Αρχές εργασίας ενός εξωθητή
Οι αρχές λειτουργίας του μπορούν να αναλυθούν στα ακόλουθα βασικά βήματα:
1. Μεταφορά υλικού και προ{1}}επεξεργασία
Το σύστημα τροφοδοσίας του εξωθητή αποτελείται συνήθως από μια χοάνη και μια βίδα. Υλικά (όπως πλαστικά σφαιρίδια, ενώσεις καουτσούκ ή συστατικά τροφίμων) χύνονται πρώτα στη χοάνη και στη συνέχεια μεταφέρονται στη ζώνη θέρμανσης μέσω της περιστροφής της βίδας. Τα σχέδια βιδών χωρίζονται σε δύο κατηγορίες: μονή-βίδα και διπλή-βίδα. Η δομή με μία-βίδα είναι απλή και κατάλληλη για την επεξεργασία των περισσότερων πλαστικών γενικής χρήσης. ο σχεδιασμός διπλής-βίδας, που χρησιμοποιεί συνδυασμούς αντίθετων-περιστρεφόμενων ή συν-βιδών, ενισχύει την ανάμειξη υλικών και τα αποτελέσματα πλαστικοποίησης, καθιστώντας τη συχνά χρήση για την επεξεργασία υλικών με υψηλή πλήρωση, υψηλού ιξώδους{11} ή ευαίσθητης στη θερμότητα.
2. Θέρμανση και Τήξη
Μόλις το υλικό εισέλθει στη ζώνη θέρμανσης, μεταβαίνει σταδιακά από τη στερεά κατάσταση σε μια τετηγμένη κατάσταση μέσω της συνδυασμένης δράσης εξωτερικών θερμαντικών ταινιών (χρησιμοποιώντας ηλεκτρική θέρμανση ή θέρμανση λαδιού) και της θερμότητας διάτμησης που παράγεται από την περιστροφή του κοχλία. Η ζώνη θέρμανσης χωρίζεται συνήθως σε πολλαπλά ελεγχόμενα τμήματα-της θερμοκρασίας, με τη θερμοκρασία σε κάθε τμήμα να ρυθμίζεται με ακρίβεια ανάλογα με το σημείο τήξης του υλικού, τις ιδιότητες ροής και τις συγκεκριμένες απαιτήσεις διεργασίας. Για παράδειγμα, η θερμοκρασία επεξεργασίας για το πολυαιθυλένιο (PE) κυμαίνεται γενικά από 160 βαθμούς έως 230 βαθμούς, ενώ το πολυπροπυλένιο (PP) απαιτεί υψηλότερες θερμοκρασίες (200 βαθμούς έως 280 βαθμούς). Η ακρίβεια του ελέγχου θερμοκρασίας επηρεάζει άμεσα την ποιότητα του εξωθημένου προϊόντος. οι πολύ υψηλές θερμοκρασίες μπορεί να οδηγήσουν σε υποβάθμιση του υλικού, ενώ οι πολύ χαμηλές θερμοκρασίες μπορεί να οδηγήσουν σε ανεπαρκή πλαστικοποίηση.
3. Πλαστικοποίηση και Ανάμιξη
Καθοδηγούμενο από την περιστροφή και την ώθηση προς τα εμπρός της βίδας, το τηγμένο υλικό υφίσταται μια πολύπλοκη διαδικασία ροής μέσα στα κανάλια της βίδας, που περιλαμβάνει στοιχεία διαμήκους, εγκάρσιας και περιφερειακής ροής. Αυτά τα μοτίβα ροής αλληλεπιδρούν για να εξασφαλίσουν ότι το υλικό αναμειγνύεται επιμελώς και ομογενοποιείται, ενώ ταυτόχρονα αποβάλλει παγιδευμένα αέρια και πτητικές ουσίες. Η γεωμετρική διαμόρφωση της βίδας-συμπεριλαμβανομένων παραμέτρων όπως το βήμα, το πλάτος πτήσης και το βάθος καναλιού-έχει σημαντικό αντίκτυπο στην αποτελεσματικότητα της διαδικασίας πλαστικοποίησης. Για παράδειγμα, ένας σταδιακός-σχεδιασμός βίδας μετάβασης-ενδείκνυται-για μη-μη κρυσταλλικά πλαστικά (όπως PS και ABS), ενώ ένας ξαφνικός-σχεδιασμός βίδας μετάβασης είναι πιο κατάλληλος για κρυσταλλικά πλαστικά (όπως PE και PP).
4. Μέτρηση και Παραγωγή Πίεσης
Καθώς το υλικό διέρχεται από το τμήμα μέτρησης της βίδας, το βάθος του καναλιού της βίδας μειώνεται σταδιακά. Αυτό αυξάνει την αναλογία συμπίεσης που εφαρμόζεται από τη βίδα στο υλικό, δημιουργώντας και διατηρώντας έτσι μια σταθερή πίεση. Αυτή η διαδικασία διασφαλίζει την ομοιομορφία της ροής του εξωθημένου υλικού, αποτρέποντας έτσι τις αποκλίσεις διαστάσεων του προϊόντος που προκαλούνται από διακυμάνσεις πίεσης. Το μήκος και ο λόγος συμπίεσης του τμήματος μέτρησης πρέπει να σχεδιάζονται βέλτιστα με βάση τα χαρακτηριστικά του υλικού και τις ειδικές απαιτήσεις του εξωθημένου προϊόντος.
5. Εξώθηση και Διαμόρφωση
Υπό πίεση, το τηγμένο υλικό εξωθείται μέσω της κεφαλής της μήτρας (καλούπι). Ο σχεδιασμός της κεφαλής μήτρας καθορίζει το σχήμα της διατομής του εξωθημένου προϊόντος (π.χ. σωλήνες, φύλλα, μεμβράνες, προφίλ, κ.λπ.). Το εσωτερικό της κεφαλής της μήτρας τυπικά περιλαμβάνει εξαρτήματα όπως ένα διαχωριστικό ροής, έναν πυρήνα και έναν δακτύλιο μήτρας, τα οποία χρησιμεύουν για την ομοιόμορφη κατανομή του υλικού και τη διαμόρφωση του επιθυμητού σχήματος. Μετά την εξώθηση, το υλικό στερεοποιείται γρήγορα καθώς περνά μέσα από μια συσκευή ψύξης (όπως ένα λουτρό νερού ή ένα σύστημα ψύξης αέρα-). Τέλος, μια συσκευή ανάσυρσης-απενεργοποίησης (όπως περιέλιξη ή κόφτης) εκτελεί την εργασία κοπής ή περιέλιξης του τελικού μήκους-.
6. Έλεγχος και Αυτοματισμός
Οι σύγχρονοι εξωθητές είναι ευρέως εξοπλισμένοι με συστήματα ελέγχου PLC ικανά για-παρακολούθηση σε πραγματικό χρόνο και προσαρμογή βασικών παραμέτρων-όπως θερμοκρασία, πίεση και ταχύτητα βίδας-για να διασφαλιστεί η σταθερότητα της διαδικασίας παραγωγής και η συνέπεια του προϊόντος. Ορισμένα μοντέλα προηγμένης-ενσωματώνουν επίσης δυνατότητες απομακρυσμένης παρακολούθησης και διάγνωσης σφαλμάτων, βελτιώνοντας περαιτέρω την απόδοση παραγωγής και την αξιοπιστία του εξοπλισμού.
