מאמר בדבר קביעת לחץ נגדי במכונות הזרקת פלסטיק חשמליות מול הידראוליות

קביעה נכונה של לחץ נגדי במכונות להזרקת פלסטיק מחייבת איזון עדין: ברמה נכונה, לחץ נגדי עוזר ביצירת התך אחיד, צפוף ובעל זרימה טובה; לחץ נגדי גבוה יותר מגדיל את השחיקה והבלאי של הבורג, השסתום והקנה; לחץ נגדי גבוה מאוד מעלה את הטמפרטורה ומגביל את מהירות המילוי, תוך הגדלת זמן המחזור, צריכת האנרגיה ועלות הייצור.

איכות ההתך הפלסטי המוכן להזרקה תלוי ביעילות של כניסת ההתך לתוך המכונה בזמן העיבוד. החום הדרוש להתכת החומר הפלסטי מגיע משני מקורות: חום מוּלָך, אשר מיוצר על ידי גופי חימום חיצוניים ומועבר לחומר, וחום המופק כתוצאה מהגזירה (החיכוך) בין הבורג לגרגרי הפולימר. בדרך כלל מתקיים יחס של 70:30 לטובת האנרגיה המופקת מהגזירה. חום הגזירה מושפע ממהירות התנועה של החומר על פני הבורג ומהשילוב של מכונה, תבנית וחומר הגלם.

הלחץ הנגדי הוא מרכיב משמעותי ביצירת היציבות של מנת ההזרקה. זהו מרכיב שאפשר לכוון אותו, אך לעתים קרובות נוטים להתעלם מהשפעתו ומזניחים אותו. לחץ נגדי הוא הלחץ הנוצר בקצה הקדמי של הבורג בזמן שהוא מסתובב. הלחץ הזה גורם לחומר המותך להידחף קדימה לאורך אזור המדידה של הבורג ודרך השסתום של טבעת האטימה. עקב הצטברות החומר והלחץ, הבורג המסתובב נדחף לאחור עד מנת ההזרקה המכוונת הרצויה.

במכונות הידראוליות, הלחץ ההידראולי נמדד בדרך כלל על פי לחץ השמן הנמצא בתוך בוכנת ההזרקה. בקרת לחץ השמן הנגדי גורמת להצרת זרימת השמן מצד כניסת השמן לבוכנה, וכך עולה ההתנגדות לתנועה של מוט הבוכנה בצילינדר. ככל שהתנגדות מעבר השמן גדולה יותר נוצר לחץ גבוה יותר ולבורג נדרש זמן רב יותר להגיע למהלך של המנה הנבחרת. בנוסף יופעל כוח גזירה (אנרגיית חיכוך) גדול יותר.

במכונות חשמליות, כיוון הלחץ הנגדי – ומכאן גם האיזון החוזר – נעזרים בגשש לחץ, אשר נמצא מאחורי הבורג: הלחץ הנגדי נקבע באמצעות מנוע ההזרקה, המתנגד לתנועה לאחור של הבורג, והמדידה של הכוח המופעל על הבורג נעשית על ידי חיישן (Load cell), המורכב בקצה האחורי של הבורג. הכוח נמדד ישירות על גבי הבורג והוא פרופורציונלי ללחץ האמיתי, המופעל על ידי הבורג על ההיתוך. במגוון המכונות הקיימות היום יתכנו שיטות נוספות, אבל בכל מקרה, הכוח הנוצר על גבי החומר יהיה יחסי ללחץ המופעל על ידי הבורג.

לצורת הסיבוב של הבורג חשיבות רבה בהבטחת היציבות והנפח של מנת ההתך המוזרקת לתוך התבנית בכל מחזור. בחירה של הלחץ הנגדי, המופעל על החומר על ידי הבורג המסתובב, צריכה להיעשות באופן אפקטיבי ומדויק, לכן, מעגל הבקרה יהיה מבוסס בדרך כלל על חוג סגור. מטבע הדברים, מעגלי בקרה בחוג סגור הם פשוטים ומדויקים יותר במנועי סרוו מאשר במעגלים הידראוליים. אמינותם, יעילותם ויציבותם של הראשונים תורמת ליציבות גדולה יותר של הייצור.

באופן מסורתי, ערכי לחץ נגדי נבחרים ממניעים שונים כדלהלן:

  • הרחקה של מזהמים (גז, אוויר) מתוך הקנה
  • פיזור אחיד של תוספים (כולל צבע) בתוך ההיתך
  • השגת פלסטי- פיקציה יציבה ומכאן בקרה מדויקת של מנת ההזרקה
  • מניעת שינויים באפקטיביות או בזמן העבודה של הבורג במהלך המילוי

התוצאה של ארבעת המרכיבים הללו היא התרומה ליצירת התך יציב ואחיד בכל מחזור הזרקה. הבחירה של הערך הנכון בהתאמה למהירות התנועה של פני הבורג (מהירות היקפית) יוצרת סינרגיה, המשפרת משמעותית את הומוגניות ההתך.

לעומת זאת, לחץ נגדי נמוך מדי גורם לבורג לעצור בנקודת הסוף ללא ערבול מספיק של החומר, והתוצאה היא התך לא טוב. מאידך, לחץ נגדי גבוה מדי גורם לתנודות בנפח המנה עקב חוסר דיוק בבקרת ההתנהגות של הבורג (גודל התנודה מושפע מההתנהגות הויסקואליסטית של חומר הגלם).

הלחץ הנגדי מעלה את טמפרטורת ההתך עקב עלייה בכוחות הגזירה המופעלים על החומר, לכן, ככל שהלחץ הנגדי גבוה יותר טמפרטורת החומר תהיה גבוה יותר. כל עלייה משמעותית בטמפרטורה יש לסלק דרך התבנית בשלב הקירור של מחזור ההזרקה. לכן יש לקבוע את הלחץ הנגדי כך, שהערך יספיק ליצירת התך הומוגני ויציב, אך לא יאריך את זמן המחזור מעבר למינימום הנדרש.

כאשר נוצרת אי יציבות בפיזור או מתקבל גוון לא רצוי בעקבות שימוש בתרכיזי צבע, לעיתים קרובות הנטייה הטבעית היא להעלות את הלחץ הנגדי. במצבים אלה אנו שומעים די הרבה את האמירה "אנחנו לא יציבים בעבודה עם תרכיזי צבע כמו בשימוש בשיטת צביעה אחרת". העלאת הלחץ הנגדי גורמת לאי יציבות זו ומגבירה את התנודתיות עקב התנהגות הפולימר. מסיבה זו אמצעים אחרים, כגון מערבלים סטטיים, עדיפים על פני העלאת הלחץ הנגדי.

לחץ נגדי אפשר לבטא בשתי דרכים:

* לחץ נגדי הידראולי .

* לחץ נגדי סגולי (לחץ אמיתי על פני הבורג).

ההבדל בין השניים (בעקר במכונות הידראוליות) נעוץ ביחס שבין שטח החתך של הבוכנה לשטח החתך של הבורג עצמו, ובזמינות הלחץ ההידראולי של המשאבה. הלחץ בהתך או הלחץ הנגדי הסגולי יהיה תמיד גבוה יותר ביחס של 10:1 עד 15:1, לכן, כאשר קובעים לחץ נגדי מסוים, ערך זה מתאים רק למכונה מסוימת, ובמכונה דומה או במכונה של יצרן אחר יש לבדוק ולכוון מחדש את ערך הלחץ הנגדי עקב שינוי בקוטר הבורג או הבדל בקוטר בוכנת ההזרקה, גם כאשר הבורג עצמו בקוטר זהה.

יש לשים לב לערכי הלחץ הנגדי. לעתים לחץ נגדי גבוה מדי יתבטא בטמפרטורה גבוהה מדי, אשר משתקפת באזורי החימום. אם נמדדת טמפרטורה גבוהה מהערך המכוון כאשר בקרת החימום תקינה, בדרך כלל עודף זה הוא תוצאה בלעדית של חימום חיכוך (אדיאבטי), שנוצר מפעילות גזירת החומר על ידי סיבובי הבורג.

ולבסוף קצת עלינו:

מולטיפק פלסטיק נוסדה ב1988 והתאגדה כחברה רשומה ב 1990. מולטיפק פלסטיק הנה חברה משפחתית בבעלות דב נוימן, שמנהל אותה מאז הקמתה.

מאז הקמתה מרכזת החברה בידיה נציגויות של מספר חברות מובילות בייצור ציוד לתעשיית הפלסטיק וההדפסה על גבי מוצרים. מדיניות החברה הייתה ונשארה ייצוג חברות בעלות יתרון טכנולוגי, וגישה המציבה את הלקוח וצרכיו במקום הראשון. לחברה מספר מחלקות, מכונות וציוד לפלסטיק, מכונות חומרים וצבעים לתעשיית הדפוס על מוצרים בני קיימא בטכנולוגיות מותאמות, ציוד וחומרים למערכות גירוז ותחזוקה אוטומטית. כל יחידות החברה פועלות בסינרגיה הנותנת ערך מוסף לכל חברה רוכשת ציוד, חומרים ושירותים.

בכל  תחומי העיסוק מולטיפק פלסטיק משמשת עבור לקוחותיה מרכז ידע וגוף תומך בכל שלבי ההחלטה ויישום הציוד. החל מעזרה בבחירת הציוד, דרך התקנתו ועד תמיכה בעבודה ופתרון תקלות.

השילוב של ספקי הציוד המובילים בתחומם, החל בסיס התקנות מהגדולים בארץ , עבור בסיוע מבוסס ידע נצבר בחברה, וכלה בתמיכה טכנית מידית. כל אלה ובנוסף עדכונים שוטפים הדרכה צמודה וגישה מוטית  לקוח CS  ( Customer satisfaction ) במקום הראשון. גישה זו מאפיינת את ספקי החברה, שנבחרו על ידה לפי המוטו המרכזי הזה.

על הכותב:

דב נוימן הוא המייסד והמנכ"ל של חברת מולטיפק. לדב ניסיון רב של מעל ל-40 שנה בתעשיית ייצור הפלסטיק החל מפועל פשוט ועד ניהול מערכים שלמים.

https://www.multiplast.co.il/%D7%A6%D7%95%D7%A8-%D7%A7%D7%A9%D7%A8/