जब प्लास्टिक पाइप बाहर निकालने की बात आती है, तो इन 11 बुनियादी सिद्धांतों का पालन किया जाना चाहिए!

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01  Mयांत्रिक सिद्धांत

एक्सट्रूज़न का मूल तंत्र बहुत सरल है - एक स्क्रू बैरल में घूमता है और प्लास्टिक को आगे की ओर धकेलता है। पेंच वास्तव में एक झुकी हुई सतह या ढलान है, जो केंद्रीय परत के चारों ओर होती है। इसका उद्देश्य अधिक प्रतिरोध पर काबू पाने के लिए दबाव बढ़ाना है। एक के लिएएक्सट्रूडर, तीन प्रकार के प्रतिरोध हैं जिन्हें दूर करने की आवश्यकता है: बैरल की दीवार के खिलाफ ठोस कणों (फ़ीड) का घर्षण और स्क्रू (फ़ीड ज़ोन) के पहले कुछ क्रांतियों के दौरान उनका आपसी घर्षण; बैरल की दीवार पर पिघल का आसंजन; और जैसे-जैसे इसे आगे बढ़ाया जाता है, इसके भीतर मौजूद लॉजिस्टिक प्रतिरोध पिघलता जाता है।

न्यूटन ने एक बार समझाया था कि यदि कोई वस्तु किसी निश्चित दिशा में नहीं चलती है, तो उस वस्तु पर लगने वाला बल उसी दिशा में संतुलित होता है। एक पेंच अक्षीय दिशा में नहीं चलता है, हालांकि यह परिधि के पास पार्श्व और तेजी से घूम सकता है। इसलिए, पेंच पर अक्षीय बल संतुलित होता है, और यदि यह प्लास्टिक के पिघलने पर आगे की ओर बड़ा जोर लगाता है तो यह वस्तु पर भी उतना ही पीछे की ओर जोर लगाता है। इस मामले में, यह जो जोर लगाता है वह इनलेट के पीछे वाले बेयरिंग पर होता है - थ्रस्ट बेयरिंग।

अधिकांश सिंगल स्क्रू दाहिने हाथ के धागे होते हैं, जैसे लकड़ी के काम और मशीनरी में उपयोग किए जाने वाले स्क्रू और बोल्ट। यदि पीछे से देखा जाए, तो वे प्रति-घूर्णन कर रहे हैं क्योंकि वे जितना संभव हो सके बैरल से बाहर निकलने की कोशिश कर रहे हैं। कुछ मेंट्विन-स्क्रू एक्सट्रूडर, दोनों स्क्रू पीछे की ओर घूमते हैं और दोनों बैरल में एक-दूसरे को पार करते हैं, इसलिए एक को दाएं हाथ का और दूसरे को बाएं हाथ का होना चाहिए। अन्य बंद जुड़वां स्क्रू में, दोनों स्क्रू एक ही दिशा में घूमते हैं और इसलिए उनका अभिविन्यास समान होना चाहिए। हालाँकि, किसी भी स्थिति में थ्रस्ट बियरिंग होते हैं जो पिछड़े बल को अवशोषित करते हैं और न्यूटन का सिद्धांत अभी भी लागू होता है।

02 थर्मल सिद्धांत

एक्सट्रूडेबल प्लास्टिक थर्मोप्लास्टिक्स हैं - गर्म होने पर वे पिघल जाते हैं और ठंडा होने पर फिर से जम जाते हैं। प्लास्टिक को पिघलाने के लिए ऊष्मा कहाँ से आती है? फ़ीड प्रीहीटिंग और बैरल/मोल्ड हीटर एक भूमिका निभा सकते हैं और स्टार्ट-अप में महत्वपूर्ण हैं, लेकिन मोटर इनपुट ऊर्जा - बैरल में उत्पन्न घर्षण गर्मी जब मोटर चिपचिपे पिघल के प्रतिरोध के खिलाफ स्क्रू को घुमाती है - छोटे सिस्टम, कम गति वाले स्क्रू, उच्च पिघल तापमान वाले प्लास्टिक और एक्सट्रूज़न कोटिंग अनुप्रयोगों को छोड़कर सभी प्लास्टिक के लिए सबसे महत्वपूर्ण गर्मी स्रोत है।

अन्य सभी ऑपरेशनों के लिए, यह पहचानना महत्वपूर्ण है कि बैरल हीटर ऑपरेशन में गर्मी का मुख्य स्रोत नहीं है, और इसलिए एक्सट्रूज़न में हमारी अपेक्षा से छोटी भूमिका निभाता है (सिद्धांत 11 देखें)। पिछला बैरल तापमान अभी भी महत्वपूर्ण हो सकता है क्योंकि यह फ़ीड में जुड़ाव या ठोस पदार्थों के परिवहन की दर को प्रभावित करता है। डाई और मोल्ड का तापमान आम तौर पर वांछित पिघला हुआ तापमान या उसके करीब होना चाहिए, जब तक कि उनका उपयोग किसी विशिष्ट उद्देश्य जैसे वार्निशिंग, द्रव वितरण या दबाव नियंत्रण के लिए नहीं किया जाता है।

03  मंदी सिद्धांत

अधिकांश मेंमुद्रास्फीति की दर मशीन, मोटर की गति को समायोजित करके स्क्रू की गति को बदला जाता है। मोटर आमतौर पर लगभग 1750 आरपीएम की पूरी गति से घूमती है, लेकिन एक्सट्रूडर स्क्रू के लिए यह बहुत तेज़ है। यदि यह इतनी तेज गति से घूमता है, तो बहुत अधिक घर्षण गर्मी उत्पन्न होती है और एक सजातीय, अच्छी तरह से मिश्रित पिघल तैयार करने के लिए प्लास्टिक का अवधारण समय बहुत कम होता है। विशिष्ट कमी अनुपात 10:1 और 20:1 के बीच हैं। पहला चरण या तो गियर या पुली सेट हो सकता है, लेकिन दूसरे चरण में सभी गियर होते हैं और स्क्रू अंतिम बड़े गियर के केंद्र में स्थित होता है।

कुछ धीमी गति से चलने वाली मशीनों में (जैसेयूपीवीसी के लिए जुड़वां पेंच) मंदी के 3 चरण हो सकते हैं और अधिकतम गति 30आरपीएम या उससे कम (60:1 का अनुपात) हो सकती है। दूसरे छोर पर, मिश्रण के लिए उपयोग किए जाने वाले कुछ बहुत लंबे ट्विन स्क्रू 600rpm या इससे तेज गति से चल सकते हैं और इसलिए बहुत कम मंदी दर के साथ-साथ बहुत अधिक गहरी शीतलन की आवश्यकता होती है।

कभी-कभी मंदी की दर कार्य से गलत तरीके से मेल खाती है - उपयोग करने के लिए बहुत अधिक ऊर्जा होगी - और मोटर और अधिकतम गति को बदलने के पहले मंदी चरण के बीच एक चरखी ब्लॉक जोड़ना संभव है। यह या तो स्क्रू गति को पिछली सीमा से अधिक बढ़ा देता है या अधिकतम गति को कम कर देता है जिससे सिस्टम अधिकतम गति के अधिक प्रतिशत पर चल पाता है। इससे उपलब्ध ऊर्जा बढ़ेगी, एम्परेज कम होगा और मोटर समस्याओं से बचा जा सकेगा। दोनों ही मामलों में, सामग्री और उसकी शीतलन आवश्यकताओं के आधार पर आउटपुट बढ़ सकता है।

04  शीतलक में फ़ीड

एक्सट्रूज़न एक मोटर - कभी-कभी हीटर - से ठंडे प्लास्टिक में ऊर्जा का स्थानांतरण है, जिससे इसे ठोस से पिघल में परिवर्तित किया जाता है। इनपुट फ़ीड फ़ीड क्षेत्र में बैरल और स्क्रू सतहों की तुलना में ठंडा है। हालाँकि, फ़ीड ज़ोन में बैरल की सतह लगभग हमेशा प्लास्टिक पिघलने की सीमा से ऊपर होती है। इसे फ़ीड कणों के संपर्क से ठंडा किया जाता है, लेकिन गर्म सामने के छोर से पीछे के छोर तक गर्मी हस्तांतरण और नियंत्रित हीटिंग द्वारा गर्मी बनाए रखी जाती है। रियर हीटर पर स्विच करना तब भी आवश्यक हो सकता है जब फ्रंट एंड की गर्मी चिपचिपे घर्षण के कारण बनी रहती है और किसी कार्ट्रिज हीट इनपुट की आवश्यकता नहीं होती है। सबसे महत्वपूर्ण अपवाद स्लॉट फ़ीड कार्ट्रिज है, लगभग विशेष रूप से एचडीपीई के लिए।

स्क्रू रूट सतह को प्लास्टिक फ़ीड कणों (और कणों के बीच की हवा) द्वारा बैरल दीवार से फ़ीड और एडियाबेटिक द्वारा भी ठंडा किया जाता है। यदि स्क्रू अचानक बंद हो जाता है, तो फ़ीड भी बंद हो जाती है और स्क्रू की सतह फ़ीड क्षेत्र में अधिक गर्म हो जाती है क्योंकि गर्मी गर्म सामने वाले सिरे से पीछे की ओर बढ़ती है। इससे जड़ में कण चिपक सकते हैं या आपस में जुड़ सकते हैं।

05 फ़ीड को बैरल पर चिपका दिया जाता है या स्क्रू पर सरका दिया जाता है

एकल स्क्रू एक्सट्रूडर के चिकने बैरल फ़ीड क्षेत्र में ठोस कण परिवहन को अधिकतम करने के लिए, कणों को बैरल से चिपकना चाहिए और स्क्रू पर स्लाइड करना चाहिए। यदि छर्रे पेंच की जड़ से चिपक जाते हैं, तो उन्हें खींचने के लिए कुछ भी नहीं है; चैनल की मात्रा और ठोस पदार्थों की इनलेट मात्रा कम हो जाती है। जड़ में खराब आसंजन का एक अन्य कारण यह है कि प्लास्टिक यहां थर्मो-संघनित हो सकता है और जैल और इसी तरह के दूषित कणों का उत्पादन कर सकता है, या आउटपुट गति में बदलाव के साथ रुक-रुक कर चिपक सकता है और टूट सकता है।

अधिकांश प्लास्टिक स्वाभाविक रूप से जड़ पर फिसलते हैं क्योंकि जब वे प्रवेश करते हैं तो वे ठंडे होते हैं और घर्षण ने अभी तक जड़ को बैरल की दीवार के समान गर्मी के स्तर तक गर्म नहीं किया है। कुछ सामग्रियों में दूसरों की तुलना में चिपकने की अधिक संभावना होती है: अत्यधिक प्लास्टिकयुक्त पीवीसी, अनाकार पीईटी, और चिपकने वाले गुणों वाले कुछ पॉलीओलेफ़िन सह-पॉलिमर जो अंतिम उपयोग के लिए वांछित होते हैं।

बैरल के लिए, प्लास्टिक का चिपकना आवश्यक है ताकि इसे स्क्रू थ्रेड द्वारा खुरच कर आगे बढ़ाया जा सके। कणों और बैरल के बीच घर्षण का उच्च गुणांक होना चाहिए, जो बदले में पीछे के बैरल के तापमान से काफी प्रभावित होता है। यदि कण चिपकते नहीं हैं, तो वे बस अपनी जगह पर मुड़ जाते हैं और आगे नहीं बढ़ते हैं - यही कारण है कि चिकनी फ़ीड खराब है।

सतह का घर्षण भोजन को प्रभावित करने वाला एकमात्र कारक नहीं है। कई कण कभी भी सिलेंडर या स्क्रू रूट के संपर्क में नहीं आते हैं, इसलिए कणों के अंदर घर्षण और यांत्रिक चिपचिपाहट लिंकेज होना चाहिए।

सतह का घर्षण फ़ीड को प्रभावित करने वाला एकमात्र कारक नहीं है। कई कण बैरल या स्क्रू रूट को कभी नहीं छूते हैं, इसलिए दानेदार के भीतर घर्षण और यांत्रिक और चिपचिपाहट इंटरलॉकिंग होनी चाहिए।

नालीदार सिलेंडर एक विशेष मामला है। ग्रूव फीडिंग क्षेत्र में स्थित है, जो सिलेंडर के बाकी हिस्सों से थर्मली इंसुलेटेड और गहराई से पानी से ठंडा होता है। धागा कणों को खांचे में धकेलता है और अपेक्षाकृत कम दूरी के भीतर उच्च दबाव बनाता है। इससे समान आउटपुट के साथ कम स्क्रू गति के लिए काटने की सहनशीलता बढ़ जाती है, जिसके परिणामस्वरूप सामने के छोर पर उत्पन्न घर्षण गर्मी में कमी आती है और पिघलने का तापमान कम होता है। इसका मतलब यह हो सकता है कि ठंडा करने से ब्लो फिल्म निर्माण लाइनों में तेजी से उत्पादन सीमित हो जाता है। ग्रूव एचडीपीई के लिए विशेष रूप से उपयुक्त है, जो कि पेरफ्लूरिनेटेड प्लास्टिक के अलावा सबसे चिकना सामान्य प्लास्टिक है।

06 सामग्री की उच्चतम लागत

कुछ मामलों में, सामग्री की लागत उत्पादन लागत का 80% हो सकती है - अन्य सभी कारकों के योग से अधिक - विशेष रूप से महत्वपूर्ण गुणवत्ता और पैकेजिंग वाले कुछ उत्पादों को छोड़कर, जैसे मेडिकल कैथेटर। यह सिद्धांत स्वाभाविक रूप से दो निष्कर्षों की ओर ले जाता है: प्रोसेसर को कच्चे माल को बदलने के लिए जितना संभव हो स्क्रैप और कचरे का पुन: उपयोग करना चाहिए, और लक्ष्य मोटाई और उत्पाद समस्याओं से विचलन से बचने के लिए सहनशीलता का सख्ती से पालन करना चाहिए।

07. ऊर्जा लागत अपेक्षाकृत महत्वहीन है

यद्यपि किसी कारखाने का आकर्षण और वास्तविक समस्याएं बढ़ती ऊर्जा लागत के समान स्तर पर हैं, एक एक्सट्रूडर को संचालित करने के लिए आवश्यक ऊर्जा अभी भी कुल उत्पादन लागत का एक छोटा सा हिस्सा है। स्थिति हमेशा ऐसी ही होती है क्योंकि सामग्री की लागत बहुत अधिक होती है, और एक्सट्रूडर एक प्रभावी प्रणाली है। यदि बहुत अधिक ऊर्जा डाली जाती है, तो प्लास्टिक जल्दी ही बहुत गर्म हो जाएगा और ठीक से संसाधित नहीं किया जा सकेगा।

08 स्क्रू के अंत में दबाव बहुत महत्वपूर्ण है

यह दबाव स्क्रू के नीचे की ओर सभी वस्तुओं के प्रतिरोध को दर्शाता है: फ़िल्टर स्क्रीन और संदूषण क्रशर प्लेट, एडाप्टर कन्वेयर पाइप, निश्चित आंदोलनकारी (यदि कोई हो), और स्वयं मोल्ड। यह न केवल इन घटकों की ज्यामिति पर बल्कि सिस्टम में तापमान पर भी निर्भर करता है, जो बदले में राल चिपचिपापन और थ्रूपुट गति को प्रभावित करता है। यह स्क्रू डिज़ाइन पर निर्भर नहीं करता है, सिवाय इसके कि जब यह तापमान, चिपचिपाहट और थ्रूपुट को प्रभावित करता है। सुरक्षा कारणों से, तापमान मापना महत्वपूर्ण है - यदि यह बहुत अधिक है, तो मोल्ड हेड और मोल्ड फट सकता है और आस-पास के कर्मियों या मशीनों को नुकसान पहुंचा सकता है।

दबाव सरगर्मी के लिए फायदेमंद है, खासकर एकल स्क्रू प्रणाली के अंतिम क्षेत्र (मीटरिंग क्षेत्र) में। हालाँकि, उच्च दबाव का मतलब यह भी है कि मोटर को अधिक ऊर्जा उत्पन्न करने की आवश्यकता है - इस प्रकार पिघलने का तापमान अधिक होता है - जो दबाव सीमा को निर्दिष्ट कर सकता है। ट्विन स्क्रू सिस्टम में, दो स्क्रू की इंटरलॉकिंग अधिक प्रभावी स्टिरर होती है, इसलिए इस उद्देश्य के लिए किसी दबाव की आवश्यकता नहीं होती है।

खोखले घटकों का निर्माण करते समय, जैसे कि कोर पोजिशनिंग के लिए ब्रैकेट के साथ स्पाइडर मोल्ड्स का उपयोग करके बनाए गए पाइप, अलग-अलग लॉजिस्टिक्स को पुनः संयोजित करने में मदद करने के लिए मोल्ड के अंदर उच्च दबाव उत्पन्न होना चाहिए। अन्यथा, वेल्डिंग लाइन के साथ उत्पाद कमजोर हो सकता है और उपयोग के दौरान समस्याओं का सामना करना पड़ सकता है।

09 आउटपुट

अंतिम धागे के विस्थापन को सामान्य प्रवाह कहा जाता है, जो केवल पेंच की ज्यामिति, पेंच की गति और पिघल घनत्व पर निर्भर करता है। इसे प्रेशर लॉजिस्टिक्स द्वारा नियंत्रित किया जाता है, जिसमें वास्तव में आउटपुट को कम करने का प्रतिरोध प्रभाव (उच्चतम दबाव द्वारा दर्शाया गया) और बढ़ते आउटपुट के फ़ीड में कोई भी ओवर बाइट प्रभाव शामिल होता है। धागे पर रिसाव किसी भी दिशा में हो सकता है।

प्रत्येक आरपीएम (क्रांति) के आउटपुट की गणना करना भी उपयोगी है, क्योंकि यह एक निश्चित समय पर स्क्रू की पंपिंग क्षमता में किसी भी कमी को दर्शाता है। एक अन्य संबंधित गणना उपयोग किए गए प्रति अश्वशक्ति या किलोवाट का आउटपुट है। यह दक्षता का प्रतिनिधित्व करता है और किसी दिए गए मोटर और ड्राइवर की उत्पादन क्षमता का अनुमान लगा सकता है।

10 श्यानता में कतरनी दर एक प्रमुख भूमिका निभाती है

सभी सामान्य प्लास्टिक में कतरनी बल में कमी की विशेषता होती है, जिसका अर्थ है कि जैसे-जैसे प्लास्टिक तेजी से आगे बढ़ता है, चिपचिपाहट कम हो जाती है। कुछ प्लास्टिक का प्रभाव विशेष रूप से स्पष्ट है। उदाहरण के लिए, जब जोर दोगुना हो जाता है तो कुछ पीवीसी अपने प्रवाह वेग को 10 गुना या उससे अधिक बढ़ा देते हैं। इसके विपरीत, एलएलडीपीई का कतरनी बल बहुत अधिक कम नहीं होता है, और जब अनुमान दोगुना हो जाता है, तो इसका प्रवाह वेग केवल 3 से 4 गुना बढ़ जाता है। कम कतरनी बल कटौती प्रभाव का अर्थ है एक्सट्रूज़न स्थितियों के तहत उच्च चिपचिपाहट, जिसका अर्थ है कि अधिक मोटर शक्ति की आवश्यकता है।

यह समझा सकता है कि एलएलडीपीई एलडीपीई की तुलना में अधिक तापमान पर क्यों संचालित होता है। प्रवाह दर को कतरनी दर के रूप में व्यक्त किया जाता है, जो स्क्रू चैनल में लगभग 100s-1 है, अधिकांश मोल्ड मुंह के आकार में 100 और 100s-1 के बीच है, और धागे और सिलेंडर की दीवार और कुछ छोटे मोल्ड अंतराल के बीच के अंतर में 100s-1 से अधिक है।

पिघला हुआ गुणांक चिपचिपाहट के लिए आमतौर पर इस्तेमाल की जाने वाली माप विधि है, लेकिन यह उलटा है (जैसे कि जोर/प्रवाह दर के बजाय प्रवाह दर/जोर)। दुर्भाग्य से, 10s-1 या उससे कम की कतरनी दर और तेज़ पिघल प्रवाह दर वाले एक्सट्रूडर में इसका माप सही माप मूल्य नहीं हो सकता है।

11 मोटर बैरल के विपरीत है, और बैरल मोटर के विपरीत है

बैरल का नियंत्रण प्रभाव हमेशा अपेक्षा के अनुरूप क्यों नहीं होता, विशेषकर माप क्षेत्र के भीतर? यदि बैरल को गर्म किया जाता है, तो बैरल की दीवार पर सामग्री परत की चिपचिपाहट कम हो जाती है, और मोटर को इस चिकनी बैरल में काम करने के लिए कम ऊर्जा की आवश्यकता होती है। मोटर धारा (एम्पीयर) कम हो जाती है। इसके विपरीत, यदि बैरल ठंडा हो जाता है, तो बैरल की दीवार पर पिघल की चिपचिपाहट बढ़ जाती है, और मोटर को अधिक तीव्रता से घूमना चाहिए, जिससे एम्पीयर संख्या बढ़ जाती है। बैरल से गुजरते समय निकाली गई कुछ गर्मी को मोटर द्वारा वापस भेज दिया जाता है। आमतौर पर, बैरल रेगुलेटर का पिघलने पर प्रभाव पड़ता है, जिसकी हम अपेक्षा करते हैं, लेकिन कहीं भी प्रभाव क्षेत्रीय चर जितना महत्वपूर्ण नहीं है। वास्तव में क्या हुआ है यह समझने के लिए पिघले हुए तापमान को मापना सबसे अच्छा है।

11वां सिद्धांत मोल्ड हेड और मोल्ड पर लागू नहीं होता है, क्योंकि वहां कोई स्क्रू रोटेशन नहीं होता है। इसलिए वहां बाहरी तापमान परिवर्तन अधिक प्रभावी होते हैं। हालाँकि, ये परिवर्तन अंदर से बाहर तक असमान होते हैं, जब तक कि इन्हें एक निश्चित स्टिरर में समान रूप से नहीं हिलाया जाता है, जो पिघले हुए तापमान में बदलाव और सरगर्मी के लिए एक प्रभावी उपकरण है।

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