中空異形押出: プラスチック チューブとパイプの肉厚、公差、破損を実際に制御するもの

マルチキャビティ チューブが仕様から逸脱するのを見たことのあるエンジニアなら誰でも、押し出し成形の難しい部分はプラスチックを穴に押し込むことではないことを知っています。{0}それは何が起こるかをコントロールしている内部ラインが走っている間は見えない空間、そしてその内部。そのキャビティが中空異形押出における問題全体です。これがチューブやマルチルーメン セクションを中実ロッドから分離するものであり、すべての厳しい公差と現場でのあらゆる失敗が始まる場所です。これは、中空セクションがどのように形成されるか、実際に保持できる壁と公差、プロセスが失敗する場所、および金型について学ぶ予定の有能なサプライヤーと見分ける方法についての実用的なガイドです。

中実異形押出では、ダイは 1 つの仕事を行います。それは、溶融物がバレルから出るときに連続した断面を形成することです。-キャビティを導入すると、流れの問題全体が変わります。ピンまたはマンドレルが固定されます内部ダイでは、溶融ポリマーが分割され、ダイの周囲を流れ、下流で再び編み合わされる必要があります。そのニット ラインであるシーム溶接部は、中空プラスチック異形押出成形において最も議論されていない唯一の弱点です。これは、2 つのメルト フロントが理想よりも低い圧力と温度で再結合する領域であり、周囲の壁の強度には決して及ばないためです。--

空白は 2 番目の問題を引き起こします。数百バールの粘稠な溶融物がマンドレルを押している間、マンドレルは位置を保持する必要があり、ピンのたわみは凹凸のある壁として直接現れます。したがって、公差について語る前に、実際の制約を理解してください。中空部分は、その内部を形成するマンドレル-と-の機械的安定性によって決まります。熱可塑性プラスチックがどのように溶解され、成形されるかについての基本から始める場合は、プラスチック押出にはどのようなものがあるのか上流の基本をカバーします。ここでは、中空の特定の障害面に留まります。{0}

すべてのステーションが次のステーションを制約し、早期にハンドオフが失敗すると、下流での修正が回復されなくなります。ペレットは押出機内で溶融して均質化され、その後溶融物はクロスヘッドまたはインライン ダイに入り、そこでマンドレルがボアを形成します。-成形されたまだ溶融しているチューブは真空サイジングタンクに出ます。そこで、ポリマーが最終的な外径を設定するのに十分な柔らかさを保っている間に、校正スリーブと制御された真空によって外壁が基準直径に向かって引っ張られます。冷却が続いて、部品は-線で測定され、マークが付けられ、適切な長さに切断されます。 -溶融物がダイとサイジングの間でどれだけ引き伸ばされるかというドローダウン率は、最終壁における最も静かな手段の 1 つです。同じライン ジオメトリは、共押出中空プロファイルもサポートしています。この場合、2 番目の押出機が、キャビティの形成方法を変更せずに、ボアまたはスキン上に異なる樹脂、たとえばバリア内層、またはバージン スキンの下にリグラインド コアを配置します。

多くの機器の選択について説明したメモ: 高出力のパイプやチューブ ラインは単軸押出機に大きく依存しています。単軸押出機は、よりシンプルでランニングコストが低く、均一なプロファイルでエネルギー効率が高いため、依然として単純な熱可塑性プラスチック パイプやフィルムの主力機械タイプです。たとえ二軸-が充填された硬質 -PVC コンパウンドではより速く成長します (Mordor Intelligence)。これが理由です。通常、連続チューブ用に最適化されたショップは、高充填コンパウンド用に最適化されたショップとは異なります。連続チューブが実際にどのように形成されるかについての形状-と-樹脂の内訳については、次の記事をご覧ください。プラスチックチューブの押出成形で中空製品がどのように形成されるか駅ごとに進みます。各下流ステーションは、前のステーションから渡されたものでのみ機能します。ボアの品質はサイジングタンクではなくダイで決定されます。

これが、ほとんどの絵が陥る罠です。 2 つのチューブは同じ外径を共有できますが、完全に異なる壁分布を持つことができます。1 つは中心にあり、もう 1 つはボアが片側に押し出されています。 OD コールアウトはそれについて何も示しません。同心度は重要であり、圧力チューブが早期に破損するか、カテーテルが正常に曲がるかどうかを決定するのは、直径ではなく同心度です。

 

ここは、チューブ押し出し成形における同心度と肉厚の許容差が図面上で競合し始める場所でもあります。{0}プリントで外径公差、壁公差、同心度の寸法を個別に設定する場合、これら 3 つの制御が衝突します。内表面と外表面の同軸度がすでに外径に対する壁の変化を決定しているため、別の壁公差を上に重ねると、多くの場合、どのプロセスも経済的に達成できないものにパーツが過度に拘束されます。{2}}。これは、ほとんどのサプライヤーが見積もりの​​際に取り上げない変数であり、実際の DFM レビューでは、最初のサンプリングの実行が失敗した後ではなく、工具が切断される前に検出される種類の変数です。

 

測定時: 壁が平らであることをどのようにして知るかという答えは、ライン測定にあります。-精密医療ラインでは、押出機から出たチューブは通常、急冷タンクに入るときに 4 つまたは 8 つの超音波トランスデューサーのリングを通過します。インライン超音波システムは、円周上で 1 秒あたり 2,000 回程度の測定値でサンプルを採取します (GaugeAdvisor)。特に小口径チューブの生死は、配列がどの程度中心に配置されるかによって決まります。最後にカットサンプルをスポットチェックすると、1 つのスライスがどのようなものかを知ることができます。スプール全体で保持される壁を示すものではありません。

数字、漠然とした安心感は誰も助けにならないからです。医療-グレードのマルチ-チューブでは、各ルーメンが独自のマンドレル ピンと独自に調整された空気圧によって保持され、約 ±0.025 mm の外径制御が可能です。-このルーメンあたりの圧力制御により、一方のチャンネルが潰れるのを防ぎ、もう一方のチャンネルは丸い状態を維持します。当社では、この数値をカタログ上の主張ではなく、当社独自のラインからの性能記述として扱います。正直な注意点は、形状-と樹脂-に依存するということです。単純なラウンドの薄肉-高弾性樹脂-は、柔らかい複数のキャビティのセクションよりもはるかにしっかりと保持します。-

マルチルーメン チューブでこれほど厳密な公差を維持することの背後にあるコストの議論は、直感に反するものです。{0}閉ループ壁制御を備えたセルフセンタリング ダイ--は、ライン速度に関係なく壁と同心度を自動的に最適化することで品質 - を向上させるだけでなく、壁厚さの許容範囲を約 0.05 mm 狭め、材料の使用量を最大約 2.5% 削減します (KraussMaffei)。 24 時間 365 日稼動しているラインでは、材料の節約だけで、より優れた工具を数週間で回収できます。しかし、この 2.5% は、特定の直径での連続生産における装置メーカーの数値です - 部品が実際にどれだけ節約できるかは、樹脂の価格、ライン速度、断面の複雑さによって異なります。-、投資回収額の計算は、それらがテーブルに載って初めて現実になります。重要なのはガジェットではありません。それは、より厳格なプロセス管理とより低い単価は同じ投資であり、見積書には決して示されないトレードオフ - ではないということです。

結論: 表面の破壊と壁のドリフトはせん断とインターフェースの問題であり、単純に設定できる設定値ではありません。そのため、修正には順序があるのです。{0}}-

エンジニアが最も恐れている欠陥はすべて金型の出口に存在しており、すべて特定の診断可能な原因があります。シャークスキンは粗くて鱗状の表面です。ポリマーの皮膚が滑ってダイから離れる際に、ダイランドでの過度のせん断によって表面が溶融破壊されます。溶融速度が上昇すると、粗溶融破壊が発生し、押出物全体が歪みます。よだれは、唇に蓄積し、定期的にその部分に縞模様を描く粘着性の蓄積物です。ダイラインはダイランド内部の汚染または損傷によって生じます。ポリマーが弛緩するにつれて押出物がダイの寸法を超えて膨張するダイスウェルは、そもそもサイジングの存在を強制するものです。

 

教科書の構成が不完全であるため、提起する価値のある実際の意見の相違があります。共通しているのは、サメ皮は純粋にプロセスのノブであり、せん断速度を下げるか温度を上げると消えてしまうということです。この研究は、ツーリングにとって重要な点で意見が一致していません。研究では、キャピラリ-レオメーター測定の予測に反して、ダイランドの構成材料自体がLLDPEのメルトフラクチャーに大きな影響を与えることが判明しており、バルクフローだけでなく実際の要因として界面でのポリマー-と-の接着破壊が指摘されています(リサーチゲート）。したがって、温度と速度を最適化しても表面破壊と闘う場合は、ダイの材料とランドの形状が検討事項になります。

 

実際にライン上でどのように動作するかは次のとおりです。数年前の硬質-PVC プロファイルの実行で、温度だけでは解消されないシャークスキン パターンを追跡しました -。ダイ-の温度を約 8 度上げて部分的な改善を得ました。その後、フッ素ポリマー加工助剤を 600 ppm の範囲で添加し、単一のスプール内で表面をきれいにしながら同時にダイのよだれを落としました。この順序は私たちが実行する経験則です。最初に温度とせん断を試し、それが停滞した場合は通常 200～2,000 ppm のポリマー加工助剤を導入し、両方が失敗した場合にのみ金型材料の対話を開始します。-実行中の寸法の不安定性は、ほとんどの場合、壁のドリフトです。これがまさに、前のセクションのインライン測定ループをアラームだけでなくダイに戻す必要がある理由です。-

多くのプログラムではそれが実際の決定事項であるにもかかわらず、ほとんどのガイドはレーンを選択し、プラスチックと金属を並べて配置することは決してありません。メカニズムがまったく異なります。アルミニウムの中空押出成形では、舷窓またはブリッジ ダイを通してビレットを分割し、-マンドレルの周りで再溶接します。これが、アルミニウムの中空部分に構造的なシーム溶接が存在する理由であり、アルミニウム中空押出成形では標準であるように、弱い溶接領域を取り除くために開始時に 500 ～ 1,000 mm 程度のスクラップ ヘッド長が切断される理由です。-プラスチックはキャビティを異なる方法で保持します。マンドレルを通る加圧または吸引による空気の経路により、サイジングと冷却によってボアが潰れるのを防ぎます。

肩をすくめるのではなく、この判断です。-キャビティごとの公差と化学的不活性が仕様を左右する複数のキャビティの流体または配線チャネルの場合、プラスチック中空押し出し成形がこの問題に完全に勝ちます。- アルミニウムは 3 つの小さな穴を独立して制御できません。壁に余裕がありシーム溶接が許容される機械的負荷がかかる構造部材の場合、アルミニウムが正解であり、プラスチックを強制するのは間違いです。中間のケースは、絶縁体である必要がある硬質で寸法的に安定したチャネルであり、硬質 PVC または PC がアルミニウムと真に競合する部分であり、材料の決定は反射ではなく、メートルあたりのコストと組み立て方法で行われるべきです。--。クロスオーバー 1 メートルあたりのコストが正確にどこに該当するかは、キャビティの数、壁の仕様、ランレングスによって異なります。特定の部品についてコストを確定することは、誰かが金型を作成する前に、DFM レビューで最初に検討することです。

樹脂は好みではなく用途に従います。硬質 PVC は建物と排水で大部分を占め、PVC 樹脂消費量全体の大部分を占めます。 PE と PP は圧力および化学ラインを運びます。 PC と ABS は、衝撃強度、透明度、誘電挙動が重要な場合に使用されます。ほとんどのカスタム プラスチック チューブの材料決定では、美観が現れるずっと前に、使用条件、圧力定格、温度、ボアに接触する流体によって樹脂が決定されます。プラスチック パイプの需要は毎年-一桁-パーセント-％台半ばで増加しており、アジア太平洋地域ではその量がトップであり、主力樹脂として PVC/PE が使用されています（Grand View Research）。ここで最も重要なのは、樹脂の供給と工具の入手可能性がこれらの量に追随することを思い出させるためです。

現在、購入者が最も頻繁に陥る罠です。 「コストを節約するためにリサイクルされたコンテンツを使用しています」という宣伝文句は責任感があるように聞こえ、頻繁に - になりますが、それは 1 つの条件下でのみです。管理された比率でブレンドされた、管理された単一の工場再生粉砕原料--は合法的に使用可能であり、当社はそれを実行しています。消費者が使用した後のリサイクル内容は別物です。メルト フロー インデックスと汚染リスクが一貫していないため、通常は圧力パイプの規格を完全に満たしていないことを意味します。また、スプールごとに粘度を予測できない原料を確実に修正できるブレンド レシピはありません。-圧力定格部品の見積もりが消費者からのリサイクル樹脂に依存している場合、それは疑問の余地があります。-非-構造セクション-のチャネル、トリム、エンクロージャ-の場合、計算は大幅に緩和され、押し出しプラスチックチャンネルプロファイルまさに、管理された再生材が維持できる部品のクラスです。

これは、この記事の残りの部分で構築されていた部分です。配達を行うサプライヤーと、あなたの利益を繰り返してくれるサプライヤーの違いは、5 つの質問で明らかであり、その答えによって有能なショップがすぐに区別されます。

これらはどれも引用文で偽ることはできません - 店舗に組み込まれているかどうかに関係なく。全面的に「はい」と答える種類の操作については、当社は 1998 年以来東莞でカスタム押出成形を実行しており、ISO 9001 を保持し、40+ の押出ラインを年間約 2,000 トンの生産量で稼働させ、最大幅 500 mm のセクションを処理し、部品が必要とする箇所に UL94-V0 難燃性-} 材料を供給しています。有能なカスタム プラスチック チューブ メーカーは、上の各行の後ろに躊躇せずに数字を入力します。これらのそれぞれについて、正しい答えはキャビティの数、壁の仕様、年間生産量によって異なります。印刷物をお送りいただければ、ツーリングに着手する前に 5 つすべてに書面で回答いたします。これがまさに以下の DFM レビューの目的です。