لوازم جانبی دستگاه تزریق پلاستیک و پلیمر

لوازم جانبی دستگاه تزریق پلاستیک و پلیمر

تزریق پلاستیک چیست؟

به فن آوری ساخت و تولید انبوه قطعات پلاستیکیِ یکسان با خطای پایین و شکل دهی پلیمرها و بسپارها، تزریق پلاستیک گفته می شود. تمامی این مراحل، امروزه از طریق دستگاهی با این نام انجام می گیرد؛ این عملیات در گذشته به صورت دستی انجام می شده که البته بسیار زمان بر و طاقت فرسا بوده است اما امروزه به لطف مکانیزه شدن این فرایند، تمامی عملیات تزریق پلاستیک به صورت ماشینی و در کمترین زمان ممکن و سرعت قابل قبولی انجام می گیرد. 

تعریف عملیاتی فرایند تزریق پلاستیک:

در این فرآیند ابتدا مواد پلاستیکی در اثر حرارت سیلندر و چرخش ماردون ذوب و مخلوط شده، سپس پلاستیک مذاب با فشار در حفره ­های قالب تزریق می شود. پس از پر شدن قالب، قطعات در داخل قالب خنک شده و به شکل حفره ­های قالب سخت می­ شوند. در انتهای کار، قطعات از قالب خارج شده و محصول نهایی بدست می ­آید.

معمولاً قالب از جنس فولاد بوده و جزییات حفره ­ها و مغزی ­های قالب با ماشین کاری­ دقیق ایجاد می ­شوند. امروزه تولید به روش تزریق پلاستیک بسیار گسترده شده چرا که امکان تولید کوچک ترین قطعات تا قطعات بزرگی همچون سپر و پنل داشبورد خودرو را در طی تنها یک فرآیند امکان­ پذیر کرده است.

صنعت تزریق پلاستیک با مشکلاتی در تولید مواجه است، این مشکلات می تواند ناشی از وجود مشکلاتِ قالب و یا در بخشی از فرآیند تزریق باشند که برای حل آن ها راهکارهایی وجود دارد.

بیشرین مشکلات مرتبط با قالب، شامل انقباض، پرنشدن کامل قطعه، خط جوش، رگه انداختن، دانه­ های ریز سفید- مشکی یا سفید، پلیسه، سوختگی و … هستند. گفتنی است بیشتر این عیوب در نتیجه طراحی اشتباه قالب و برخی از عیوب هم به دلیل اختلاط نامناسب، کم بودن حجم تزریق و فشار پایین قفل گیره حاصل می شوند.

اجزای دستگاه تزریق پلاستیک و پلیمر :

1-سیلندر تزریق: عبارتست از: یک استوانه‌ی فلزی با حرکتهای رفت و برگشتیِ مارپیچِ درون آن که تمام کنش ها و واکنش های مواد پلاستیک در داخل این قسمت انجام می گیرد. این قسمت از مهمترین لوازم جانبی دستگاه تزریق پلاستیک به شمار می آید. جنس این سیلندر از فولاد ضد زنگ و بسیار سخت و حتی سخت تر از فولاد مارپیچ است تا در صورت بروز خطر، ماشین با آسیب پذیرفتن مارپیچ متوقف شود و به سیلندر صدمه ای وارد نشود. به سیلندر و مارپیچ در اصطلاح رایج، سیلندر و ماردون نیز گفته می شود.

انواع سیلندر تزریق:

سیلندر تک محور: از این سیلندر در مواردی چون تولیدِ گرانول از مواد نو، تولید گرانول از مواد بازیافتی، تولید محصولاتی همچون فیلم نایلون، نایلکس، سفره، کیسه فریزر، انواع ورقه ها، لوله ها،  پلی اتیلن و پلی پروپیلن و پروفیل ها استفاده می شود.

سیلندر دو محور: این سیلندر نسبت به نوع اول کاربرد کمتری دارد و عمدتا در صنایع PVC و UPVC استفاده می شود.

سیلندر تزریق

ویژگی های سیلندر مارپیچ استاندارد:

1-موادگیری سریع تر که تولید بیشتر را در پی خواهد داشت.

2-ترکیب رنگ بهتر و محصولی یکدست

3-کوتاه نکردن زنجیره های پلیمر که  استحکام قطعات را نتیجه می دهد.

4-پرداخت سطح مارپیچ تا مواد پلاستیکی به آن نچسبند و کار روانتر و سریع تر پیش رود. 

5-مخلوط کننده در انتهای مارپیچ که کیفیت مواد مذاب را بهبود می بخشد.

2. مارپیچ: در واقع جزء اصلی سیلندر  به حساب می آید و عبارت است از میله ای فلزی ای که در طی فرایند نرم شدن و خمیر شدن پلیمر در درون سیلندر می چرخد و با حرکت دادن پلیمر تحت برش به سمت جلوی دستگاه آن را ذوب می کند. وظیفه اصلی مارپیچ(ماردون) ترکیب و پخت مواد پلیمری است.

انواع سرپیچ مارپیچ (ماردون)

1) سر مارپیچ ساده  : در نوک این مارپیچ بریدگی کوچکی وجود دارد که برای تمیز کردن و خارج کردن باقیمانده مواد از جلوی سر سیلندر مورد استفاده قرار می گیرد.

2) سر مارپیچ دندانه دار:  این نوع سر مارپیچ که حساسیت زیادی در مقابل حرارت دارد برای پی وی سی، بسیار مناسب است و  تمامی موادِ در آن، توسط دندانه ها تخلیه می شود.

3) سر مارپیچ رینگ دار: این نوع از مارپیچ ها دارای دنده اضافی برای تمیز کردن مواد از جلوی سر سیلندر هستند.

3. گیره: گیره ها که مانند سیلندر جزء مهم ترین لوازم جانبی دستگاه های تزریق پلاستیک و پلیمر به شمار می روند؛ وظیفه ی تأمین کردن نیروی مورد نیاز برای باز و بسته کردن دستگاه، نگه داشتن قالب و خارج کردن محصول نهایی از دستگاه را دارند. قسمت های مختلف گیره ها عبارتند از: میله ها، قسمت های ثابت برای حفظ تعادل نیروها از چهار گوشه و قسمت های متحرک جهت باز و بسته کردن و قفل نگه داشتن قالب .

4. موتور دستگاه : مهم ترین و اصلی ترین لوازم جانبی دستگاه های تزریق پلاستیک و پلیمر، موتور آن است که نیروی لازم را برای تمام قطعات دستگاه به منظور انجام وظایف درست آن ها تامین می کند. توان این موتورها که به صورت خودکار هم کار می کنند در حدود 50 تا 80 کیلووات می باشد. 

5. کنترل کننده: دستگاهی جهت مدیریت تولید قطعات است و دارای صفحه نمایش رنگی به قطر 5 تا 8 اینچ می باشد.

لوازم جانبی دستگاه تزریق پلستیک و پلیمر: 

با توجه به نیاز دستگاه های تزریق پلاستیک به انواع لوازم جانبی صنعت پلاستیک، این دستگاه ها دارای لوازم جانبی زیر می باشند.

1-انواع آسیاب: در صنایع پلاستیک سازی، با توجه به نرم بودن مواد پلاستیک و قابلیت دوباره مصرف کردن آن می توان گفت که اصولا هیچ گونه ضایعاتی وجود ندارد. مگر موادی که به علت بی توجهی با خاک و آشغال آلوده شوند و غیرقالب مصرف گردند. معمولا راگاهایی که از قطعه جدا می شود و قطعاتی که به عللی نقصی دارند دوباره قابل مصرف هستند و میتوان در آسیاب آنها را خرد کرد و به مصرف رسانید. در ماشین های تزریقی کوچک و متوسط حتی میتوان قطعات خراب و راگا را بلافاصله در کنار ماشین تزریقی به وسیله آسیاب کوچکی خرد کرده دوباره مورد استفاده قرار داد. در مصرف مواد آسیاب شده باید دقت کامل داشت زیرا همیشه امکان مخلوط شدن ضایعات با سنگ و آهن وجود دارد و در صورتیکه این مواد داخل قیف تزریق شود خرده آهن به مارپیچ و سیلندر آسیب می رساند.

2-اینورتر: برای تبدیل جریانِ DC به AC به یک مبدل جریان مستقیم به جریان متناوب نیاز است٬ این مبدل اینورتر است. علاوه بر این اینورترها دارای کاربردهای متنوع دیگری نیز هستند. در منبع تغذیه کامپیوتر٬ ابزارهای صنعتی٬ پنل‌های خورشیدی٬ فلاش‌ها و در مواقع قطعی برق از اینوتر استفاده می‌شود. اینورتر دارای عکس‌العمل یکسوساز است.

مزایا و ویژگی‌های دستگاه اینورتر

1-کاهش هزینه برق مصرفی

2-کاهش فشار وارد شده به موتور

 3-افزایش عمر موتور

طرز عملکرد اینورترها:

اینورترها با شناسایی هوشمند میزان بار وارد شده به موتور را شناسایی کرده و با توجه به نیاز موتور جریان وارد می‌کند. همچنین این دستگاه توانایی تغییر سرعت موتورهای سه فاز را دارد.  

این دستگاه الکترونیکی قطعات متحرک ندارد و نوسان سازی آن دارای قدرت بالایی است. اینورترهای مخصوص ماشین آلات تزریق هم با گرفتن فیدبک فشار از شیرهای فشار و فلو سرعت، چرخش موتور را بصورت اتوماتیک کنترل می کنند. با توجه به اینکه توان مصرفی در موتورهای پمپ با مکعب سرعت چرخش موتور نسبت مستقیم دارد؛ بنابراین با کاهش سرعت اینورتر در زمان های توقف دستگاه بطور چشمگیری مصرف برق کاهش می یابد. راهکار پیشنهادی برای ماشین آلات تزریق، استفاده از اینورترهای سری CHV110 است. لازم به ذکر است توان مصرفی در موتورهای پمپ با مکعب سرعت چرخشِ موتور نسبت مستقیم دارد.

3-کنترل کننده دمای قالب: توسط این دستگاه می توان دمای قالب را بین 120 تا 160 درجه سانتی گراد تنظیم و ثابت نگه داشت. گرمکن قالب با ثابت نگه داشتن دمای قالب، تولید محصولاتی با سطوح صاف و بدون موج را ممکن می سازد. همچنین با پیش گرم کردن قالب می توان پروسه تولید را سرعت بخشیده از هدر رفت مواد جلوگیری نمود.

فواید استفاده از دستگاه کنترل دمای قالب:

1- بهبود کارایی قالب محصول

2- کاهش تولید محصولات معیوب

3- بهبود ظاهر محصول و مهار نقص آن

4- تسریع در برنامه تولید

5- کاهش مصرف انرژی

6- ذخیره انرژی

4-مخلوط کننده مواد (میکسر):  ویژگی ها و مشخصات فنی دستگاه های میکسر مواد پلاستیک از قرار زیر است:
1. در این میکسر ها دو نوع موتور وجود دارد که درصد تقلیل یکی از آن ها 30 به 1 و درصد تقلیل دیگری 50 به 1 است. هنگام فعالیت دستگاه میکسر این درصد ها با هم ترکیب می شوند و می توان با آن ها مارپیچ های 12 میلی متری، 15 میلی متری و 18 میلی متری را در 6 گونه ی مختلف به حرکت در آورد و به خروجی های یک دهم الی 30 کیلوگرم در هر ساعت رسید.
2. این مخلوط کن ها معمولاً یک همزن جانبی نیز دارند که مخلوط ها را یکنواخت می سازد.
3. دستوراتی که به دستگاه های میکسر مواد پلاستیک داده می شود معمولاً در حافظه ی کنترلی آن ها باقی می ماند و در بلند مدت، کاربر دستگاه نیازی به تمدید و برنامه ریزی مجدد دستگاه و فرمان ها نخواهد داشت.
4. در این دستگاه ها با کمک کابل های مخصوص، سیگنال های ورودی از ماشین تزریق قابل دریافت هستند.
5. اگر سیستم های مارپیچ و سطح آن ها به صورت مرتب کروم کاری شوند، دستگاه، ماندگاری و عمر بیشتری خواهد داشت.

انواع فرآیند مخلوط کردن : پلاستیک ­ها از راه ­های فراوانی مخلوط می­ شوند، روش ­های رایج در زیر مورد اشاره قرار گرفته ­اند:

1-مخلوط کن دستی: ساده­ ترین روش مخلوط کردن روش دستی است، در این روش، از بشکه یا محفظه ­ای استوانه ­ای برای مخلوط کردن استفاده می ­شود به این ­صورت که با غلت دادن بشکه یا استوانه بر روی زمین، محتویات آن­ ها مخلوط می ­شوند، این روش بطور فله صورت گرفته و به ندرت در صنعت پلاستیک استفاده می شود. روش دیگر اختلاط دستی استفاده از بیل برای به هم زدن مواد است. هر چند این روش معایبی چون هزینه زیاد نیروی کار و یکنواخت نبودن مخلوط بدست آمده دارد؛ ولی به دلایلی مثل نیاز نداشتن به سرمایه اولیه و هزینه نصب و راه اندازی، مشتریان خاص خودش را دارد.

2-موادکش پروپرشنال: از موادکش ­ها در صنعت پلاستیک برای انتقال مواد خام و رنگ­دانه ­های پلیمری از درون مخزن مواد، به قیف ماشین آلات جهت تولید قطعات و محصولات پلیمری استفاده می ­شود. لوله ­های موادکش در دو مخزن متفاوت (مخزن ماده خام و مخزن افزودنی) قرار می­ گیرند و با ایجاد جریان خلاء، مواد متناسب با نیاز درخواستی به درون قیفِ موادکش وارد می­ شوند. موادکش پروپرشنال هر یک از مواد را در زمان تعیین شده از طریق لوله موادکش به درون قیف انتقال می ­دهد.در این سیستم یک موادکش می تواند دو نوع ماده مختلف را از دو مخزن مواد و از طریق دو لوله جداگانه به درون یک قیف جداکننده انتقال دهد.در سیستم برخی از موادکش های پروپرشنال یک تیغه، زیر قیف موادکش به منظور اختلاط بهتر مواد، قرار دارد، زمانی که این صفحه باز می شود مواد به درون قیف نگهدارنده مواد انتقال می یابد.

هر چند این نوع از موادکش ها بدلیل سادگی کار و مقرون به صرفه بودن و نیز انتقال و اختلاط مواد، در یک نقطه، گزینه مناسبی به نظر می رسند؛ ولی به سبب دقت کم و اختلاط غیر یکنواختی که انجام می دهند؛ خیلی مورد استقبال مشتریان قرار نگرفته است.

3-مخلوط­ کن­ های والیومتریک: دستگاه های اختلاط ولومتریک دقت بسیار بالاتری نسبت به سیستم موادکش پروپرشنال دارند. طرز کارکرد این سیستم، انتقالِ ماده افزودنی موردنظر به ماده اصلی، توسط چرخش مارپیچ است. انتخاب مارپیچ بستگی به اندازه و شکل مواد دارد. مواد افزودنی از طریق چرخش مارپیچ و مواد اصلی از قیف بالایی توسط گرانش به درون مخزن اصلی انتقال پیدا می­ کند. پیچیدگی این نوع از مخلوط کن ها و نیاز مکرر به تنظیمات، باعث شده که این دستگاه ها با وجود دقت بسیار بالا نسبت به موادکش پروپرشنال و نیز قیمت مناسبی که دارند؛ چندان مورد توجه قرار نگیرند.

4-مخلوط­ کن ­های گراویمتریک: مخلوط­ کن ­های گراویمتریک معمولا دقت بالاتری نسبت به مخلوط­ کن ­های والیومتریک دارند. افزودنی ­ها با مواد اصلی بر اساس وزن مشخصی از مواد افزودنی مخلوط می ­شوند.

دستگاه توزین معمولا به لرزش و نیروی خارجی حساس است بنابراین بیشتر مناسب کنترل از راه دور هستند. سیستم کنترل و نرم افزار بخشی ضروری در دستگاه مخلوط کن گراویمتریک هستند.

سیستم کنترل طوری طراحی شده که وقتی میزان تولید تغییر می کند بطور خودکار نسبت مواد افزودنی را تغییر ­دهد.

در قسمت پایین، دهانه ورودی مواد اصلی قرار گرفته و مواد توسط نیروی گرانش در محفظه مخلوط می ­شود. دستگاه توزین، وزن موادی که در محفظه میکس ریخته شده را اندازه ­گیری می ­کند، سپس دهانه بسته شده و مقداری از مواد عبور می کنند. این روال، برای بقیه مواد هم تکرار می شود. سپس ماردون شروع به کار کرده و مواد را مخلوط می­ کند.

دستگاه لرزاننده باعث تغذیه ماردون شده و مخلوط کن در زمان بارگیری توقف می ­کند، بعد از مخلوط شدن، مواد به سمت مکنده انتقال می ­یابند، قسمت فیلتر هم از مکنده در برابر گرد و غبار حفاظت می­ کند.

مزایای مخلوط­ کن ­های گراویمتریک:

1-پایداری و مخلوط سازی یکسان

2-دقت بالای این نوع از مخلوط کن ها

3-کارکرد آسان و عدم نیاز به تنظیمات مکرر

با وجود مزایا و امتیازات شمرده شده برای این نوع از مخلوط کن ها، مخلوط­ کن ­های گراویمتریک دارای معایبی مثل هزینه بالای نیروی کار و خستگی مفرط کاربر نیز هستند. 

5-گازگیر (خشک کن، رطوبت گیر):  یکی از عوامل اصلی در بهبود پلاستیک های مهندسی، گازگیری مواد پلاستیک و رطوبت گیری آنها می باشد. پلاستیک های مهندسی در هنگام فرایند تولید و حمل و نقل ممکن است مقداری رطوبت جذب کنند که این رطوبت باید از پلاستیک و پلیمرها خارج شود. همچنین قبل از شروع فرآیند تولید پلاستیک، پلیمرها مقداری رطوبت دارند که این رطوبت حتما باید از بین برود تا بتوان پلاستیک با کیفیت بالا تولید کرد. گازگیر مواد پلاستیک می تواند عمل رطوبت گیری را از این مواد انجام دهد و پلاستیک کاملا خشک و بدون رطوبت را به ما تحویل دهد. گازگیرها دارای یک صفحه مشبک می باشند که حرارت و هوایی که دمیده می شود را به صورت کاملا یکنواخت به تمامی سطوح مواد می رسانند و باعث خشک شدن آن ها می گردند. یک ترموستات تابلو فرمان، در طی این فرآیند کنترل دما را بر عهده دارد.