Problémy a řešení při vytlačování plastů
Část 1 Základní principy vytlačování plastů
Odvětví zpracování plastů je vysoce komplexním odvětvím{0}}založeným na technologiích. Zahrnuje chemii polymerů, fyziku polymerů, teorii rozhraní, stroje na zpracování plastů, formy pro zpracování plastů, principy návrhu receptur a řízení procesu atd. Teorie vytlačování studuje především pohyb a měnící se pravidla plastů v extrudéru. Plast v extrudéru je pod určitou vnější silou a vztahem mezi třemi fyzikálními stavy vysokého polymeru v různých teplotních rozmezích, strukturou šneku, plastovými vlastnostmi a podmínkami zpracování. Tak, aby byla provedena přiměřená kontrola procesu. Aby bylo dosaženo účelu zlepšení produkce a kvality plastových výrobků. Když se plastové polymerní materiály zahřívají pod konstantním tlakem, objeví se ve třech fyzikálních stavech: skelný stav, vysoce elastický stav a viskózní tekutý stav v různých rozmezích teplot. Obecně je teplota lisování plastu vyšší než teplota viskózního toku.
Sekce 2 Řízení procesu vytlačování polyolefinových trubek
Řídicí parametry procesu vytlačování zahrnují teplotu tvarování, pracovní tlak extrudéru, rychlost šneku, rychlost vytlačování a rychlost tahu, rychlost podávání, chlazení a nastavení atd.
1. Předúprava surovin
Polyolefiny jsou nenasákavé-materiály a obvykle mají nízký obsah vlhkosti, což je dostatečné pro vytlačování, ale pokud polyolefiny obsahují pigmenty pohlcující vodu-, jako jsou saze, jsou citlivé na vlhkost. Při použití recyklovaných materiálů a plniv se navíc zvýší obsah vody. Vlhkost způsobuje nejen drsnost vnitřního a vnějšího povrchu trubky, ale může také způsobit, že se v tavenině objeví vzduchové bubliny. Suroviny by měly být obvykle předupraveny. Obecně se používá úprava sušením a lze přidat i odpovídající přísady s funkcí odvlhčování. Jako jsou odpěňovače atd. Teplota sušení PE je obecně 60-90 stupňů. Při této teplotě lze výtěžek zvýšit o 10 % - 25 %.
2. regulace teploty
Teplota vytlačování je nezbytnou podmínkou pro podporu plastifikace formovacího materiálu a toku taveniny plastu. Má velmi důležitý vliv na plastifikaci materiálů a kvalitu a výstup produktů. Teoretické teplotní okno pro vytlačování plastů je mezi teplotou viskózního toku a teplotou degradace. Teplotní rozsah je u polyolefinů širší. Obvykle může být zpracován nad bodem tání a pod 280 stupňů. Pro správné řízení teploty vytlačování je nutné porozumět vztahu mezi teplotním limitem zpracovávaného materiálu a jeho fyzikálními vlastnostmi. Pouze zjištěním jeho vlastností a pravidel lze zvolit lepší teplotní rozsah pro vytlačování. Proto je třeba při nastavení teploty každé sekce vzít v úvahu následující aspekty: Za prvé, vlastnosti samotného polymeru, jako je teplota tání, velikost a distribuce molekulové hmotnosti, index toku taveniny atd. Dále zvažte výkon zařízení. U některých zařízení má teplota krmné sekce velký vliv na proud hostitele. Opět pozorováním, zda je povrch trubkového polotovaru vytlačovaného vytlačovací hlavou trubky hladký. Zda jsou bubliny a další jevy k posouzení.
Teplota vytlačování zahrnuje nastavenou teplotu ohřívače a teplotu taveniny. Teplota ohřevu se vztahuje k teplotě poskytované externím ohřívačem. Teplota taveniny se vztahuje k teplotě materiálu mezi přední částí šneku a spojem mezi hlavou stroje.
Rozložení teploty válce od přiváděcí zóny k matrici může být ploché, rostoucí, klesající a smíšené. Záleží především na materiálovém bodu a struktuře extrudéru.
Chcete-li nastavit teplotu hlavy stroje, abyste získali lepší vzhled a mechanické vlastnosti a snížili roztažnost výstupu taveniny, je teplota těla stroje obecně řízena tak, aby byla nízká, a teplota hlavy stroje je vysoká. Vysoká teplota hlavy stroje může způsobit, že materiál vstoupí do formy hladce, ale tvarová stabilita vytlačovaného produktu je špatná a rychlost smrštění se zvyšuje. Pokud je teplota hlavy stroje nízká, plast materiálu bude špatný, viskozita taveniny bude vysoká a tlak v hlavě stroje se zvýší. Ačkoli to způsobí, že produkt bude příliš hustý, míra po-stažení je malá a tvarová stabilita produktu je dobrá, ale zpracování je obtížnější, expanze při uvolnění formy je velká a povrch produktu je drsný. To také povede ke zvýšení protitlaku extrudéru, velkému zatížení zařízení a zvýšení spotřeby energie. Teplota tuhnutí zápustky, teplota zápustky a jádrové formy mají vliv na povrchovou úpravu trubky. V určitém rozmezí platí, že čím vyšší je teplota formy a jádra, tím vyšší je povrchová úprava trubky. Obecně řečeno, teplota na výstupu z hlavy by neměla překročit 220 stupňů, teplota taveniny na vstupu do hlavy by měla být 200 stupňů a teplotní rozdíl mezi taveninou na vstupu a výstupu hlavy by neměl překročit 20 stupňů. Protože vyšší teplotní rozdíl mezi taveninou a kovem povede k fenoménu žraločí kůže. Příliš vysoké teploty taveniny vedou k usazeninám v matrici. Ale mělo by se rozhodnout podle skutečné situace. Teplota taveniny se vztahuje ke skutečné teplotě taveniny měřené na konci šneku a je tedy závislou proměnnou. Záleží především na rychlosti šneku a teplotě tuhnutí hlavně. Horní mez teploty taveniny pro vytlačování polyetylenových trubek je obecně specifikována jako 230 stupňů. Obecně je lepší jej ovládat na cca 200 stupňů. Horní hranice teploty taveniny pro vytlačování polypropylenových trubek je obecně 240 stupňů. Teplota taveniny by neměla být příliš vysoká. Obecně se uvažuje s degradací materiálů a zároveň příliš vysoká teplota znesnadní tvarování trubky.
3. Regulace tlaku
Nejdůležitějším parametrem tlaku v procesu vytlačování je tlak taveniny, tedy tlak hlavy. Obecně řečeno, zvýšení tlaku taveniny sníží výkon extrudéru a zvýší kompaktnost produktu, což vede ke zlepšení kvality produktu. Příliš velký tlak však může přinést bezpečnostní problémy. Tlak taveniny souvisí s vlastnostmi surovin, strukturou šneku, rychlostí šneku, procesní teplotou, počtem ok filtračního síta, děrovanou deskou a dalšími faktory. Tlak taveniny je obvykle řízen mezi 10-30 MPa.
4. nastavení vakua
Nastavení vakua řídí hlavně dva parametry stupně vakua a rychlost chlazení. Obvykle, za předpokladu uspokojení kvality vzhledu trubky, by měl být stupeň vakua co nejnižší, aby vnitřní napětí trubky bylo malé a deformace produktu během skladování byla malá.
5. vychladnout
Požadavek na teplotu chladicí vody při vytlačování polyethylenových trubek je obecně nízký, obvykle pod 20 stupňů. Při výrobě PPR trubek může být teplota v prvním stupni mírně vyšší a teplota v druhém stupni může být nižší, čímž se vytvoří teplotní gradient. Je také velmi důležité upravit průtok chladicí vody. Pokud je průtok příliš velký, povrch trubky bude drsný, což má za následek skvrny a důlky. Pokud je průtok příliš malý, na povrchu potrubí budou světlé body, které lze snadno zlomit, jako je nerovnoměrné rozložení, nerovnoměrná tloušťka stěny potrubí nebo elipsa.
6. Rychlost šneku a rychlost vytlačování
Rychlost šneku je těžký parametr pro řízení rychlosti vytlačování, výkonu a kvality produktu. Rychlost jednošnekového extrudéru se zvyšuje a výkon se zvyšuje. S rostoucí smykovou rychlostí klesá zdánlivá viskozita taveniny. To přispívá k homogenizaci materiálů. Zároveň se díky dobré plastifikaci zvýší síla mezi molekulami a zlepší se mechanická pevnost. Rychlost šneku je však příliš vysoká, zatížení motoru je příliš velké, tlak taveniny je příliš vysoký, smyková rychlost je příliš vysoká, expanze matrice je zvýšená, povrch se zhoršuje a objem vytlačování je nestabilní.
7. trakční rychlost
Tažná rychlost přímo ovlivňuje tloušťku stěny produktu, rozměrovou toleranci, výkon a vzhled. Poměr rychlosti tahu musí být stabilní a rychlost tahu musí odpovídat rychlosti vytlačování trubky. Poměr trakční rychlosti k rychlosti vytlačovací linky odráží stupeň orientace, který může nastat ve výrobku. Tento poměr se nazývá poměr protažení a jeho hodnota musí být rovna nebo větší než 1. Když se trakční rychlost zvýší a podmínky chlazení a nastavení teploty zůstanou nezměněny, trakční rychlost je vysoká. Výrobek zůstane v kalibrační objímce a nádrži na chladicí vodu relativně krátkou dobu a po ochlazení a tvarování zůstane uvnitř výrobku více tepla, což způsobí, že se během procesu tahu vytvoří orientační struktura výrobku. což má za následek snížení stupně orientace produktu. Čím vyšší je rychlost tahu, tím tenčí je tloušťka stěny trubky a tím větší je rychlost smrštění chlazeného produktu v podélném směru. Čím nižší je rychlost tahu, čím silnější je tloušťka stěny trubky, tím snazší je způsobit hromadění materiálu mezi matricí a kalibrační objímkou. Narušte normální výrobu vytlačování. Proto musí být rychlost vytlačování a rychlost tažení při vytlačování dobře řízena.
8. On-kontrola kvality a následné{2}}zpracování potrubí
Polyolefin je krystalický polymer a existuje mezera mezi výkonem trubky těsně mimo linku a velikostí a výkonem trubkového produktu při jeho dodání. Hlavní důvody jsou následující: za prvé, ke krystalizaci dochází během procesu chlazení taveniny polyolefinu a krystalinita a krystalická forma souvisí s teplotou, tepelnou historií a dobou skladování. Za druhé, teplota potrubí těsně mimo montážní linku je obvykle vyšší než normální teplota. Za třetí, vnitřní pnutí trubky těsně mimo montážní linku je poměrně velké. Aby bylo dosaženo výkonu a rozměrové stability, měly by být běžné polyetylenové trubky umístěny- mimo linku na 24 hodin a polypropylenové trubky by měly být umístěny na 48 hodin před provedením výkonnostních testů podle odpovídajících norem.
Oddíl 3 Společné problémy a řešení při výrobě polyolefinových trubek
Polyolefinové taveniny jsou viskoelastické. Při zpracování se často objevují dva jevy, a to bobtnání formy a lom taveniny. Zde to nebude podrobně vysvětlováno. Níže jsou uvedeny běžné abnormality ve výrobě potrubí, jejich příčiny a způsoby léčby.
Příčiny abnormálních stavů Doporučená řešení
1. vlhkost suroviny
2. Teplota taveniny není vhodná
3. Roztavený materiál vytlačovaný extrudérem je nerovnoměrný
4. Velikost rukávu je příliš krátká
5. Sekce lisování je příliš krátká
1. Předúprava surovin
2. Nastavte teplotu
3. Zvyšte protitlak, použijte jemnější filtr a navrhněte vhodnou strukturu šroubu
4. Prodloužená objímka velikosti
5. Prodloužená sekce pro tváření zápustek. a
povrchové skvrny
1. V surovině je vlhkost
2. Bubliny v potrubí ve dřezu
1. Suché suroviny
2. Odstraňte vzduchové bubliny. Upravte teplotu procesu. a
Vnější povrch je světlý a průhledný blok (běžně známý jako eye clear)
1. Teplota hlavy je příliš vysoká
2. Chladicí voda je příliš malá nebo nedostatečná nebo nerovnoměrná
1. Snižte teplotu hlavy stroje
2. Otevřete chladicí vodu nebo vyčistěte dimenzovací pouzdro
Pravidelné značky na hladkém vnějším povrchu trubky Potrubí má tendenci přilnout k dimenzační objímce Zvyšte průtok chladicí vody pro čištění vodní cesty nebo snižte rychlost
Hluboké zvlnění na vnějším povrchu trubky. Zápustka kalibračního pouzdra není vystředěná. Vycentrujte ji a udržujte krabici velikosti a matrici na stejné ose.
Drsný vnitřní povrch
1. surovina mokrá
2. Nízká teplota jádra formy
3. Mezera mezi matricí a trnem je příliš velká. a
4. Tvarovací část je příliš krátká
1. Sušení suroviny nebo předúprava
2. Zvyšte teplotu nebo prodlužte dobu výdrže
3. Výměna trnu
4. Změňte na matrici s delší tvarovací částí
vnitřní stěna vlnité trubky
1. Výkon extrudéru se mění a podávání je nestabilní
2. Trakční prokluzování
3. Nerovnoměrné chlazení potrubí
1. Snižte teplotu v zóně podávání šneku. a
2. Nastavte tlak trakčního vzduchu. a
3. Upravte vodní cestu
Na vnitřní stěně potrubí jsou prohlubně
1. Vysoká vlhkost suroviny
2. Špatná dispergovatelnost plniv bez plastifikace, nečistoty
1. Předehřívání a sušení suroviny
2. Tankování, úprava teploty, čištění surovin
Na vnitřní stěně trubky jsou částice koksu
1. Vnitřní stěna vytlačovací hlavy a matrice nejsou čisté
2. Místní teplota je příliš vysoká
3. Usazeniny jsou vážné
1. Vyčistěte plíseň
2. Zkontrolujte, zda je termočlánek normální. a
3. Vyčistěte formu a přiměřeně snižte teplotu formy
Změny vnějšího průměru nebo tloušťky stěny kdykoli
1. Změna rychlosti vytlačování
2. Změny trakční rychlosti nebo prokluzování
3. Nestabilní podávání (nerovnoměrná velikost zpětných částic)
4. Nestabilita taveniny
5. Nerovnoměrné chlazení
1. Zkontrolujte traktor
2. Správně zvyšte tlak
3. Třídění nebo granulace surovin
4. Zvyšte teplotu materiálu, snižte rychlost linky, zvyšte mezeru matrice
5. Vyčistěte vodní toky
Nerovnoměrná tloušťka stěny trubky
1. Kostka není vycentrovaná
2. Nerovnoměrná teplota matrice
3. Traktor, dimenzovací pouzdro, matrice není vyrovnána
4. Vzdálenost mezi kalibrační objímkou a matricí je příliš velká
1. Upravte soustřednost matrice
2. upravte teplotu
3. držte se na stejné ose
4. zkraťte vzdálenost
Špatný svarový šev
1. Sekce pro lisování je příliš krátká
2. Nízká teplota tání
3. Disperze plastu v matrici
4. Nerozumná konstrukce hlavy stroje
1. Použijte delší tvarovací část
2. Zvyšte teplotu materiálu
3. Vyčistěte závitořeznou hlavu
4. Výměna nebo dovybavení
Předčasné poškození potrubí piercing
1. Puchýř
2. bublina
3. Nečistoty
4. Špatná disperze pigmentů nebo plniv
1. Suché suroviny
2. Odvlhčování nebo nižší teplota
3. Očistěte přísady nebo použijte sítko
4. Upravte teplotu nebo vyměňte suroviny
Křehké selhání předčasného selhání potrubí
1. Nízká teplota materiálu
2. Teplota je příliš vysoká, surovina se rozkládá
1. Zvyšte teplotu materiálu
2. Vyčistěte formu a snižte teplotu
praskání potrubí
1. Nízká teplota hlavy, vysoká rychlost vytlačování
2. Chladicí voda je příliš velká
1. zahřát, zpomalit
2. Snižte průtok chladicí vody
Kulatost trubky není dobrá a je ohnutá
1. Středová poloha matrice a matrice není správná
2. Nerovnoměrná teplota kolem hlavy stroje
3. Chladicí voda je příliš blízko matrice
4. Síla rozstřiku chladicí vody je příliš velká
5. Rozstřik chladicí vody je příliš malý
6. Hladina vody je příliš vysoká
7. Tlak v traktoru je příliš vysoký
1. Upravte soustřednost
2. upravte teplotu
3. Nastavte polohu chladicí vody
4. Nastavte úhel trysky
5. Vyčistěte vodní toky
6. Drenáž
7. Upravte tlak vzduchu
