Controlul procesului și tratarea problemelor comune ale turnării prin extrudare a conductelor de poliolefine

Partea I Principiul de bază al extrudarii plasticului
Industria de prelucrare a plasticului este o industrie cuprinzătoare și tehnologică. Acesta implică chimia polimerilor, fizica polimerilor, teoria interfeței, mașini de plastic, matriță de prelucrare a plasticului, principiul de proiectare a formulei și controlul procesului. Teoria extrudării studiază în principal mișcarea și variația materialelor plastice în extruder. Relația dintre cele trei stări fizice ale polimerului din extruder sub acțiunea unei anumite forțe externe și structura șurubului, proprietățile plastice și condițiile de prelucrare. Pentru a efectua un control rezonabil al procesului. Pentru a îmbunătăți producția și calitatea produselor din plastic. Materialele polimerice plastice, când sunt încălzite sub presiune constantă, au trei stări fizice: stare de sticlă, stare elastică ridicată și stare de curgere vâscoasă în diferite intervale de temperatură. În general, temperatura de turnare a materialelor plastice este peste temperatura de curgere vâscoasă.
Partea II Controlul procesului de extrudare a conductelor de poliolefine
Parametrii de control ai procesului de turnare prin extrudare includ temperatura de turnare, presiunea de lucru a extruderului, viteza șurubului, viteza de extrudare și viteza de tracțiune, viteza de alimentare, formarea de răcire etc.
Controlul procesului de extrudare a conductelor de poliolefine și gestionarea problemelor comune (pentru a construi un master de extrudare)
1. Pretratarea materiilor prime
Poliolefina este un material neabsorbant cu conținut scăzut de umiditate, care poate satisface nevoile de extrudare. Cu toate acestea, atunci când poliolefina conține pigment absorbant, cum ar fi negrul de fum, este sensibilă la umiditate. În plus, conținutul de apă va crește atunci când se folosesc materiale reciclate și materiale de umplutură. Apa nu numai că face ca suprafața interioară și exterioară a țevii să fie aspre, dar poate provoca și bule în topitură. În general, materiile prime ar trebui să fie pretratate. În general, se adoptă tratamentul de uscare și se poate adăuga și agent auxiliar corespunzător cu funcție de dezumidificare. Cum ar fi antispumantul etc. Temperatura uscată a PE este în general de 60-90 grade . La această temperatură, ieșirea poate fi crescută cu 10 la sută - 25 la sută .
2. Controlul temperaturii
Temperatura de turnare prin extrudare este o condiție necesară pentru a promova plastificarea materialelor de turnare și curgerea topiturii de plastic. Are un impact foarte important asupra plastificării materialelor și asupra calității și producției produselor. Fereastra teoretică de temperatură a extrudării plasticului este între temperatura de curgere vâscoasă și temperatura de degradare. Pentru poliolefine, intervalul de temperatură este larg. În general, poate fi procesat peste punctul de topire și sub 280 de grade. Pentru a controla corect temperatura de extrudare, este necesar să înțelegem relația dintre limita de temperatură a materialului prelucrat și proprietățile sale fizice. Doar descoperind caracteristicile și legile acestuia putem alege un interval de temperatură mai bun pentru turnarea prin extrudare. Prin urmare, următoarele aspecte ar trebui luate în considerare în setarea temperaturii fiecărei secțiuni: în primul rând, performanța polimerului în sine, cum ar fi punctul de topire, dimensiunea și distribuția greutății moleculare, indicele de topire etc. În al doilea rând, luați în considerare performanța echipamentului. Pentru unele echipamente, temperatura secțiunii de alimentare are un impact mare asupra curentului mașinii gazdă. În al treilea rând, observați dacă suprafața semifabricatului tubului extrudat este netedă. Indiferent dacă există bule sau nu.
Temperatura de extrudare include temperatura setată a încălzitorului și temperatura de topire. Temperatura de încălzire se referă la temperatura furnizată de încălzitorul extern. Temperatura de topire se referă la temperatura materialului dintre secțiunea frontală a șurubului și cap.
Distribuția temperaturii cilindrului de la zona de alimentare la capul matriței poate fi plată, în creștere, scădere și mixtă. Depinde în principal de punctul materialului și de structura extruderului.
Temperatura capului mașinii este setată. Pentru a obține un aspect și proprietăți mecanice mai bune și pentru a reduce expansiunea de ieșire a topiturii, temperatura corpului mașinii este în general controlată pentru a fi mai scăzută, iar temperatura capului mașinii este mai mare. Temperatura ridicată a capului poate face ca materialul să intre fără probleme în matriță, dar stabilitatea formei extrudatului este slabă, iar rata de contracție este crescută. Dacă temperatura capului este scăzută, materialul plastic este sărac, vâscozitatea topiturii este ridicată și presiunea capului crește. Deși acest lucru va face produsul prea dens, rata post-contracție este mică, iar stabilitatea formei produsului este bună, este dificil de procesat, expansiunea matriței este mare și suprafața produsului este aspră. De asemenea, va crește contrapresiunea extruderului, va crește sarcina echipamentului și consumul de energie.
Temperatura de setare a matriței și temperatura matriței și matriței au un impact asupra finisării suprafeței țevii. Într-un anumit interval, temperatura matriței și matriței de miez este ridicată, iar finisarea suprafeței țevii este ridicată. În general, temperatura la ieșirea matriței nu trebuie să depășească 220 de grade, temperatura de topire la intrarea matriței ar trebui să fie de 200 de grade, iar diferența de temperatură a topiturii dintre intrarea și ieșirea matriței nu trebuie să depășească 20 de grade. Deoarece diferența de temperatură mai mare dintre topitură și metal va duce la fenomenul pielii de rechin. Temperatura de topire excesivă determină acumularea matriței. Dar detaliile ar trebui determinate în funcție de situația reală.
Temperatura de topire se referă la temperatura reală a topiturii măsurată la capătul șurubului, deci este o variabilă dependentă. Depinde în principal de viteza șurubului și de temperatura de setare a cilindrului. Limita superioară a temperaturii de topire pentru extrudarea țevilor de polietilenă este în general stabilită la 230 de grade. În general, este mai bine să controlați în jur de 200 de grade. Limita superioară a temperaturii de topire pentru extrudarea țevilor de polipropilenă este în general de 240 de grade. Temperatura de topire nu trebuie să fie prea mare. În general, se ia în considerare degradarea materialelor. În același timp, temperatura prea ridicată va îngreuna și formarea țevilor.
3. Controlul presiunii
Cel mai important parametru de presiune în procesul de extrudare este presiunea de topire, adică presiunea de cap. În general, creșterea presiunii de topire va reduce randamentul extruderului și va crește compactitatea produsului, ceea ce conduce la îmbunătățirea calității produsului. Dar prea multă presiune va cauza probleme de siguranță. Presiunea de topire este legată de performanța materiilor prime, structura șurubului, viteza șurubului, temperatura procesului, numărul de plase de sită de filtru, placa perforată și alți factori. Presiunea de topire este de obicei controlată între 10-30MPa.
4. Modelarea în vid
Modelarea în vid controlează în principal gradul de vid și viteza de răcire. În general, pe premisa respectării calității aspectului țevilor, gradul de vid ar trebui să fie cât mai scăzut posibil, astfel încât solicitarea internă a țevilor să fie mică, iar deformarea produselor să fie mică în timpul depozitării.
5. Răcire
Temperatura apei de răcire în turnarea prin extrudare a țevilor de polietilenă este în general mai scăzută, de obicei sub 20 de grade. La producerea conductelor PPR, temperatura din prima secțiune poate fi puțin mai mare, iar temperatura din a doua secțiune este mai scăzută, formând astfel un gradient de temperatură. De asemenea, este foarte important să reglați debitul de apă de răcire. Debitul este prea mare, iar suprafața țevii este aspră, provocând pete și gropi. Dacă debitul este prea mic, punctele luminoase de pe suprafața țevii sunt ușor de spart, cum ar fi distribuția neuniformă, grosimea neuniformă a peretelui țevii sau elipsa.
6. Viteza șurubului și viteza de extrudare
Viteza șurubului este un parametru al industriei grele pentru a controla rata de extrudare, producția și calitatea produsului. Viteza de rotație a extruderului cu un singur șurub crește, iar randamentul crește. Vâscozitatea aparentă a topiturii scade odată cu creșterea vitezei de forfecare. Este favorabil omogenizării materialelor. În același timp, datorită plastificării bune, crește forța intermoleculară și crește rezistența mecanică. Cu toate acestea, viteza șurubului este prea mare, sarcina motorului este prea mare, presiunea de topire este prea mare, viteza de forfecare este prea mare, umflarea matriței este crescută, suprafața este deteriorată și volumul de extrudare este instabil.
7. Viteza de tracțiune
Viteza de tracțiune afectează direct grosimea peretelui, toleranța dimensională, performanța și aspectul produsului. Raportul vitezei de tracțiune trebuie să fie stabil, iar viteza de tracțiune trebuie să se potrivească cu viteza de extrudare a țevii. Raportul dintre viteza de tracțiune și viteza liniară de extrudare reflectă orientarea posibilă a produsului. Acest raport se numește raport de întindere, iar valoarea lui trebuie să fie egală sau mai mare decât 1. Când viteza de tracțiune crește și condițiile de temperatură pentru răcire și modelare rămân neschimbate, viteza de tracțiune este rapidă, iar produsul rămâne în manșonul de dimensionare. și rezervor de apă de răcire pentru un timp relativ scurt. După răcire și modelare, va rămâne mai multă căldură în interiorul produsului, Această căldură va face ca structura de orientare formată în produs în timpul procesului de tracțiune să fie de-orientată, rezultând în reducerea gradului de orientare a produsului. Cu cât viteza de tracțiune este mai mare, cu atât grosimea peretelui țevii este mai subțire și rata de contracție pe direcția lungimii produsului răcit este mai mare. Cu cât viteza de tracțiune este mai mică, cu atât grosimea peretelui țevii este mai groasă și cu atât este mai ușor să provoace acumularea de material între matriță și manșonul de dimensionare. Distrugeți producția normală de extrudare. Prin urmare, viteza de extrudare și viteza de tracțiune trebuie bine controlate în turnarea prin extrudare.
8. Controlul calității online și post-tratarea țevilor
Poliolefina este un polimer cristalin, iar performanța țevii chiar în afara liniei este diferită de dimensiunea și performanța produselor din țevi atunci când sunt livrate pentru utilizare. Principalele motive sunt următoarele: în primul rând, cristalizarea are loc în timpul procesului de răcire a poliolefinelor topite, iar cristalinitatea și forma cristalului sunt legate de temperatură, istoricul termic și timpul de depozitare. În al doilea rând, temperatura țevilor de lângă linie este de obicei mai mare decât temperatura normală. În al treilea rând, tensiunea internă a conductei chiar în afara liniei este mare. Pentru a obține stabilitatea performanței și a dimensiunii, conducta generală de polietilenă trebuie plasată offline timp de 24 de ore, iar conducta de polipropilenă trebuie plasată timp de 48 de ore, apoi testul de performanță poate fi efectuat conform standardelor corespunzătoare.
Secțiunea III Probleme și soluții comune în producția de țevi de poliolefină
Topitura de poliolefine este vâscoelastică. Două tipuri de fenomene apar adesea în procesare, și anume, umflarea matriței și fractura prin topire. Aici, nu va fi explicat în detaliu. Anomaliile comune în producția de țevi, cauzele și metodele de manipulare ale acestora sunt enumerate mai jos.
① Suprafața este plictisitoare
Cauză:
1. Umiditatea materiilor prime
2. Temperatura de topire necorespunzătoare
3. Materialul topit extrudat de extruder nu este uniform
4. Manșonul de calibrare este prea scurt
5. Secțiunea de formare a gurii este prea scurtă
Solutii recomandate:
1. Pretratarea materiei prime
2. Reglați temperatura
3. Creșteți contrapresiunea, utilizați un filtru fin și proiectați o structură de șurub adecvată
4. Manșon de calibrare extins
5. Extindeți secțiunea de turnare a matriței.
② Pete de suprafață
Cauză:
1. Există apă în materia primă
2. Pe țevile din chiuvetă sunt bule
Solutii recomandate:
1. Materiile prime uscate
2. Eliminați bulele. Reglați temperatura procesului.
③ Suprafața exterioară prezintă o formă de bloc strălucitoare și transparentă (cunoscută în mod obișnuit ca Yanqing)
Cauză:
1. Temperatura capului este prea mare
2. Apa de răcire este prea mică sau insuficientă sau neuniformă
Solutii recomandate:
1. Reduceți temperatura capului
2. Deschideți apa de răcire sau curățați manșonul de dimensionare
Țevile cu suprafață netedă și regulată pestriță tind să adere la manșonul de dimensionare, să mărească debitul de apă de răcire, să curețe calea apei sau să reducă viteza
Matrița de dimensionare ondulată adâncă de pe suprafața exterioară a țevii nu este centrată, iar caseta de dimensionare și matrița sunt menținute pe aceeași axă
④ Suprafața interioară rugoasă
Cauză:
1. Materii prime umede
2. Temperatura matriței de miez este scăzută
3. Distanța dintre matriță și matriță de miez este prea mare.
4. Secțiunea de turnare a gurii este prea scurtă
Solutii recomandate:
1. Uscarea sau pretratarea materiilor prime
2. Creșteți temperatura sau prelungiți timpul de menținere
3. Înlocuirea matriței miezului
4. Înlocuiți matrița cu o secțiune de turnare mai lungă
⑤ Peretele interior ondulat al țevii
Cauză:
1. Ieșirea extruderului se modifică, iar separarea este instabilă
2. Alunecarea de tracțiune
3. Răcirea neuniformă a conductelor
Solutii recomandate:
1. Reduceți temperatura zonei de alimentare cu șurub.
2. Reglați presiunea aerului de tracțiune.
3. Reglați calea navigabilă
⑥ Există gropi pe peretele interior al țevii
Cauză:
1. Conținut ridicat de umiditate al materiilor prime
2. Umplutura are o dispersie slabă și nu este plastifiată cu impurități
Solutii recomandate:
1. Preîncălzirea și uscarea materiilor prime
2. Alimentarea, reglarea temperaturii, curățarea materiilor prime
⑦ Pe peretele interior al țevii există particule arse
Cauză:
1. Capul extruderului și peretele interior al matriței nu sunt curate
2. Temperatura locală este prea ridicată
3. Există o acumulare serioasă de material în matriță (acumularea internă de material va provoca umflături în industria cablurilor)
Solutii recomandate:
1. Curățarea cofrajelor
2. Verificați dacă termocuplul este normal.
3. Curățați matrița și reduceți corespunzător temperatura matriței
⑧ Diametrul exterior sau grosimea peretelui se modifică în orice moment
Cauză:
1. Schimbarea vitezei de extrudare
2. Viteza de tracțiune se modifică sau alunecă
3. Hrănire instabilă (dimensiune neuniformă a boabelor)
4. Instabilitatea topiturii
5. Răcire neuniformă
Solutii recomandate:
1. Verificați tractorul
2. Creșteți presiunea în mod corespunzător
3. Cererea sau granularea materiei prime
4. Creșteți temperatura materialului, reduceți viteza liniară și creșteți decalajul matriței
5. Curățați căile navigabile
⑨ Grosimea neuniformă a peretelui țevii
Cauză:
1. Matrița nu este aliniată
2. Temperatura neuniformă a matriței
3. Tractorul, manșonul de dimensionare și matrița nu sunt aliniate
4. Distanța dintre manșonul de calibrare și matriță este prea mare
Solutii recomandate:
1. Reglarea concentricității matriței
2. Reglați temperatura
3. Păstrați pe aceeași axă
4. Închideți distanța
⑩ Îmbinarea de fuziune slabă
Cauză:
1. Secțiunea de turnare a gurii este prea scurtă
2. Temperatura scăzută de topire
3. Dispersarea plasticului în capul matriței
4. Structura nerezonabilă a mașinii capului
Solutii recomandate:
1. Utilizați o secțiune lungă de formare a matriței
2. Creșteți temperatura materialului
3. Curăţaţi capul matriţei
4. Înlocuire sau modificare
⑪ Deteriorări premature și perforarea țevilor
Cauză:
1. blister
2. Bulele
3. Impurități
4. Dispersie slabă a pigmentului sau a umpluturii
Solutii recomandate:
1. Materiile prime uscate
2. Dezumidificați sau reduceți temperatura
3. Curățați materiile prime sau utilizați sită filtrantă
4. Reglați temperatura sau înlocuiți materiile prime
⑫ Defecțiune fragilă a conductei din cauza defecțiunii premature
Cauză:
1. Temperatură scăzută a materialului
2. Temperatura este prea mare, iar materia primă se descompune
Solutii recomandate:
1. Creșteți temperatura materialului
2. Curățați matrița și reduceți temperatura
⑬ Crăparea conductei
Cauză:
1. Temperatură scăzută a capului și viteză mare de extrudare
2. Apa de răcire este prea mare
Solutii recomandate:
1. Cresterea temperaturii si scaderea vitezei
2. Reduceți debitul de apă de răcire
⑭ Rotunjimea slabă și îndoirea țevilor
Cauză:
1. Poziția centrală a matriței și a matriței de miez nu este corectă
2. Temperatura neuniformă în jurul capului
3. Apa de răcire este prea aproape de matriță
4. Pulverizarea cu apă de răcire este prea puternică
5. Pulverizarea cu apă de răcire este prea mică
6. Nivelul apei este prea mare
7. Presiunea excesivă a tractorului
Solutii recomandate:
1. Reglați concentricitatea
2. Reglați temperatura
3. Reglați poziția apei de răcire
4. Reglați unghiul duzei
5. Curățați căile navigabile
6. Drenaj
7. Reglați presiunea aerului