صنایع تولیدی پلیمر پیشگام خراسان

تولید کننده کامپاندهای پلیمری

ما اغلب در مورد حوادث آتش سوزی ویرانگر در ساختمان ها یا کارخانه ها می شنویم که منجر به از دست دادن اموال، جان انسان ها و سایر خسارت های دارایی می شود. در بررسی های بعدی می شنویم که تلفات ناشی از اتصال کوتاه سیم های برق معیوب بوده است. این یک واقعیت است که عایق هادی های الکتریکی با گذشت زمان خراب می شود و نیاز به جایگزینی با محدودیت زمانی دارد. در بسیاری از مواقع، خود سیم های اصلی می توانند عایق کمتری داشته باشند و اگرچه ممکن است در آزمایش های کوتاه مدت مقاومت کنند، اما در نهایت طول عمر عایق را کاهش می دهند. بنابراین، وظیفه همه افراد ذیربط – تولیدکنندگان سیم و کابل، پیمانکاران برق و مشتری نهایی است که اطمینان حاصل کنند که کابل‌ها، باید بلحاظ الزامات کیفیت استاندارد در انتهای تولید پردازش شوند. تولید کابل‌های باکیفیت به نوبه خود به نوع تجهیزات مناسبی که برای تولید کابل‌ها استفاده می‌شود بستگی دارد. عایق قلب کابل است و کیفیت خوب عایق با استفاده از فناوری های اکستروژن مناسب و نوع مناسب اکسترودر بدست می آید.

تاریخچه اکستروژن

مفهوم اکستروژن برای اولین بار در سال 1797 توسط جوزف براماح مطرح شد. او یک دستگاه پرس پیستونی دستی برای تولید لوله سربی بدون درز ساخت. در سال 1845 اولین ثبت اختراع برای یک اکسترودر برای پردازش مواد ترموپلاستیک به Bewley و Brouman اعطا شد که با دست کار می کرد و تا سال 1855 به وسیله مکانیکی – اعمال ترد گوتاپرشا با فرآیند اکستروژن تبدیل شد. در سال 1851، برای اولین بار هادی های مسی با گوتاپرشا (ماده لاستیکی مانند) به عنوان اولین کابل زیردریایی پوشانده شد. اکسترودرهای گرم شده با بخار بین سال های 1920-1930، بسیاری از رزین های ترموپلاستیک جدید ساخته شدند. در سال 1935، اولین اکسترودر ترموپلاستیک توسط Paul Troester ساخته شد. در سال 1939، Troester اولین اکسترودر را با گرمایش الکتریکی، خنک کننده هوا، کنترل خودکار دما، سیلندر سخت شده با نیترید و یک پیچ با L/D 10:1 توسعه داد.

اجزای یک اکسترودر

برای درک فرآیند اکستروژن، لازم است برخی از جنبه های اساسی ساخت اکسترودر و ایده پشت آن را بدانید. یک اکسترودر از مجموعه ای از مارپیچ و سیلندر تشکیل شده است. مارپیچ با فاصله ی بسیار کم، مثلاً بین 0.2 میلی متر تا 0.3 میلی متر، در داخل سیلندر نصب می شود. مارپیچ ها و سیلندر های امروزی با تلورانس کمتر از 0.2 میلی متر ساخته می شوند.

ترکیبی که وارد اکسترودر می شود از طریق منطقه تغذیه، منطقه انتقال و منطقه اندازه گیری منتقل می شود. در منطقه تغذیه، مواد نرم می شوند و با اعمال دما و فشار، شکل پلاستیکی به خود می گیرند. مواد پلاستیکی شده به سمت جلو به منطقه اختلاط یا جویدن – انتقال و در نهایت منطقه اندازه گیری منتقل می شود. در منطقه تغذیه، عمق کانال مارپیچ عمیق برش داده می شود. مواد در این منطقه با گرمایش خارجی گرم می شوند.

نسبت حجم در ناحیه اندازه گیری و ناحیه تغذیه به عنوان نسبت تراکم نامیده می شود. علاوه بر این، نسبت تراکم برای موادی مانند لاستیک با ویسکوز بالا و مواد برشی بالا مانند LSZH کمتر است. دو پارامتری که اندازه اکسترودر را توصیف می کنند، قطر و نسبت L/D هستند. نسبت L/D معمولی برای XLPE/PVC 24:1 و برای لاستیک 15:1 است.

هدف اکسترودر تبدیل گرانول جامد یا هر شکل دیگر به مذاب همگن و پمپاژ مذاب با سرعت ثابت و کنترل شده از طریق قالب شکل دهی است که به همراه نوک آن در قسمت متقاطع ثابت می شود. انواع مختلف فرآیند اکستروژن بر اساس نیاز به کار گرفته می شود.

انواع اکستروژن

اکستروژن فشاری

اکستروژن فشاری زمانی استفاده می شود که بخواهد فضاهای خالی بینابینی در طراحی کابل را پر کند. هدف این است که اطمینان حاصل شود که پلیمر مذاب به شکاف بین رشته های چیده شده وارد می شود.

نازل به خوبی در پشت لبه های قالب قرار گرفته است و استفاده از نازل بدون بستر ترجیح داده می شود. این تنظیم به اکسترود مذاب اجازه می دهد تا به شکاف های کابل وارد شود و در نتیجه فشاری بر روی هسته گذاشته شده وارد شود. قطر قالب معمولاً با قطر کابل تمام شده برابر است. فاصله انتهای قالب تا لبه نازل را فضای صمغی می نامند و معمولاً بین 2 تا 3 میلی متر است.

اکستروژن لوله ای (شلنگی)

تکنیک لوله سازی از مواد کمتری نسبت به تکنیک فشار استفاده می کند و همچنین کابلی با انعطاف پذیری بیشتری را ارائه می دهد. هدف از این تکنیک، قرار دادن هسته در داخل یک لوله است. نازل در همان صفحه قالب قرار می گیرد و به طور کلی ترجیح داده می شود از نازل بدون بستر استفاده شود، اما برای برخی از کاربردها، بستر روی نازل به خوبی کار می کند.

رشته ها از درون قالب عبور می کند و نوک آن با سرعتی بالاتر از مواد اکسترود شده از درون قالب عبور می کند. این باعث می شود که مذاب کشیده شده و به سمت هسته کابل کشیده شود. درجه ازدیاد طول به عنوان نسبت کشش به پایین اندازه گیری می شود. نسبت تعادل کششی 1 تضمین می کند که غلاف به طور یکنواخت کشیده می شود.

روش نیمه فشاری

این یک روش نیمه راه است که گاهی اوقات اکستروژن نیمه فشاری با تکنیکی شبیه به لوله گذاری نامیده می شود. نازل در این روش کمی به سمت لبه های قالب قرار می گیرد اما نه به اندازه تکنیک فشار واقعی.

اگرچه این تکنیک مانند تکنیک فشار، هسته چیده شده را پر نمی کند، اما تضمین می کند که لوله به طور محکم هسته گذاشته شده را می گیرد.

طراحی ابزار و انتخاب ابزار

طراحی ابزار یکی از ویژگی های مهمی است که کیفیت عایق یا روکش را تعیین می کند. ابزارها باید طوری طراحی شوند که جریان روان را بدون امکان ایست مواد امکان پذیر کنند. رویکردهای متفاوتی برای این کار وجود دارد، اما رویکرد صنایع سوپرمک هند، داشتن یک رویکرد زاویه ثابت و مستقیم است که نتایج عالی به دست می‌دهد.

انتخاب نازل

انتخاب نازل به سطح کیفی اتخاذ شده در ساخت بستگی دارد. فاصله نازل بر اساس نوع هادی یا کابل نصب شده تعیین می شود. فاصله های معمولی از 0.3 میلی متر تا 1.0 میلی متر بسته به هادی و کابل نصب شده است. همچنین باید اطمینان حاصل شود که سطح نازل عاری از فرورفتگی، لبه های تیز و دارای روکش آینه ای باشد. این به جریان صاف اکسترود کمک می کند.

انتخاب قالب

یکی از پارامترهای مهم در انتخاب قالب، رابطه انبساط خطی و دمایی ترکیب مورد استفاده است. از مفاهیم نسبت کشش پایین و همچنین تعادل کششی برای انتخاب اندازه مناسب و دقیق قالب برای دستیابی به کیفیت پرداخت استفاده می شود.

Draw Down Ratio

این معمولاً هنگام انجام اکستروژن لوله ای استفاده می شود که در آن کابل سریعتر از خروج مواد اکسترود شده از قالب حرکت می کند. از این رو، مذاب به سمت پایین کشیده می شود.

نسبت کشش به سطح مقطعی است که از طریق آن ترکیب به سطح مقطع پوشش نهایی اکسترود می شود.

B= DDR

D = قطر قالب

Dt = قطر نازل

Dc = قطر کابل نهایی

D2 = قطر هسته نهایی

 نسبت تعادل

برای اطمینان از اینکه جهت گیری (کشش به پایین) ترکیب به طور یکنواخت روی ضخامت روکش کابل انجام می شود، مفهوم نسبت تعادل کششی توسعه داده شد. می توان نشان داد که در حالت ایده آل، نسبت قطر نازل و قالب باید با قطر نسبت کابل و هسته و DBR برابر با 1 باشد.

K1 = DBR

D = قطر قالب

Dt = قطر نازل

Dc = قطر کابل نهایی

D2 = قطر هسته نهایی

از معادلات DDR و DBR می توان اندازه قالب را محاسبه کرد

مقادیر معمولی DDR و DBR – مقادیر زیر فقط برای راهنمایی هستند. برگه اطلاعات تامین کننده مواد راه درستی برای به دست آوردن DDR و DBR مناسب است.

مزایای استفاده از DDR و DBR

·        انتخاب درست ابزار منجر به کیفیت خوب محصول می شود.

·        مصرف مواد را می توان با دقت بسیار بیشتری کنترل کرد.

·        سرعت خط بالاتر- بهره وری بالاتر

·        سطح بالایی صاف می شود.

·        خروج از مرکز و بیضی بسیار بهتر است

·        تقریبی وجود ندارد و ابعاد طبق محاسبات است

·        هزینه کمتر تولید

·        به مشتری می توان بهتر توضیح داد که چگونه کنترل فرآیند توسط یک سیستم مناسب انجام می شود

·        تکرار سفارشات

·        انتخاب نامناسب ابزار و کیفیت بد ابزار منجر به نقص در عایق یا روکش می شود.

·        این پارامتر در عملکرد کابل ها بسیار حیاتی است.

انواع مارپیچ

ü     پیچ اندازه گیری پایه – پیچ پی وی سی سه ناحیه ای ساده

ü     Maddock Mixing – Maddock Mixing Zone اضافه شده و برای PE- Higher L/D استفاده می شود

ü     اختلاط پین – پین برشی – اختلاط توزیعی

ü     تسکین فشرده سازی – برای L/D بالا 34:1 استفاده می شود

ü     پیچ تهویه – هر سه ناحیه در مرحله اول، سپس ناحیه هواکش و فشرده سازی مجدد و اندازه گیری

ü     پیچ مانع – دو کانال – Melt و Barrier – مانع اجازه نمی دهد هیچ ذوب نشده به سمت جلو حرکت کند.

مارپیچ قلب اکسترودر است و برای ارائه پلیمر کاملا ذوب شده و خروجی مناسب طراحی شده است.

انتخاب اکسترودر صحیح

یک رویکرد ساده و ارزشمند این است که برای تصمیم گیری در مورد نیاز، به دنبال بیانیه خروجی در مقابل اندازه اکسترودر از یک یا چند تامین کننده اکسترودر باشید. پارامترهای مهم دیگری که باید در انتخاب یک اکسترودر در نظر گرفته شوند عبارتند از: نیروی مورد نیاز اسب بخار، اندازه اکسترودر، نسبت L/D و طراحی پیچ. انتخاب جعبه دنده کاهش دهنده، گیربکس تراست، و درایو و PLC نیز بسیار قابل توجه است. علاوه بر این، ویژگی هایی مانند – گرمایش و سرمایش کارآمد سیلندر، انتخاب سیستم کنترل دما و موارد دیگر مانند کنترل پنل و غیره و خطوط اکستروژن فعال IIOT (اینترنت صنعتی اشیا) نیز در انتخاب نقش کلیدی دارند.

نتیجه

ویژگی طول عمر کابل ها با استفاده از فرآیند اکستروژن مناسب و انواع مناسب اکسترودرها بهبود می یابد. اکنون انتخاب پیچ مناسب و طراحی به خوبی اثبات شده آن و نسبت L/D به تولید بهترین محصول با بهترین خروجی و کیفیت کمک می کند.

ما روش‌های احتمالی انتخاب ابزار را شرح داده‌ایم، که بر اساس تجربه ما است، اما سازندگان مختلف کابل از قوانین سرانگشتی خود در انتخاب پیروی می‌کنند. انتخاب ابزار کمک زیادی به کیفیت کابل می کند. بسیاری از مواقع، نقص در عایق به دلیل ابزار نادرست است. با سیستم کنترل مناسب و سیستم های PLC، داشتن و ایجاد پارامترهای پردازش مناسب بسته به ترکیب مورد استفاده مهم است.

با نیاز به سرعت بالا، برنامه های کاربردی خاص و خطوط کابل HV، پارامترهای فرآیند باید با بالاترین درجه دقت و دقت کنترل شوند. عوامل کلیدی موثر بر عملکرد کابل ها به پارامترهای فرآیند مربوط می شود. در چند سال اخیر، تاکید زیادی بر استفاده از مشخصات فرآیند صحیح شده است و مشتریان خواهان دقت و دقت بیشتر و بیشتری هستند. همچنین باید درک کرد که تجهیزات صحیح و مشخصات فرآیند پایان کار نیست و باید توسط تیمی آموزش دیده و با تجربه و اصول اولیه اکستروژن اجرا شود. اکستروژن یک هنر است و بنابراین باید در هنگام ساخت کابل یا هر پروفیل دیگری از آن استفاده کرد.

در نهایت، چک لیست صحیح برای عملکرد اکسترودرها باید همیشه دنبال شود. برای حل مشکلات مربوط به اکستروژن باید روش مناسبی اتخاذ شود.