עיבוד נכון באמצעות בורגי הזרקה מונע תופעות בלתי רצויות, כגון שחיקה ושברים בבורג ובשסתומים. חלקים שחוקים משפיעים לא רק על התהליך, אלא גם על רווחיות הייצור ואחוז הפחת המתקבל. בכתבה זו תמצאו את הטיפים המרכזיים לבחירת הבורג
כל תהליכי ההזרקה של פלסטיק מתחילים בבורג, ולו תפקיד מרכזי באיכות המוצר המתקבל. תהליך לא תקין מאיץ את שחיקת המכונה ועלול להוביל להשבתה של קו, עם כל העלויות הנלוות לכך. על מנת להימנע ממצב זה, יש להתחשב במספר פרמטרים בעת בחירת הבורג. פלסטיק מציג מנעד רחב של תכונות (פולימרים אמורפיים, גבישיים, חומרים משריינים וכו'), ובהתאם לכך, כל חומר דורש תנאי עיבוד שונים. לדוגמה, חומרים המשוריינים בסיבי זכוכית דורשים בורג עם ציפוי עמיד לשחיקה.
למפעלים העובדים בעיקר, או בלבד, עם חומר או משפחת חומרים אחת (בעלי תכונות דומות, כגון PP ו-PE), משתלם להשקיע מחשבה ולהתאים את הבורג לחומר הגלם. ההתאמה תהיה במבנה גיאומטרי מיוחד (לדוגמה: בורגי חסימה, תוספת של יחידת ערבול מיקסר או ציפוי המתאים לחומר ספציפי). בשוק קיים מגוון רחב של ברגים, אך רוב המכונות מגיעות עם בורג לשימוש כללי (GP). זהו פרי פשרה של יצרני המכונות בין דרישות החומרים השונים, על מנת לפנות לצרכים הכלליים ביותר. הדבר מצריך פשרה בגיאומטריה של הבורג והתאמתה לחומר אך תומך בעבודה עם מספר חומרים בסדרת קטנות יחסית.
תכונות החומר המעובד
ניתן לחלק את הפולימרים לשתי משפחות עיקריות, אמורפיים וגבישיים למחצה (תמונה 1). ההבדלים בין משפחות הפולימרים השונות, וכן ההבדלים בין החומרים בתוך כל משפחה, מכתיבים את הגיאומטריה, החומר ממנו עשוי הבורג ואת סוג הציפוי הנדרש.
פולימרים גבישיים זורמים אחרת מפולימרים אמורפיים והדבר משפיע על אופן העיבוד שלהם (טמפ' עיבוד, זמן שהייה באקסטרודר וכו'). במהלך החימום, החומר עובר דרך שתי נקודות התרככות עיקריות, טמפרטורת המעבר הזכוכיתית (Tg) וטמפ' ההתכה (Tm). בעוד שפולימרים אמורפיים מתרככים באופן הדרגתי במהלך החימום, פולימרים גבישיים נשארים מוצקים עד לנקודת ההתכה (תמונה 2).
מבנה הבורג
באופן כללי, ברגים בנויים עם תעלות מתכת בגודל משתנה, עם שלושה אזורים מרכזיים המאופיינים בגיאומטריה שונה ותפקידים שונים. הראשון נקרא אזור ההזנה. הוא מאופיין בתעלות גדולות בגודל אחיד אשר מושכות גרגירים ממערכת ההזנה ומובילות אותם פנימה בתנועה סיבובית. אחריו נמצא אזור המעבר (בערך במרכז הבורג) המורכב מתעלות בגודל משתנה (הולך וקטן) והוא אחראי על דחיסה וחימום החומר, עד להפיכתו להיתך. האזור האחרון נקרא אזור המינון, המאופיין בתעלות קטנות בגודל אחיד, ואחראי על ערבוב ומינון החומר לגודל מנה שהוגדר מראש (בהתאם לגודל המוצר).
השפעות מבנה הבורג על ביצועי המכונה
פרופיל הבורג
בכל בורג מגיעים האזורים המתוארים מעלה באורכים, עומקים וגיאומטריות שונות, בהתאם לסוג חומר הגלם. לדוגמה, אם עובדים בתפוקות גבוהות נבחר באזור הזנה ארוך. אם נבחר באזור מעבר ארוך, נקבל כוחות גזירה מופחתים והתכה ממושכת יותר. האחרון מתאים למשל לחומרים רגישים לחום.
באופן כללי, ניתן לומר שפולימרים אמורפיים דורשים אזור מעבר ארוך ויחס דחיסה נמוך, על מנת להימנע מחימום יתר ודגרדציה. פולימרים גבישיים לעומתם, מצריכים אזור הזנה ארוך יותר ואזור מעבר קצר בעל יחד דחיסה גבוה יותר, על מנת להבטיח חימום איכותי.
יחס L/D
מקובל למדוד את הברגים בתעשיית הפלסטיק לפי יחס L/D, המוגדר כיחס בין אורך הבורג לבין קוטרו החיצוני. ככל שהיחס גבוה יותר יש לבורג יותר כריכות. כלומר, החומר עובר מסלול ארוך יותר שבו הוא נדחס ונגזר, והשליטה בהולכת החום טובה יותר. כתוצאה מכך, מתקבל היתך הומוגני יותר וזמני מחזור קצרים יותר. בגדול, ניתן לומר שפולימרים אמורפיים מצריכים יחס L/D גבוה יותר על מנת להימנע מדגרדציה.
יחס הדחיסה
היחס בין עומק התעלות באזור ההזנה לעומק התעלות באזור המינון נקרא יחס הדחיסה. ככל שיחס זה גדל כך גדלים כוחות הגזירה הפועלים על החומר, וכן צריכת האנרגיה. עבור חומרים אמורפיים מומלץ לעבוד עם יחס דחיסה נמוך (1:1.5 עד 1:2.5), ועם פולימרים גבישיים לעומת זאת עם יחס גבוה יותר (1:3 ועד 1:5).
עומק התעלות
עומק התעלות נקבע לא רק בהתאם לסוג החומר, אלא גם לפי יחס הדחיסה ופרופיל הבורג. תעלות עמוקות מפחיתות את כוחות הגזירה, ולכן מתאימות יותר לחומרים אמורפיים שרגישים יותר לחום בהשוואה לפולימרים גבישיים.
זווית הכריכה
הזווית שבין הכריכה לבין המישור הניצב לציר הבורג נקראת זווית הכריכה. ככל שהזווית קטנה מספר הכריכות גדל. כלומר, המרחק הצירי שבו החומר מותך מתקצר (סיבובים צפופים יותר סביב הבורג). כתוצאה מכך תידרש פחות אנרגיה להסעת חומרים קשים.
בנוסף למבנה הבורג, יש לשים לב למנוע. חלק מהיצרנים מרכיבים מנוע בעל מהירות סיבוב גבוהה, בניסיון לייצר פלסטיפיקציה מהירה המפצה על בעיות בתכנון הבורג, אך ברבים מהמקרים מסופק מומנט נמוך מדי. הדבר גורם לכך שהמכונה כלל לא מסוגלת לעבד חומרים קשים (כגון PC), ומסוגלת לייצר קופסאות מפוליפרופילן בקצב סביר, אך באיכות עיבוד נמוכה.
REILOY – יצרנית אמריקאית מהטובות בעולם לברגים וצילינדרים
חברת מולטיפק פלסטיק מספקת ציוד וחומרים לתעשיית הפלסטיק בארץ שנים רבות. היא מייצגת את יצרנית הברגים REILOY האמריקאית המתמחה בברגים וצילינדרים איכותיים המשרתים את מיטב יצרני המכונות בעולם. הברגים ניתנים להתאמה אישית על מנת לפתור בעיות ספציפיות בייצור.
למידע נוסף:
מולטיפק פלסטיק, אהוד נוימן, 050-495-1655, [email protected]
