بثق القالب – عملية بثق البوليمر

بمجرد ذوبان البوليمر وخلطه وضغطه في جهاز بثق، يتم ضخه من خلال قالب بثق للتشكيل المستمر (بعد التبريد والتصلب) إلى منتج نهائي.أكثر أنواع القوالب شيوعًا هي المسطحة والحلقية والمقدمة.تشمل المنتجات المصنوعة عن طريق البثق الأنابيب والأنابيب وطلاء الأسلاك والزجاجات البلاستيكية والأغشية والألواح البلاستيكية والأكياس البلاستيكية وطلاء الورق والرقائق والألياف والألياف والخيوط والأشرطة ومجموعة واسعة من الملفات.

إن قذف البوليمر من خلال القوالب له بعض أوجه التشابه مع قذف المعادن على الساخن. ومع ذلك، هناك أيضًا اختلافات كبيرة.في قذف المعدن يتم دفع المادة للأمام بواسطة مكبس، بينما في قذف البوليمر يتم إمداد المادة بشكل مستمر بواسطة برغي دوار.في قذف المعدن الساخن تتراوح درجات الحرارة من 340 درجة مئوية للمغنيسيوم إلى 1325 درجة مئوية للصلب، وتتراوح الضغوط المقابلة من 35 إلى أكثر من 700 ميجاباسكال.1 5 في قذف البوليمر نادرًا ما تتجاوز درجات الحرارة 350 درجة مئوية، ولا تتجاوز الضغوط عادةً اذهب إلى أعلى بكثير من 50 ميجا باسكال عند طرف المسمار.تم تطوير قذف البوليمرات في الطور الصلب لإنتاج بعض المنتجات عالية القوة. عند درجات الحرارة المنخفضة، يظل الاتجاه الجزيئي المنقول عن طريق إجبار المادة من خلال قالب التشكيل في البثق.إن قذف البوليمر في الحالة الصلبة له أوجه تشابه معينة مع قذف المعادن على البارد.

إن بثق الغشاء المنفوخ هو العملية الأكثر أهمية لإنتاج الأغشية البلاستيكية الرقيقة من البولي إيثيلين. يتم بثق البوليمر المنصهر من خلال قالب حلقي (عادةً ما يكون عبارة عن بناء مغزل حلزوني) لتشكيل أنبوب رقيق الجدران يتم سحبه محوريًا وتوسيعه شعاعيًا في نفس الوقت.في معظم الحالات، تتشكل فقاعة الفيلم المنفوخ عموديًا إلى الأعلى.الحد الأقصى لقطر الفقاعة عادة ما يكون 1.2 – 4 مرات أكبر من قطر القالب.يتم تبريد المادة الساخنة المنصهرة بواسطة تيارات حلقية من الهواء عالي السرعة من حلقات الهواء الخارجية، وأحيانًا أيضًا من موزعي الهواء الداخليين.يمر الفيلم الصلب عبر إطار يضغط على الجزء العلوي من الفقاعة ويتم التقاطه بواسطة بكرات.يتم أيضًا إنتاج أغشية مقذوف مشتركًا مكونة من 3 إلى 8 طبقات (أحيانًا تصل إلى 11) من خلال هذه العملية، لاستخدامها في تغليف المواد الغذائية.

يتضمن بثق الأغشية والألواح المصبوبة قذف البوليمر من خلال قالب بفتحة واسعة (تصل إلى 10 أمتار)، على أسطوانة أو بكرات فولاذية مبردة تعمل على إخماد المادة المنصهرة وتصلبها.يتم تعريف الفيلم عمومًا على أنه منتج أرق من 0.25 مم، في حين أن الصفائح أكثر سمكًا من ذلك. يتم استخدام عملية صب الفيلم من أجل تفاوتات ضيقة جدًا للأغشية الرقيقة، أو للراتنجات منخفضة اللزوجة.معظم القوالب المسطحة تكون ذات فتحات T أو تصميمات شماعات، والتي تحتوي على مشعب لنشر البوليمر المتدفق عبر عرض القالب، متبوعًا في اتجاه مجرى النهر عن طريق الشقوق الضيقة والمفتوحة بالتناوب لإنشاء توزيع التدفق المطلوب وانخفاض الضغط.معظم خطوط الأفلام المصبوبة المصنعة اليوم هي خطوط بثق مشترك، تجمع طبقات من ما يصل إلى سبعة أجهزة بثق في المنتج من خلال قوالب متعددة المتشعبات، أو قوالب متشعبة مفردة بمساعدة كتل التغذية.

في قذف الفيلم، تكون معدلات القص عند شفاه القالب عادةً حوالي 103 ثانية.عندما يتجاوز إجهاد قص الجدار قيمة معينة (عادة 0.14 ميجا باسكال في الأوراق البحثية، وأعلى في الصناعة بمساعدة المواد المضافة)، يفقد سطح البثق لمعانه بسبب ظاهرة كسر ذوبان جلد القرش. يمكن وصف جلد القرش على أنه سلسلة من الحواف مرئية للعين المجردة، عمودي على اتجاه التدفق.

يتضمن بثق الأنابيب والأنابيب ضخ بوليمر منصهر من خلال قالب حلقي، وبعد ذلك يمر المنتج المبثوق، أثناء سحبه، من خلال جهاز قياس فراغ حيث يصل إلى أبعاده النهائية.ويتبع ذلك التبريد بالرش أو الغمر والقطع إلى أطوال ثابتة.يتم تصنيع الأنابيب التي يصل قطرها إلى 2 متر أو أكثر بهذه العملية، وأنابيب بأقطار تتراوح من 10 ملم إلى أقل من 1 ملم.عادة ما تكون القوالب الحلقية ذات تصميم عنكبوتي أو حلزوني.

في عمليات طلاء الأسلاك والكابلات، يتم سحب الأسلاك الفردية أو مجموعات الأسلاك بسرعة عالية جدًا من خلال قالب متقاطع، بزوايا قائمة على محور الطارد.في البثق عالي الضغط، يلتقي البوليمر المصهور بالسلك أو الكابل قبل مخرج القالب، على سبيل المثال عزل الأسلاك الفردية.في عملية البثق ذات الضغط المنخفض، يلتقي المصهور بالكابل بعد خروج القالب، على سبيل المثال تغليف مجموعات الكابلات المعزولة.كثيرًا ما يتم مواجهة معدلات قص عالية جدًا في هذه العملية (تصل إلى 106 ثانية2 1) ويتم استخدام راتنجات منخفضة اللزوجة.

إن عملية بثق الملف هي عملية تصنيع تستخدم للمنتجات ذات المقطع العرضي الثابت.يمكن أن تتراوح هذه الأشكال من الأشكال البسيطة إلى الأشكال المعقدة جدًا ذات الغرف والأصابع المتعددة.تتراوح الأمثلة من قوالب إطارات الصور، إلى تقليم السيارات، إلى حواف أسطح الطاولات، إلى خطوط النوافذ.يتم تصنيف المواد المبثوقة (تقريبًا) على أنها صلبة أو مرنة.يتكون خط بثق القالب النموذجي من جهاز بثق يضخ البوليمر من خلال قالب تشكيل، يليه خزان تحجيم أو معاير، وأحواض تبريد إضافية، وساحب وجهاز قطع.يتطلب تصميم قوالب التشكيل خبرة كبيرة وصبرًا. وقد تم مواجهة قيود الإنتاج في قذف التشكيلات إما بسبب جلد القرش (للمنتجات الرقيقة المنتجة من بوليمرات عالية اللزوجة) أو القدرة على تبريد المنتجات ذات الجدران السميكة.إن بثق أنابيب البوليمر والملفات يشبه البثق الساخن للمعادن لإنتاج أشكال مجوفة مستمرة من الأجسام الشبيهة بالبار.ومع ذلك، فإن النمذجة الرياضية لهذه العمليات للمعادن تعتمد بشكل أساسي على فرضيات التدفق البلاستيكي المرن.

في الغزل المصهور، يتدفق البوليمر المنصهر عبر العديد من الشعيرات الدموية في المغزل (حتى 1000).يتم تسليم البوليمر تحت الضغط بواسطة مضخة تروس لقياس دقيق، بعد المرور عبر مرشح يتبع الطارد.عند الخروج من الشعيرات الدموية، يتم تخفيف الخيوط إلى القطر المطلوب. لإنتاج ألياف رفيعة جدًا، يتم استخدام عملية النفخ بالذوبان.في هذه العملية، يتم توهين Ž bres بواسطة قوة السحب التي تمارسها طائرة نفاثة هواء عالية السرعة.