Проблемы и решения в экструзии пластика
Раздел 1. Основные принципы пластиковой экструзии
Переработка пластмасс — это отрасль, основанная на очень сложных-технологиях. Он включает в себя химию полимеров, физику полимеров, теорию взаимодействия, оборудование для производства пластмасс, формы для обработки пластмасс, принципы разработки формул и управление процессом и т. д. Теория экструзии в основном изучает движение и правила изменения пластмасс в экструдере. Пластик в экструдере находится под определенной внешней силой и взаимосвязью между тремя физическими состояниями высокополимера в разных температурных диапазонах, структурой шнека, пластическими свойствами и условиями обработки. Чтобы осуществлять разумный контроль процесса. Для достижения цели улучшения производства и качества пластиковых изделий. Когда пластические полимерные материалы нагреваются под постоянным давлением, они находятся в трех физических состояниях: состоянии стекла, состоянии высокой упругости и состоянии вязкой жидкости в разных температурных диапазонах. Обычно температура формования пластмассы выше температуры вязкого течения.
Раздел 2. Управление процессом экструзии полиолефиновых труб.
Параметры управления процессом экструзионного формования включают температуру формования, рабочее давление экструдера, скорость шнека, скорость экструзии и скорость тяги, скорость подачи, охлаждение и настройку и т. д.
1. Предварительная обработка сырья
Полиолефины — это не-впитывающие материалы, и обычно они имеют низкое содержание влаги, которого достаточно для экструзии, но если полиолефины содержат водопоглощающие пигменты-, такие как сажа, они чувствительны к влажности. Кроме того, при использовании переработанных материалов и наполнителей содержание воды увеличится. Влага не только вызывает шероховатость внутренней и внешней поверхности трубы, но также может стать причиной появления пузырьков воздуха в расплаве. Сырье обычно должно быть предварительно обработано. Обычно используется сушка, а также могут быть добавлены соответствующие добавки с функцией осушения. Такие как пеногасители и т. д. Температура высыхания полиэтилена обычно составляет 60-90 градусов. При этой температуре выход можно увеличить на 10%- 25%.
2. контроль температуры
Температура экструзионного формования является необходимым условием, способствующим пластификации формовочного материала и течению расплава пластика. Это оказывает очень важное влияние на пластификацию материалов, качество и выход продукции. Теоретическое температурное окно для экструзии пластика находится между температурой вязкого течения и температурой разложения. Температурный диапазон шире для полиолефинов. Обычно его можно обрабатывать при температуре выше точки плавления и ниже 280 градусов. Чтобы правильно контролировать температуру экструзионного формования, необходимо понимать связь между температурным пределом обрабатываемого материала и его физическими свойствами. Только выяснив его характеристики и правила, можно выбрать лучший температурный диапазон для экструзионного формования. Поэтому при настройке температуры каждой секции следует учитывать следующие аспекты: Во-первых, свойства самого полимера, такие как температура плавления, размер и распределение молекулярной массы, индекс плавления и т. д. Далее рассмотрим производительность устройства. Для некоторого оборудования большое влияние на ток хоста оказывает температура питающей секции. Опять же, наблюдая за тем, является ли поверхность заготовки трубки, выдавленной фильерной головкой, гладкой. Есть ли пузыри и другие явления судить.
Температура экструзии включает заданную температуру нагревателя и температуру плавления. Под температурой нагрева понимается температура, обеспечиваемая внешним нагревателем. Температура расплава относится к температуре материала между передней частью шнека и соединением головки машины.
Распределение температуры ствола от зоны подачи к матрице может быть равномерным, возрастающим, убывающим и смешанным. В основном это зависит от материальной точки и конструкции экструдера.
Чтобы установить температуру головки машины, чтобы получить лучший внешний вид и механические свойства, а также уменьшить расширение выхода расплава, температура корпуса машины обычно контролируется на низком уровне, а температура головки машины - на высоком уровне. Высокая температура головки машины может обеспечить плавную подачу материала в форму, но стабильность формы экструдированного продукта низкая, а степень усадки увеличивается. Если температура головки машины низкая, пластик материала будет плохим, вязкость расплава будет высокой, а давление головки машины повысится. Хотя это сделает изделие слишком плотным, степень усадки после-невелика, стабильность формы изделия хорошая, но обработка усложняется, расширение формы большое, а поверхность изделия шероховатая. Это также приведет к увеличению противодавления экструдера, большой нагрузке на оборудование и увеличению энергопотребления. Температура установки матрицы, температура матрицы и стержневой формы влияют на качество поверхности трубы. В определенном диапазоне, чем выше температура штампа и стержня, тем выше качество поверхности трубы. Вообще говоря, температура на выходе из головки не должна превышать 220 градусов, температура расплава на входе в головку должна составлять 200 градусов, а разница температур между входом и выходом расплава головки не должна превышать 20 градусов. Потому что более высокая разница температур между расплавом и металлом приведет к эффекту акульей кожи. Чрезмерно высокие температуры плавления приводят к образованию отложений. Но это должно решаться в соответствии с реальной ситуацией. Температура расплава относится к фактической температуре расплава, измеренной на конце шнека, и поэтому является зависимой переменной. В основном это зависит от скорости шнека и температуры установки ствола. Верхний предел температуры плавления для экструзии полиэтиленовых труб обычно составляет 230 градусов. Обычно лучше контролировать температуру около 200 градусов. Верхний предел температуры плавления для экструзии полипропиленовых труб обычно составляет 240 градусов. Температура плавления не должна быть слишком высокой. Обычно учитывается деградация материалов, и в то же время слишком высокая температура затруднит формование трубы.
3. Контроль давления
Важнейшим параметром давления в процессе экструзии является давление расплава, то есть давление напора. Вообще говоря, увеличение давления расплава снизит производительность экструдера и увеличит компактность продукта, что способствует улучшению качества продукта. Но слишком сильное давление может привести к проблемам с безопасностью. Давление расплава зависит от свойств сырья, структуры шнека, скорости шнека, температуры процесса, количества ячеек фильтрующего экрана, перфорированной пластины и других факторов. Давление расплава обычно контролируют в пределах 10-30 МПа.
4. настройка вакуума
Настройка вакуума в основном контролирует два параметра: степень вакуума и скорость охлаждения. Обычно, чтобы обеспечить внешний вид трубы, степень вакуума должна быть как можно ниже, чтобы внутреннее напряжение трубы было небольшим, а деформация продукта во время хранения была небольшой.
5. остыть
Требования к температуре охлаждающей воды при экструзионном формовании полиэтиленовых труб обычно низкие, обычно ниже 20 градусов. При производстве труб ППР температура на первом этапе может быть немного выше, а на последнем этапе – ниже, тем самым образуя температурный градиент. Также очень важно отрегулировать расход охлаждающей воды. Если скорость потока слишком велика, поверхность трубы будет шероховатой, что приведет к появлению пятен и ямок. Если скорость потока слишком мала, на поверхности трубы появятся яркие пятна, которые легко сломать, например, неравномерное распределение, неравномерная толщина стенки трубы или эллипс.
6. Скорость шнека и скорость экструзии.
Скорость шнека является важным параметром для контроля скорости экструзии, производительности и качества продукции. Скорость одношнекового-экструдера увеличивается, а производительность увеличивается. По мере увеличения скорости сдвига кажущаяся вязкость расплава уменьшается. Это способствует гомогенизации материалов. В то же время благодаря хорошей пластификации увеличивается сила между молекулами и улучшается механическая прочность. Однако скорость шнека слишком высока, нагрузка двигателя слишком велика, давление расплава слишком велико, скорость сдвига слишком высока, расширение матрицы увеличивается, поверхность ухудшается, а объем экструзии нестабильен.
7. скорость тяги
Скорость тяги напрямую влияет на толщину стенок изделия, допуски на размеры, производительность и внешний вид. Коэффициент скорости тяги должен быть стабильным, а скорость тяги должна соответствовать скорости экструзии трубы. Отношение скорости тяги к скорости экструзионной линии отражает степень ориентации, которая может возникнуть в продукте. Это соотношение называется коэффициентом растяжения, и его значение должно быть равно или больше 1. Когда скорость тяги увеличивается, а условия охлаждения и установки температуры остаются неизменными, скорость тяги высокая. Продукт остается в калибровочной втулке и резервуаре для охлаждающей воды в течение относительно короткого времени, и после охлаждения и формования внутри продукта останется больше тепла, что приведет к формированию ориентационной структуры продукта во время процесса тяги. , что приводит к снижению степени ориентации изделия. Чем больше скорость тяги, тем тоньше толщина стенки трубы и тем больше скорость усадки охлаждаемого изделия в продольном направлении. Чем медленнее скорость вытягивания, чем толще толщина стенки трубы, тем легче вызвать скопление материала между матрицей и калибровочной втулкой. Нарушить нормальное производство экструзии. Следовательно, при экструзионном формовании необходимо хорошо контролировать скорость экструзии и скорость вытягивания.
8. Оперативный-контроль качества и последующая-обработка труб.
Полиолефин представляет собой кристаллический полимер, и существует разрыв между характеристиками трубы сразу после линии и размером и характеристиками трубной продукции при ее доставке. Основные причины заключаются в следующем: во-первых, кристаллизация происходит в процессе охлаждения расплава полиолефина, а кристалличность и кристаллическая форма связаны с температурой, термической историей и временем хранения. Во-вторых, температура трубы сразу за сборочной линией обычно выше нормальной температуры. В-третьих, внутреннее напряжение трубы сразу после сборочного конвейера относительно велико. Для достижения производительности и стабильности размеров обычные полиэтиленовые трубы следует отключить от сети- на 24 часа, а полипропиленовые трубы следует разместить на 48 часов перед проведением испытаний производительности в соответствии с соответствующими стандартами.
Раздел 3 Общие проблемы и решения при производстве полиолефиновых труб
Расплавы полиолефинов являются вязкоупругими. При обработке часто возникают два явления, а именно набухание матрицы и разрушение расплава. Здесь это не будет подробно объяснено. Ниже перечислены распространенные нарушения в трубном производстве, их причины и способы устранения.
Причины ненормальных условий Рекомендуемые решения
1. влажность сырья
2. Неподходящая температура плавления.
3. Расплавленный материал, выдавливаемый экструдером, неровный.
4. Размерный рукав слишком короткий.
5. Секция штамповки слишком короткая.
1. Предварительная обработка сырья
2. Отрегулируйте температуру
3. Увеличьте противодавление, используйте более тонкий фильтр и спроектируйте подходящую винтовую конструкцию.
4. Удлиненная калибровочная втулка.
5. Расширенная секция штамповки. тот
пятна на поверхности
1. В сырье присутствует влага.
2. Пузырьки в трубах раковины
1. Сухое сырье
2. Устраните пузырьки воздуха. Отрегулируйте температуру процесса. тот
Внешняя поверхность представляет собой яркий и прозрачный блок (широко известный как «прозрачный для глаз»).
1. Температура головки слишком высокая.
2. Охлаждающая вода слишком мала, недостаточна или неравномерна.
1. Уменьшите температуру головки машины.
2. Откройте охлаждающую воду или очистите калибровочную втулку.
Равномерная маркировка на гладкой внешней поверхности трубы. Труба имеет тенденцию прилипать к калибровочной втулке. Увеличьте поток охлаждающей воды для очистки водовода или уменьшите скорость.
Глубокое гофрирование на внешней поверхности трубы. Матрица калибровочной втулки не центрирована. Отцентрируйте его и держите калибровочную коробку и матрицу на одной оси.
Шероховатая внутренняя поверхность
1. сырье влажное
2. Низкая температура пресс-формы.
3. Зазор между матрицей и оправкой слишком велик. тот
4. Секция штамповки слишком короткая.
1. Сушка или предварительная обработка сырья.
2. Увеличьте температуру или увеличьте время выдержки.
3. Замена оправки
4. Перейти на матрицу с более длинной формовочной частью.
внутренняя стенка гофрированной трубы
1. Производительность экструдера меняется, подача нестабильна.
2. Пробуксовка тяги
3. Неравномерное охлаждение труб.
1. Уменьшите температуру в зоне шнековой подачи. тот
2. Отрегулируйте давление тягового воздуха. тот
3. Отрегулируйте водный путь
На внутренней стенке трубы имеются ямы
1. Высокая влажность сырья.
2. Плохая диспергируемость наполнителей без пластификации, примесей.
1. Предварительный нагрев и сушка сырья.
2. Заправка, регулировка температуры, очистка сырья.
На внутренней стенке трубки имеются частицы кокса.
1. Внутренняя стенка головки экструдера и матрицы загрязнены.
2. Местная температура слишком высокая.
3. Отложения на штампах серьезны.
1. Очистить форму
2. Проверьте исправность термопары. тот
3. Очистите форму и соответствующим образом понизьте температуру матрицы.
Изменения внешнего диаметра или толщины стенки в любое время
1. Изменение скорости экструзии.
2. Изменение скорости тяги или пробуксовка.
3. Нестабильная подача (неравномерный размер возвращаемых частиц)
4. Нестабильность расплава.
5. Неравномерное охлаждение
1. Проверьте трактор
2. Правильно повышайте давление
3. Отсев или грануляция сырья.
4. Увеличьте температуру материала, уменьшите скорость линии, увеличьте зазор матрицы.
5. Очистите водные пути
Неравномерная толщина стенки трубы
1. Матрица не отцентрирована.
2. Неравномерная температура матрицы.
3. Трактор, калибровочная втулка, матрица не выровнена.
4. Расстояние между калибровочной втулкой и матрицей слишком большое.
1. Отрегулируйте концентричность штампа.
2. отрегулировать температуру
3. держаться на одной оси
4. сократить расстояние
Плохой сварочный шов
1. Секция штамповки слишком короткая.
2. Низкая температура плавления.
3. Дисперсия пластика в матрице.
4. Необоснованная конструкция головки машины.
1. Используйте более длинную секцию штамповки.
2. Увеличьте температуру материала.
3. Очистите головку.
4. Замена или модернизация
Прокалывание преждевременного повреждения трубы
1. Блистер
2. пузырь
3. Примеси
4. Плохая дисперсия пигментов или наполнителей.
1. Сухое сырье
2. Осушение или понижение температуры.
3. Очистите ингредиенты или используйте сито.
4. Отрегулируйте температуру или замените сырье.
Хрупкое разрушение преждевременного выхода из строя трубы
1. Низкая температура материала
2. Температура слишком высокая, сырье разлагается.
1. Увеличьте температуру материала.
2. Очистите форму и понизьте температуру.
растрескивание труб
1. Низкая температура головки, высокая скорость экструзии.
2. Охлаждающая вода слишком большая.
1. нагреваться, замедляться
2. Уменьшите поток охлаждающей воды.
Округлость трубы неудовлетворительная, и она погнута
1. Неправильное центральное положение матрицы и стержня.
2. Неравномерная температура вокруг головки машины.
3. Охлаждающая вода находится слишком близко к матрице.
4. Сила распыления охлаждающей воды слишком велика.
5. Распыление охлаждающей воды слишком маленькое.
6. Уровень воды слишком высок.
7. Давление в тракторе слишком высокое.
1. Отрегулируйте концентричность
2. отрегулировать температуру
3. Отрегулируйте положение охлаждающей воды.
4. Отрегулируйте угол сопла.
5. Очистите водные пути
6. Дренаж
7. Отрегулируйте давление воздуха.
