه در عرض ورق بیش از 1500 میلی متر، فراهم می کنند.

کاربردهای خودرو و لوازم خانگی

تولید ورق ABS به دو بخش صنعتی غالب خدمت می کند که هر کدام مشخصات متمایزی را بر فرآیند اکستروژن تحمیل می کنند. اجزای داخلی خودرو - زیرلایه‌های پانل درها، محفظه‌های دسته ابزار، تزئینات کنسول و روکش‌های ستون - ورق تقاضا با تحمل سنج محکم (معمولاً 0.05 ± میلی‌متر در ضخامت 1.5 تا 3.0 میلی‌متر)، سطوح براقیت ثابت، و خواص مکانیکی که از پیری حرارتی در 100 درجه سانتیگراد یا بیشتر 50 ساعت زنده می‌مانند. نمرات مقاوم در برابر خراش و VOC کم محدودیت‌های پردازش بیشتری را در مورد پراکندگی افزودنی و کنترل مونومر باقی‌مانده اضافه می‌کنند. بررسی دقیق این الزامات خاص خودرو در مقاله همراه در دسترس است اکستروژن ورق پلاستیک Abs.

کاربردهای لوازم خانگی شامل آسترهای یخچال، پانل های کنترل ماشین لباسشویی، سطوح داخلی ماشین ظرفشویی و محفظه لوازم کوچک است. این استفاده‌های نهایی، مقاومت شیمیایی (به مواد شوینده، مواد تمیزکننده و روغن‌های غذایی)، درجه‌بندی اشتعال پذیری (UL 94 V-0 یا 5VA برای محفظه‌ها) و ثبات رنگ را در سرتاسر دسته‌های بزرگ در اولویت قرار می‌دهند. ورق ABS درجه لوازم خانگی اغلب از افزودنی های بازدارنده شعله استفاده می کند که پنجره پردازش را تغییر می دهد - سیستم های هالوژنه تمایل دارند دمای مذاب بهینه را بین 5 تا 10 درجه سانتیگراد کاهش دهند، در حالی که جایگزین های مبتنی بر فسفر ممکن است به افزایش جزئی در دمای قالب برای حفظ یکنواختی جریان نیاز داشته باشند.

ABS در مقابل سایر ترموپلاستیک های مهندسی

مقایسه ABS در برابر ترموپلاستیک های مهندسی آمورف و نیمه کریستالی رقیب موقعیت آن را در چشم انداز پردازش روشن می کند. در برابر HIPS، ABS استحکام ضربه ای و دمای انحراف حرارتی به طور قابل ملاحظه ای بالاتری ارائه می دهد، اما به دلیل فاز لاستیکی به کنترل حرارتی دقیق تری نیاز دارد. در برابر پلی کربنات، ABS هزینه مواد کمتر و پردازش آسان تر (دمای ذوب پایین، حساسیت کمتر به رطوبت) را به قیمت کاهش مقاومت حرارتی و شفافیت نوری ارائه می دهد. در برابر PP، ABS سطح برتر را برای کاربردهای رنگ شده یا تزئین شده و سفتی بالاتر ارائه می دهد، اگرچه پلی پروپیلن در مقاومت شیمیایی و چگالی پیروز می شود.

انتخاب بین این مواد به ندرت به توانایی پردازش بستگی دارد - خطوط اکستروژن مدرن می توانند هر یک از آنها را با پیکربندی های پیچ، قالب و دما مناسب اداره کنند. این تصمیم به الزامات عملکرد نهایی و هزینه کل قطعه بستگی دارد. یک مقایسه جامع از خواص مکانیکی، پنجره‌های پردازش، و مناسب بودن کاربرد در بین این پلیمرها و سایر پلیمرهای درجه ورق ارائه شده است. منبع مقایسه مواد اکستروژن ورق .

محدوده گیج همچنین ABS را از جایگزین ها متمایز می کند. تولید ورق استاندارد ABS 0.4 میلی متر تا 6.0 میلی متر را پوشش می دهد و محدوده 1.0 تا 3.0 میلی متر بالاترین بخش حجم را نشان می دهد. ورق ABS گیج نازک (زیر 0.8 میلی متر) به سرعت های حمل و نقل سریع تر و خنک کننده پاسخگوتر نیاز دارد تا از جهت گیری ناشی از کشش جلوگیری کند که قدرت ضربه عرضی را کاهش می دهد. ورق گیج سنگین (بالاتر از 4.0 میلی‌متر) به نرخ‌های خروجی بالاتر و تماس رول خنک‌کننده طولانی‌تری نیاز دارد تا اطمینان حاصل شود که هسته ورق بدون حفره‌های داخلی یا علائم سینک جامد می‌شود.

سوالات متداول

چه سرعت پیچی برای اکستروژن ورق ABS معمول است؟

سرعت پیچ برای تولید ورق ABS معمولا بین 30 تا 120 دور در دقیقه بسته به قطر پیچ و خروجی هدف متغیر است. پیچ 120 میلی متری معمولاً با سرعت 50 تا 80 دور در دقیقه کار می کند و 400 تا 800 کیلوگرم در ساعت را تولید می کند. سرعت بیش از حد پیچ ​​برش را در فاز بوتادین افزایش می دهد، بنابراین توان عملیاتی بهتر از طریق قطر پیچ بزرگتر یا کانال های اندازه گیری عمیق تر به جای افزایش RPM صرف می شود.

چگونه عرض ورق بر طراحی قالب تاثیر می گذارد؟

ورق های پهن تر به مسیرهای جریان طولانی تری در منیفولد قالب نیاز دارند که افت فشار را افزایش می دهد و زمان ماندگاری را افزایش می دهد. برای عرض ورق بیش از 2000 میلی متر، قالب ها اغلب دارای طرح های چند کاناله منیفولد یا محدود کننده های جریان در نزدیکی مرکز هستند تا پروفیل سرعت را متعادل کنند. رابطه بین طول زمین و نسبت شکاف نیز تغییر می‌کند - قالب‌های وسیع‌تر معمولاً از نسبت طول زمین به شکاف بالاتر برای حفظ پایداری جریان در لبه‌ها استفاده می‌کنند.

آیا ABS را می توان با پلیمرهای دیگر اکسترود کرد؟

هم اکستروژن رایج است. لایه های درپوش ABS/PMMA مقاومت در برابر اشعه ماوراء بنفش و براقیت بالا را برای کاربردهای خارج از منزل ایجاد می کنند. ترکیبات ABS/PC، چقرمگی ضربه را با دمای انحراف حرارتی بالاتر برای قطعات خودروهای زیر کاپوت ترکیب می‌کنند. ساختارهای چند لایه نیاز به تطابق دقیق ویسکوزیته بین لایه‌ها دارند - عدم تطابق بیش از 3:1 در نرخ برش پردازش معمولاً باعث ناپایداری بین لایه‌ها و تشکیل مهره‌های لبه می‌شود.

علت بافت لبه در ورق ABS چیست؟

بافت لبه - یک نوسان ضخامت دوره ای در نزدیکی لبه های ورق - معمولاً از تنظیمات لبه قالبی ناشی می شود که یا خیلی باز یا خیلی محدود در حاشیه های وب هستند، همراه با فشار مذاب ناکافی در ورودی زمین قالب. اقدامات اصلاحی عبارتند از تنظیم بیرونی ترین پیچ های لبه قالب، تأیید دمای یکنواخت بشکه در تمام مناطق، و اطمینان از اینکه پیچ فشار مذاب ثابتی را بدون موج ایجاد می کند.