مشخصات دستگاه اکستروژن ورق پی وی سی: راهنمای کامل مشخصات فنی

درک مشخصات دستگاه اکستروژن ورق پی وی سی برای تولیدکنندگانی که تجهیزاتی را انتخاب می کنند که با اهداف تولید و نیازهای مواد مطابقت دارد ضروری است. تولید ورق پلی وینیل کلراید به دلیل حساسیت حرارتی PVC، ویسکوزیته وابسته به برش و نیاز به پراکندگی دقیق افزودنی، اساساً با اکستروژن پلی الفین متفاوت است. این راهنما مشخصات حیاتی را - از هندسه پیچ دوقلو مخروطی گرفته تا طراحی منیفولد - که یک خط اکستروژن ورق PVC را تعریف می‌کند، تجزیه می‌کند.

پلی وینیل کلرید سفت و سخت نیازمند گشتاور بالا در سرعت های پایین پیچ است، در حالی که فرمولاسیون فوم نیاز به سیستم های تزریق و اختلاط گاز تخصصی دارد. تفاوت بین یک خط خوب کالیبره شده و خطی که ورق ناسازگار تولید می کند اغلب به مشخصات به ظاهر جزئی مربوط می شود: نسبت L/D، تعداد ناحیه دما، محدوده تنظیم لبه قالب و قطر رول کلندر. برای یک دید کلی تر از نحوه قرار گرفتن پی وی سی در چشم انداز بزرگتر پیکربندی ماشین اکستروژن ورق در خانواده های مواد، منبع والد زمینه مقایسه ای را فراهم می کند.

مشخصات دستگاه اکستروژن ورق پی وی سی: اجزای اصلی

اکسترودر دو پیچ مخروطی

تقریباً تمام خطوط اکستروژن پی وی سی صلب به جای طرح های تک پیچ رایج در تولید پلی الفین، به یک اکسترودر دو پیچ مخروطی متکی هستند. هندسه مخروطی - که در آن قطر پیچ از تغذیه تا تخلیه کاهش می یابد - دو مزیت کلیدی دارد: دهانه تغذیه بزرگتر برای مخلوط پودر PVC با چگالی بالا، و افزایش تدریجی برش که به آرامی رزین را بدون گرم شدن بیش از حد ذوب می کند. این بسیار مهم است زیرا پی وی سی در دمای بالاتر از 210 درجه سانتیگراد شروع به تخریب می کند و اسید هیدروکلریک آزاد می کند که به تجهیزات آسیب می رساند و محصول نهایی را تغییر رنگ می دهد.

نسبت L/D پیچ برای اکسترودرهای پی وی سی دو مارپیچ مخروطی معمولاً از 18:1 تا 26:1 است که در ریشه پیچ اندازه گیری می شود. L/D کوتاهتر در مقایسه با ماشینهای تک پیچ نشان دهنده نیاز انرژی ذوب کمتر PVC و حساسیت حرارتی بالاتر است. طبقه بندی PVC با ارزش K مستقیماً بر انتخاب پیچ تأثیر می گذارد - مقادیر K پایین تر (K-57 تا K-60) مربوط به رزین های با وزن مولکولی پایین تر است که به راحتی پردازش می شوند اما ورقه های سفت تری تولید می کنند، در حالی که مقادیر K بالاتر (K-65 تا K-70) مقاومت در برابر ضربه بهتری را ایجاد می کنند اما به گشتاور بیشتر و زمان ماندگاری بیشتری نیاز دارند.

سیستم های درایو مشخصات مهم دیگری را نشان می دهند. اکسترودرهای PVC به گشتاور بالایی در سرعت های پیچ نسبتاً پایین نیاز دارند - معمولاً 15 تا 60 دور در دقیقه برای تولید ورق، در مقایسه با 100 تا 300 دور در دقیقه برای خطوط تک پیچ پلی پروپیلن. درجه‌بندی گشتاور بین 6 تا 15 نیوتن متر بر سانتی‌متر مکعب گشتاور خاص است، با ماشین‌های پیشرفته‌تر که می‌توانند ترکیبات PVC پر شده (بارهای کربنات کلسیم بالای 30 قسمت در صد رزین) را بدون افزایش سرعت پردازش کنند.

پیکربندی Die و Calender

طراحی قالب PVC از یک اصل منیفولد آویز کت پیروی می کند، اما با تغییرات خاصی برای کنترل ویسکوزیته بالای مواد و رفتار نازک شدن برشی. منیفولد باید زمان ماندگاری ثابتی را در کل عرض قالب حفظ کند - معمولاً 0.8 تا 2.0 متر برای خطوط استاندارد ورق - برای جلوگیری از تخریب حرارتی در لبه‌هایی که مسیرهای جریان طولانی‌تر هستند. میله‌های محدودکننده (که به آن میله‌های چوکر نیز می‌گویند) تجهیزات استاندارد در قالب‌های ورق PVC هستند که به اپراتورها اجازه می‌دهند توزیع جریان را در عرض بدون دست زدن به لبه‌های قالب تنظیم کنند.

انعطاف پذیری لبه قالب برای PVC بیشتر از سایر پلیمرها اهمیت دارد. از آنجایی که فرمولاسیون PVC سفت و سخت در محتوای نرم کننده و بارگیری پرکننده به طور قابل توجهی متفاوت است، یک قالب با دهانه های لبه قابل تنظیم از 0.4 میلی متر تا 6.0 میلی متر تطبیق پذیری را برای رسیدگی به همه چیز از فیلم های نازک نازک گرفته تا ورق های ضخیم درجه بندی ساختمانی فراهم می کند. طرح‌های لب فلکس با تنظیم پیچ و مهره جداگانه در فواصل 25 تا 50 میلی‌متری امکان تنظیم دقیق یکنواختی ضخامت تا تلورانس‌های 3±% را فراهم می‌کنند.

در پایین دست، پشته تقویم ورق پی وی سی هم عملکرد خنک کننده و هم عملیات تکمیل سطح را انجام می دهد. برخلاف پشته های سه رول عمودی مورد استفاده برای پلی اولفین ها، خطوط PVC اغلب از پیکربندی های چهار رول 'F' یا 'L' استفاده می کنند که سطح تماس خنک کننده بیشتر و کنترل بهتری بر براقیت ورق را فراهم می کند. قطر رول معمولاً بین 250 تا 450 میلی‌متر است و رول‌های بزرگ‌تر انتقال حرارت را بهبود می‌بخشند و انحراف را کاهش می‌دهند تحت فشارهای بالای نیپ مورد نیاز برای ورق پی وی سی صلب. دمای رول به طور مستقل کنترل می شود، معمولا روغن در گردش به جای آب، با نقطه تنظیم بین 60 درجه سانتیگراد و 180 درجه سانتیگراد بسته به فرمولاسیون و پوشش سطح مورد نظر.

پارامترهای پردازش برای پی وی سی سخت

پروفیل های دمای پردازش PVC از یک رمپ به دقت کنترل شده از خوراک تا قالب پیروی می کنند. دمای منطقه بشکه معمولاً از 150 تا 160 درجه سانتیگراد در گلوگاه تغذیه شروع می شود (برای جلوگیری از ذوب شدن و پل زدن زودرس)، تا 170 تا 185 درجه سانتیگراد در ناحیه فشرده سازی افزایش می یابد و در قسمت اندازه گیری به 180 تا 195 درجه سانتیگراد می رسد. مناطق آداپتور و قالب کمی بالاتر نگه داشته می شوند - معمولاً 185 تا 200 درجه سانتیگراد - تا یکنواختی مذاب حفظ شود زیرا مواد در عرض قالب پخش می شوند. بیش از 210 درجه سانتیگراد در هر نقطه خطر تخریب را به همراه دارد که به صورت زردی، چشم ماهی یا حتی لکه های سیاه در موارد شدید ظاهر می شود.

سرعت و توان مارپیچ یک رابطه معکوس با کیفیت مذاب ایجاد می کند. اجرای یک اکسترودر دو مارپیچ مخروطی در RPM بالاتر خروجی را افزایش می دهد اما گرمای برشی بیشتری تولید می کند و مذاب را به آستانه تخریب نزدیک می کند. برای ورق پی وی سی سفت و سخت، نرخ تولید معمولی از 150 کیلوگرم در ساعت برای خطوط با عرض 600 میلی متر تا 1200 کیلوگرم در ساعت برای خطوط صنعتی با عرض 2000 میلی متر متغیر است. سرعت خط اکستروژن PVC در پایین دست باید دقیقاً با توان مطابقت داشته باشد - سرعت رول کششی 2 تا 15 متر در دقیقه استاندارد است، با ورق های نازکتر که سریعتر از مواد ضخیم ساخت و ساز کار می کنند.

تهویه خلاء مشخصات منحصر به فرد PVC و سایر پلیمرهای رطوبت گیر یا گاز زدایی را نشان می دهد. یک بخش بشکه هواکش متصل به پمپ خلاء، رطوبت و اجزای فرار را از مذاب قبل از رسیدن به قالب حذف می کند و از ایجاد حباب و نقص سطح در ورق تمام شده جلوگیری می کند. سطوح خلاء 500 تا 700 میلی‌متر جیوه معمولی است، و محل دریچه - معمولاً در حدود 60 تا 70 درصد طول پیچ از تغذیه - در جایی قرار می‌گیرد که مذاب به اندازه کافی پلاستیکی شده است تا یک آب بند ایجاد کند اما هنوز وارد مرحله اندازه‌گیری نهایی نشده است.

فوم پی وی سی در مقابل تجهیزات پی وی سی سخت

مشخصات تجهیزات هنگام مقایسه تولید ورق فوم پی وی سی با تولید ورق پی وی سی صلب به طور قابل توجهی متفاوت است. خطوط فوم به یک اکسترودر دوم (پیکربندی پشت سر هم) یا یک اکسترودر فوم تک مرحله ای تخصصی با قابلیت تزریق گاز نیاز دارند. عوامل دمنده شیمیایی - معمولاً آزودی کربن آمید (ADC) - معمولاً از قبل با ترکیب PVC مخلوط می شوند و توسط دمای مذاب فعال می شوند، در حالی که فرآیندهای کف کردن فیزیکی گازهای بی اثر (نیتروژن یا دی اکسید کربن) را مستقیماً تحت فشار به بشکه تزریق می کنند.

برای مقایسه فنی دقیق خواص مواد، ساختار سلول و کاربردهای نهایی، تجزیه کامل را بررسی کنید ورق فوم رایگان پی وی سی در مقابل سیستم های تولید پی وی سی صلب.

طراحی پیچ برای فوم پی وی سی از چندین جنبه کلیدی با فرمولاسیون سفت و سخت متفاوت است. بخش اندازه گیری باید دارای عناصر اختلاط باشد - معمولاً میکسرهای Maddock یا آناناس - تا قبل از خارج شدن از قالب، عامل دمنده را به طور همگن در سراسر مذاب توزیع کند. نسبت تراکم کمتر است (معمولا 2:1 تا 2.5:1 در مقایسه با 3:1 تا 4:1 برای سفت و سخت) برای جلوگیری از ایجاد کف زودرس در داخل بشکه. طول قالب برای ورق فوم کوتاه‌تر است و به مواد اجازه می‌دهد بلافاصله پس از خروج منبسط شوند، و شکاف‌های قالب به نسبت کوچک‌تر هستند زیرا فوم بسته به چگالی هدف 1.5 برابر تا 4 برابر منبسط می‌شود.

پیکربندی تقویم نیز متفاوت است. ورق فوم پی وی سی اغلب بر روی پشته های چند رول با روکش های رول نرم تر خنک می شود تا از لکه دار شدن سطح ساختار سلولی منبسط شده جلوگیری شود و فاصله بین رول ها باید دقیقاً تنظیم شود تا ضخامت نهایی را بدون خرد کردن سلول های فوم کنترل کند. برخی از ورق‌های فوم با چگالی بالا روی پشته‌های تقویم معمولی پردازش می‌شوند، اما فرمول‌های با چگالی کم (زیر 0.6 گرم بر سانتی‌متر مکعب) معمولاً از سیستم‌های کشنده تسمه به جای رول‌های سخت استفاده می‌کنند.

مشخصات عملکرد و داده های خروجی

هنگام ارزیابی مشخصات دستگاه اکستروژن ورق پی وی سی، سازندگان باید بر روی چندین معیار عملکرد کلیدی تمرکز کنند. نرخ خروجی به ازای هر متر عرض قالب، مقایسه نرمال‌شده‌ای را بین ماشین‌های با اندازه‌های مختلف فراهم می‌کند - یک خط دو پیچ مخروطی شکل که به خوبی طراحی شده است، معمولاً بسته به فرمول و ضخامت ورق، بین 400 تا 600 کیلوگرم در ساعت در هر متر عرض قالب برای PVC سفت و سخت ارائه می‌کند.

محدوده ضخامت و تحمل، تطبیق پذیری دستگاه را مشخص می کند. خطوط استاندارد ورق پی وی سی سفت و سخت با ضخامت های 0.2 میلی متر (گیج نازک) تا 20 میلی متر (گیج سنگین)، با خطوط تخصصی که قادر به تولید ورق تا ضخامت 50 میلی متر برای کاربردهای ساختمانی و صنعتی هستند. تحمل ضخامت 3± تا 5±% برای تجهیزات استاندارد معمول است، با خطوط برتر که از طریق سیستم‌های کنترل گیج حلقه بسته با استفاده از سنسورهای بتا یا مادون قرمز به 2±% می‌رسند.

بهره وری انرژی به یک ویژگی مهم تبدیل شده است. اکسترودرهای PVC مدرن با درایوهای بردار AC و بشکه های عایق معمولاً 0.25 تا 0.45 کیلووات ساعت به ازای هر کیلوگرم PVC سفت و سخت فرآوری شده مصرف می کنند. خطوط فوم به دلیل چگالی کمتر، انرژی کمتری به ازای هر کیلوگرم محصول نهایی مصرف می‌کنند، اما سیستم‌های تزریق و اختلاط گاز، بارهای انگلی را اضافه می‌کنند. برای دیدگاهی در مورد چگونگی مقایسه مصرف انرژی PVC با سایر ترموپلاستیک ها، مقایسه اکستروژن ورق Pvc Pet بر مبادله بین این دو ماده ورق پرکاربرد تأکید می کند.

مشخصات اضافی که باید در نظر گرفته شوند عبارتند از: تعداد ناحیه بشکه (6 تا 10 ناحیه برای ماشین های دو پیچ مخروطی)، محدوده عرض قالب، حداکثر نیروی پشته رول، محدوده سرعت کشنده، دقت برش، و سطح یکپارچگی اتوماسیون (نوع PLC، ظرفیت ذخیره سازی دستور پخت، قابلیت نظارت از راه دور).

سوالات متداول

تفاوت بین اکسترودرهای دو مارپیچ مخروطی و موازی برای ورق پی وی سی چیست؟

اکسترودرهای دو مارپیچ مخروطی دارای پیچ هایی هستند که در طول خود مخروطی می شوند و دهانه تغذیه بزرگتر و ورودی حجمی بالاتر را ایجاد می کنند - ایده آل برای فرمولاسیون پودر PVC. ماشین‌های دو مارپیچ موازی دارای پیچ‌هایی با قطر ثابت هستند و ویژگی‌های خودپاک‌شوندگی بهتری را ارائه می‌دهند، که باعث می‌شود آنها را برای ترکیب و تولید مستربچ ترجیح دهند. به طور خاص برای اکستروژن ورق، طرح های مخروطی به دلیل تغذیه برتر آنها از مخلوط های خشک PVC با چگالی کم، غالب هستند.

مقدار K PVC چگونه بر مشخصات دستگاه اکستروژن تأثیر می گذارد؟

مقدار K وزن مولکولی و ویسکوزیته رزین PVC را نشان می دهد. مقادیر K پایین تر (K-55 تا K-62) ورق های سفت تر و آسان تری تولید می کنند و می توانند در ماشین هایی با گشتاور کمتر کار کنند. مقادیر K بالاتر (K-65 تا K-75) مقاومت در برابر ضربه و هواپذیری بهتری را ارائه می دهد، اما به گشتاور بالاتر، زمان ماند طولانی تر و کنترل دما دقیق تر نیاز دارد. بیشتر PVC درجه ورق در محدوده K-57 تا K-68 قرار می گیرد.

علت زردی در اکستروژن ورق پی وی سی چیست؟

زرد شدن معمولاً در نتیجه تخریب حرارتی ناشی از دمای مذاب بیش از حد، زمان ماندگاری بیش از حد طولانی یا تثبیت کننده حرارتی ناکافی در فرمول ایجاد می شود. علل دیگر عبارتند از فرسودگی پیچ ها که باعث برش بیش از حد می شود، نقاط مرده در قالب یا آداپتور، و پروفایل نامناسب دمای بشکه. راه حل معمولاً شامل کاهش دمای پردازش، بررسی سایش مکانیکی و تأیید غلظت تثبیت کننده در ماده خام است.

آیا یک خط اکستروژن PVC می تواند هم ورق سفت و هم فوم تولید کند؟

بله، اما فقط با تغییرات خاص. یک پیکربندی اکسترودر پشت سر هم یا یک اکسترودر منفرد با قابلیت فوم با تزریق گاز برای تولید فوم مورد نیاز است. قالب باید با هر دو فرمول سازگار باشد - که معمولاً به معنای طراحی لب خمیده با شکاف قابل تنظیم است - و پشته تقویم نیاز به تنظیم فشار رول در محدوده وسیعی دارد. بسته‌های صفحه با تغییر سریع و عناصر پیچی قابل تطبیق نیز تعویض مواد را تسهیل می‌کنند، اگرچه خطوط اختصاصی به طور مداوم کیفیت بهتر و زمان کار بالاتر را برای هر نوع محصول ارائه می‌کنند.