اکستروژن لوله پلاستیکی یک فرآیند تولیدی است که برای تولید لوله ها و لوله های توخالی از مواد پلاستیکی استفاده می شود. این فرآیند به طور گسترده در صنایع اعم از لوله کشی و آبیاری گرفته تا وسایل پزشکی و اجزای خودرو مورد استفاده قرار می گیرد. این تکنیک شامل ذوب شدن مواد پلاستیکی خام ، وادار کردن آنها از طریق یک قالب شکل ، و سپس خنک کردن و جامد کردن مواد برای تشکیل یک لوله مداوم با یک مقطع ثابت است.
در این مقاله ، مراحل مختلف ، تجهیزات ، مواد و ملاحظاتی را که برای فرآیند اکستروژن لوله پلاستیکی بسیار مهم است ، بررسی خواهیم کرد. با درک هر مرحله از این روش تولید ، دانش کاملی در مورد چگونگی ایجاد لوله ها و لوله های پلاستیکی ، کاربردهای آنها و عوامل مؤثر بر کیفیت آنها کسب خواهید کرد.
اجزای اصلی فرآیند اکستروژن لوله پلاستیکی
فرآیند اکستروژن لوله پلاستیکی را می توان به چندین مؤلفه اساسی تقسیم کرد. هر مرحله نقش مهمی در اطمینان از کیفیت ، دوام و دقت بعدی محصول نهایی دارد.
1. انتخاب مواد اولیه
اولین قدم در فرآیند اکستروژن لوله پلاستیکی ، انتخاب مواد اولیه مناسب است. پلیمرهای متداول ترموپلاستیک مورد استفاده در اکستروژن لوله شامل موارد زیر است:
پلی وینیل کلرید (PVC): به دلیل دوام و مقرون به صرفه بودن آن برای لوله کشی ، لوله های الکتریکی و لوله های پزشکی استفاده می شود.
پلی اتیلن (PE): به دلیل انعطاف پذیری ، مقاومت شیمیایی و مناسب بودن لوله های آب و خطوط گاز شناخته شده است.
پلی پروپیلن (PP): سبک و مقاوم در برابر گرما ، که اغلب برای کاربردهای صنعتی استفاده می شود.
پلی اورتان ترموپلاستیک (TPU): برای خاصیت خاصیت ارتجاعی و سایش آن ، که معمولاً در لوله های پزشکی استفاده می شود ، ارزش دارد.
نایلون: برای استحکام مکانیکی و مقاومت در برابر سایش در برنامه های کاربردی ترجیح داده می شود.
انتخاب مواد به کاربرد مورد نظر ، شرایط عملیاتی (دما ، فشار و غیره) و الزامات نظارتی بستگی دارد.
2. تغذیه مواد اولیه
پس از انتخاب مواد اولیه ، آن را به صورت گلوله ، گرانول یا پودر در قیف اکسترودر تغذیه می شود. مواد افزودنی مانند رنگ ، تثبیت کننده اشعه ماوراء بنفش یا پلاستیک سازها نیز ممکن است در این مرحله معرفی شوند تا خصوصیات مواد را تقویت کنند.
این قیف تأمین مداوم مواد به سیستم اکستروژن را تضمین می کند و از وقفه در هنگام تولید جلوگیری می کند. حفظ تغذیه مداوم برای دستیابی به ابعاد لوله یکنواخت بسیار مهم است.
3. ذوب و همگن سازی
ماده اولیه وارد بشکه اکسترودر می شود ، جایی که در معرض گرما و نیروهای برشی مکانیکی تولید شده توسط یک پیچ چرخان قرار می گیرد. عملکردهای اصلی این مرحله عبارتند از:
ذوب مواد پلاستیکی برای تبدیل آن به یک مایع چسبناک.
مخلوط کردن و همگن کردن ذوب برای اطمینان از توزیع یکنواخت مواد افزودنی و از بین بردن حباب های هوا یا ناسازگاری.
بشکه حاوی چندین منطقه گرمایشی با کنترل دمای دقیق برای تسهیل ذوب تدریجی بدون گرمای بیش از حد یا تحقیر مواد است. طراحی پیچ در اینجا نقش مهمی ایفا می کند - اغلب به سه بخش تقسیم می شود:
منطقه خوراک: گرانول های جامد را به سمت بخش گرم شده حرکت می دهد.
منطقه فشرده سازی: فشار را برای ذوب شدن مواد و از بین بردن هوای به دام افتاده اعمال می کند.
منطقه اندازه گیری: جریان مداوم مواد مذاب را به سمت قالب تضمین می کند.
4. شکل دادن از طریق قالب
پس از ذوب و همگن سازی ، پلاستیک مذاب از طریق قالب سفارشی طراحی شده است که شکل و اندازه مقطع لوله را تعیین می کند. هندسه قالب با دقت مهندسی شده است تا ضمن حفظ ضخامت دیواره یکنواخت و دقت ابعادی ، لوله های توخالی ایجاد کند.
برای لوله ها یا لوله های توخالی ، از یک ماندل یا پین در داخل قالب استفاده می شود تا حفره داخلی لوله ایجاد شود. برای اطمینان از غلظت بین دیوارهای داخلی و بیرونی ، موقعیت ماندل باید دقیقاً کنترل شود.
5. خنک کننده و جامد سازی
از آنجا که لوله اکسترود شده از قالب خارج می شود ، هنوز در حالت مذاب قرار دارد و نیاز به خنک کننده سریع دارد تا به شکل نهایی آن محکم شود. این خنک کننده به طور معمول با استفاده از حمام های آب یا سیستم های خاموش هوا انجام می شود:
خنک کننده آب: لوله اکسترود شده از یک سری مخازن پر از آب یا اسپری هایی عبور می کند که دمای آن را به طور یکنواخت کاهش می دهد.
خنک کننده هوا: از دمنده یا فن ها برای خنک کردن موادی که در معرض آب حساس هستند استفاده می شود.
خنک کننده باید با دقت کنترل شود تا از پیچ و تاب ، انقباض ناهموار یا تنش های داخلی در داخل لوله جلوگیری شود.
6. کالیبراسیون و اندازه
پس از خنک شدن ، لوله از یک ایستگاه کالیبراسیون عبور می کند که در آن اندازه گیری تحمل دقیق بعدی است. سیستم های کالیبراسیون خلاء معمولاً برای این منظور استفاده می شوند:
لوله اکسترود شده به یک محفظه خلاء کشیده می شود که در آن با یک آستین یا قالب اندازه مطابقت دارد.
خلاء ضمن حفظ یکپارچگی ساختاری ، ابعاد بیرونی مداوم را تضمین می کند.
این مرحله برای دستیابی به لوله های با کیفیت بالا که مطابق با استانداردهای صنعت برای گرد بودن ، ضخامت دیواره و قوام قطر هستند بسیار مهم است.
7. کشیدن و حمل و نقل
برای حفظ تولید مداوم ، یک سیستم کشیدن (که به عنوان یک حمل و نقل نیز شناخته می شود) به آرامی لوله اکسترود شده را در امتداد خط تولید با سرعت ثابت ترسیم می کند. نیروی کشش باید با دقت تنظیم شود تا از کشش یا تغییر شکل لوله در طول تولید جلوگیری شود.
8. برش و پایان
مرحله آخر شامل برش لوله اکسترود شده در طول مورد نظر با استفاده از تجهیزات برش تخصصی مانند اره یا برش های دوار است. عملیات نهایی اضافی ممکن است شامل موارد زیر باشد:
چاپ یا برچسب زدن برای اهداف شناسایی.
بازرسی های با کیفیت برای تشخیص نقص مانند ترک ها ، حفره ها یا انحراف ابعادی.
بسته بندی برای ذخیره سازی یا حمل و نقل.
عوامل مؤثر بر کیفیت اکستروژن لوله پلاستیکی
چندین عامل می توانند بر کیفیت لوله های پلاستیکی اکسترود شده تأثیر بگذارند:
خواص مواد: ویسکوزیته ذوب پلیمر ، پایداری حرارتی و سازگاری با مواد افزودنی بر عملکرد فرآیند تأثیر می گذارد.
کنترل دما: گرمایش دقیق باعث ذوب مداوم بدون تخریب می شود.
طراحی قالب: یک قالب به خوبی مهندسی نقص هایی مانند ضخامت دیواره ناهموار یا زبری سطح را به حداقل می رساند.
سرعت اکستروژن: سرعت بیش از حد می تواند منجر به نقصی مانند شکستگی ذوب یا ابعاد متناقض شود.
راندمان خنک کننده: خنک کننده سریع اما یکنواخت از پیچ و تاب یا تنش های داخلی جلوگیری می کند.
کاربردهای لوله های پلاستیکی اکسترود شده
لوله های پلاستیکی تولید شده از طریق اکستروژن در صنایع بی شماری استفاده می شود:
ساخت و ساز: لوله کشی ، لوله های الکتریکی ، سیستم های زهکشی.
فرآیند اکستروژن لوله پلاستیکی یک روش تولید همه کاره است که تولید لوله های توخالی با کیفیت بالا را برای کاربردهای متنوع امکان پذیر می کند. با درک هر مرحله - از انتخاب مواد اولیه تا پایان نهایی - مأمورین می توانند فرآیندهای خود را برای تولید محصولات با دوام و دقیق که مطابق با استانداردهای صنعت هستند ، بهینه کنند.
