Problemi e soluzioni nell'estrusione della plastica
Sezione 1 Principi di base dell'estrusione di materie plastiche
L'industria della lavorazione della plastica è un settore altamente tecnologico-basato. Coinvolge la chimica dei polimeri, la fisica dei polimeri, la teoria dell'interfaccia, i macchinari per la plastica, gli stampi per la lavorazione della plastica, i principi di progettazione delle formule e il controllo del processo, ecc. La teoria dell'estrusione studia principalmente il movimento e il cambiamento delle regole della plastica nell'estrusore. La plastica nell'estrusore è sottoposta a una certa forza esterna e alla relazione tra i tre stati fisici dell'alto polimero in diversi intervalli di temperatura, la struttura della vite, le proprietà della plastica e le condizioni di lavorazione. In modo da effettuare un ragionevole controllo del processo. Al fine di raggiungere lo scopo di migliorare la produzione e la qualità dei prodotti in plastica. Quando i materiali polimerici plastici vengono riscaldati sotto pressione costante, appariranno in tre stati fisici: stato di vetro, stato altamente elastico e stato fluido viscoso in diversi intervalli di temperatura. Generalmente, la temperatura di stampaggio della plastica è superiore alla temperatura del flusso viscoso.
Sezione 2 Controllo del processo di estrusione di tubi in poliolefina
I parametri di controllo del processo di stampaggio per estrusione comprendono la temperatura di stampaggio, la pressione di esercizio dell'estrusore, la velocità della vite, la velocità di estrusione e di trazione, la velocità di alimentazione, il raffreddamento e l'impostazione, ecc.
1. Pretrattamento delle materie prime
Le poliolefine sono materiali non-assorbenti e solitamente hanno un basso contenuto di umidità, sufficiente per l'estrusione, ma quando contengono pigmenti-che assorbono acqua, come il nerofumo, sono sensibili all'umidità. Inoltre, quando si utilizzano materiali riciclati e riempitivi, il contenuto di acqua aumenterà. L'umidità non solo causa rugosità sulle superfici interne ed esterne del tubo, ma può anche causare la comparsa di bolle d'aria nella massa fusa. Le materie prime dovrebbero solitamente essere pretrattate. Generalmente viene utilizzato il trattamento di essiccazione e possono essere aggiunti anche gli additivi corrispondenti con funzione di deumidificazione. Come antischiuma, ecc. La temperatura di essiccazione del PE è generalmente di 60-90 gradi. A questa temperatura, la resa può essere aumentata del 10% - 25%.
2. controllo della temperatura
La temperatura di stampaggio per estrusione è una condizione necessaria per favorire la plastificazione del materiale da stampaggio e lo scorrimento del fuso plastico. Ha un impatto molto importante sulla plastificazione dei materiali, sulla qualità e sulla resa dei prodotti. La finestra di temperatura teorica per l'estrusione plastica è compresa tra la temperatura del flusso viscoso e la temperatura di degradazione. L'intervallo di temperatura è più ampio per le poliolefine. Di solito può essere lavorato al di sopra del punto di fusione e al di sotto di 280 gradi. Per controllare correttamente la temperatura di estrusione è necessario comprendere la relazione tra la temperatura limite del materiale lavorato e le sue proprietà fisiche. Solo scoprendone le caratteristiche e le regole è possibile selezionare un intervallo di temperature migliore per lo stampaggio per estrusione. Pertanto, nell'impostazione della temperatura di ciascuna sezione è necessario considerare i seguenti aspetti: in primo luogo, le proprietà del polimero stesso, come punto di fusione, dimensione e distribuzione del peso molecolare, indice di fusione, ecc. Successivamente, considerare le prestazioni del dispositivo. Per alcune apparecchiature, la temperatura della sezione di alimentazione ha una grande influenza sulla corrente dell'host. Ancora una volta, osservando se la superficie del tubo grezzo estruso dalla testa della filiera è liscia. Se ci siano bolle e altri fenomeni da giudicare.
La temperatura di estrusione include la temperatura impostata del riscaldatore e la temperatura di fusione. La temperatura di riscaldamento si riferisce alla temperatura fornita dal riscaldatore esterno. La temperatura di fusione si riferisce alla temperatura del materiale tra la parte anteriore della vite e il collegamento tra la testa della macchina.
La distribuzione della temperatura del cilindro dalla zona di alimentazione alla filiera può essere piatta, crescente, decrescente e mista. Dipende principalmente dal punto del materiale e dalla struttura dell'estrusore.
Per impostare la temperatura della testa della macchina, al fine di ottenere un aspetto e proprietà meccaniche migliori e ridurre l'espansione dell'uscita del materiale fuso, la temperatura del corpo della macchina è generalmente controllata su un valore basso e la temperatura della testa della macchina è elevata. L'elevata temperatura della testa della macchina può far sì che il materiale entri nello stampo senza problemi, ma la stabilità della forma del prodotto estruso è scarsa e il tasso di ritiro aumenta. Se la temperatura della testa della macchina è bassa, la plastica del materiale sarà scarsa, la viscosità del materiale fuso sarà elevata e la pressione della testa della macchina aumenterà. Anche se ciò renderà il prodotto troppo denso, il tasso di restringimento post- è basso e la stabilità della forma del prodotto è buona, ma la lavorazione è più difficile, l'espansione del rilascio dallo stampo è ampia e la superficie del prodotto è ruvida. Ciò comporterà inoltre un aumento della contropressione dell'estrusore, un grande carico sull'attrezzatura e un aumento del consumo energetico. La temperatura di impostazione della matrice, la temperatura della matrice e del nucleo dello stampo influiscono sulla finitura superficiale del tubo. Entro un certo intervallo, maggiore è la temperatura della matrice e del nucleo dello stampo, maggiore sarà la finitura superficiale del tubo. In generale, la temperatura all'uscita dello stampo non deve superare i 220 gradi, la temperatura di fusione all'ingresso della testa deve essere di 200 gradi e la differenza di temperatura tra l'ingresso della testa e la fusione di uscita non deve superare i 20 gradi. Perché la maggiore differenza di temperatura tra la fusione e il metallo porterà al fenomeno della pelle di squalo. Temperature di fusione eccessivamente elevate portano alla formazione di depositi sullo stampo. Ma dovrebbe essere deciso in base alla situazione reale. La temperatura del materiale fuso si riferisce alla temperatura effettiva del materiale fuso misurata all'estremità della vite ed è quindi la variabile dipendente. Dipende principalmente dalla velocità della vite e dalla temperatura di impostazione del cilindro. Il limite superiore della temperatura di fusione per l'estrusione di tubi in polietilene è generalmente specificato a 230 gradi. In genere è meglio controllarlo a circa 200 gradi. Il limite superiore della temperatura di fusione per l'estrusione di tubi in polipropilene è generalmente di 240 gradi. La temperatura di fusione non dovrebbe essere troppo alta. Generalmente si considera il degrado dei materiali e, allo stesso tempo, una temperatura troppo elevata renderà difficile la modellatura del tubo.
3. Controllo della pressione
Il parametro di pressione più importante nel processo di estrusione è la pressione di fusione, ovvero la pressione in testa. In generale, l'aumento della pressione di fusione ridurrà la resa dell'estrusore e aumenterà la compattezza del prodotto, il che contribuisce a migliorare la qualità del prodotto. Ma troppa pressione può portare problemi di sicurezza. La pressione di fusione è correlata alle proprietà delle materie prime, alla struttura della vite, alla velocità della vite, alla temperatura del processo, al numero di maglie dello schermo filtrante, alla piastra forata e ad altri fattori. La pressione di fusione è solitamente controllata tra 10 e 30 MPa.
4. impostazione del vuoto
L'impostazione del vuoto controlla principalmente due parametri del grado di vuoto e della velocità di raffreddamento. Di solito, con la premessa di soddisfare la qualità estetica del tubo, il grado di vuoto dovrebbe essere il più basso possibile, in modo che lo stress interno del tubo sia piccolo e la deformazione del prodotto durante lo stoccaggio sia piccola.
5. rinfrescarsi
Il requisito della temperatura dell'acqua di raffreddamento nello stampaggio per estrusione di tubi in polietilene è generalmente basso, solitamente inferiore a 20 gradi. Quando si producono tubi in PPR, la temperatura nel primo stadio può essere leggermente più alta, mentre la temperatura nell'ultimo stadio può essere più bassa, formando così un gradiente di temperatura. È anche molto importante regolare il flusso dell'acqua di raffreddamento. Se la portata è troppo grande, la superficie del tubo sarà ruvida e si formeranno macchie e buchi. Se la portata è troppo piccola, sulla superficie del tubo appariranno punti luminosi facili da rompere, come una distribuzione non uniforme, uno spessore della parete non uniforme del tubo o un'ellisse.
6. Velocità della vite e velocità di estrusione
La velocità della vite è un parametro importante per controllare la velocità di estrusione, la produzione e la qualità del prodotto. La velocità dell'estrusore monovite-aumenta e la produzione aumenta. All’aumentare della velocità di taglio, la viscosità apparente del fuso diminuisce. È favorevole all'omogeneizzazione dei materiali. Allo stesso tempo, grazie alla buona plastificazione, la forza tra le molecole aumenta e la resistenza meccanica migliora. Tuttavia, la velocità della vite è troppo elevata, il carico del motore è troppo elevato, la pressione di fusione è troppo elevata, la velocità di taglio è troppo elevata, l'espansione della matrice è aumentata, la superficie è deteriorata e il volume di estrusione è instabile.
7. velocità di trazione
La velocità di trazione influisce direttamente sullo spessore della parete del prodotto, sulla tolleranza dimensionale, sulle prestazioni e sull'aspetto. Il rapporto tra velocità di trazione deve essere stabile e la velocità di trazione deve corrispondere alla velocità di estrusione del tubo. Il rapporto tra la velocità di trazione e la velocità della linea di estrusione riflette il grado di orientamento che può verificarsi nel prodotto. Questo rapporto è chiamato rapporto di allungamento e il suo valore deve essere uguale o maggiore di 1. Quando la velocità di trazione aumenta e le condizioni di raffreddamento e temperatura di impostazione rimangono invariate, la velocità di trazione è elevata. , il prodotto rimane nel manicotto di dimensionamento e nel serbatoio dell'acqua di raffreddamento per un tempo relativamente breve e all'interno del prodotto rimarrà più calore dopo il raffreddamento e la modellatura, il che causerà la formazione della struttura di orientamento del prodotto durante il processo di trazione. , con conseguente riduzione del grado di orientamento del prodotto. Maggiore è la velocità di trazione, più sottile sarà lo spessore della parete del tubo e maggiore sarà il tasso di ritiro del prodotto raffreddato in direzione longitudinale. Minore è la velocità di estrazione, maggiore è lo spessore della parete del tubo, più facile sarà l'accumulo di materiale tra la matrice e il manicotto di dimensionamento. Interrompere la normale produzione di estrusione. Pertanto, la velocità di estrusione e la velocità di trazione devono essere ben controllate nello stampaggio per estrusione.
8. Controllo qualità on-line e post-lavorazione dei tubi
La poliolefina è un polimero cristallino ed esiste un divario tra le prestazioni del tubo appena uscito dalla linea e le dimensioni e le prestazioni del tubo prodotto al momento della consegna. Le ragioni principali sono le seguenti: in primo luogo, la cristallizzazione avviene durante il processo di raffreddamento della poliolefina fusa e la cristallinità e la forma dei cristalli sono correlate alla temperatura, alla storia termica e al tempo di conservazione. In secondo luogo, la temperatura del tubo appena fuori dalla catena di montaggio è solitamente superiore alla temperatura normale. In terzo luogo, lo stress interno del tubo appena fuori dalla catena di montaggio è relativamente elevato. Per ottenere prestazioni e stabilità dimensionale, i tubi generali in polietilene devono essere messi fuori linea-per 24 ore e i tubi in polipropilene devono essere posizionati per 48 ore prima di eseguire test prestazionali secondo gli standard corrispondenti.
Sezione 3 Problemi comuni e soluzioni nella produzione di tubi in poliolefina
Le fusioni poliolefiniche sono viscoelastiche. Durante la lavorazione si verificano spesso due fenomeni: il rigonfiamento dello stampo e la frattura del fuso. Qui non verrà spiegato in dettaglio. Di seguito sono elencate le anomalie più comuni nella produzione dei tubi, le relative cause e i metodi di trattamento.
Cause di condizioni anomale Soluzioni consigliate
1. umidità della materia prima
2. La temperatura di fusione non è adatta
3. Il materiale fuso estruso dall'estrusore non è uniforme
4. La manica della taglia è troppo corta
5. La sezione di formatura è troppo corta
1. Pretrattamento delle materie prime
2. Regolare la temperatura
3. Aumentare la contropressione, utilizzare un filtro più fine e progettare una struttura a vite adeguata
4. Manicotto di dimensionamento esteso
5. Sezione di formatura dello stampo estesa. IL
macchie superficiali
1. C'è umidità nella materia prima
2. Bolle nei tubi del lavandino
1. Materie prime secche
2. Eliminare le bolle d'aria. Regolare la temperatura del processo. IL
La superficie esterna è in blocco lucido e trasparente (comunemente noto come eye clear)
1. La temperatura della testa è troppo alta
2. L'acqua di raffreddamento è troppo piccola, insufficiente o irregolare
1. Ridurre la temperatura della testa della macchina
2. Aprire l'acqua di raffreddamento o pulire il manicotto di dimensionamento
Segni regolari sulla superficie esterna liscia del tubo Il tubo tende ad aderire al manicotto di dimensionamento Aumentare il flusso dell'acqua di raffreddamento per pulire il corso d'acqua o ridurre la velocità
Ondulazione profonda sulla superficie esterna del tubo. La matrice del manicotto di dimensionamento non è centrata. Centrare e mantenere la scatola di dimensionamento e la fustella sullo stesso asse.
Superficie interna ruvida
1. materia prima bagnata
2. Bassa temperatura interna dello stampo
3. Lo spazio tra la matrice e il mandrino è troppo grande. IL
4. La sezione di sagomatura della fustella è troppo corta
1. Essiccazione o pretrattamento delle materie prime
2. Aumentare la temperatura o prolungare il tempo di mantenimento
3. Sostituzione del mandrino
4. Passare a una fustella con una sezione di modellatura più lunga
parete interna del tubo corrugato
1. L'uscita dell'estrusore cambia e l'alimentazione è instabile
2. Slittamento della trazione
3. Raffreddamento irregolare dei tubi
1. Ridurre la temperatura nella zona di alimentazione della coclea. IL
2. Regolare la pressione dell'aria di trazione. IL
3. Regolare il corso d'acqua
Ci sono buchi sulla parete interna del tubo
1. Elevata umidità delle materie prime
2. Scarsa disperdibilità dei riempitivi senza plastificazione, impurità
1. Preriscaldamento ed essiccazione della materia prima
2. Rifornimento di carburante, regolazione della temperatura, pulizia delle materie prime
Sulla parete interna del tubo sono presenti particelle di coke
1. La parete interna della testa dell'estrusore e della filiera non è pulita
2. La temperatura locale è troppo alta
3. I depositi di morte sono gravi
1. Elimina la muffa
2. Controllare se la termocoppia è normale. IL
3. Liberare lo stampo e abbassare adeguatamente la temperatura dello stampo
Modifiche del diametro esterno o dello spessore della parete in qualsiasi momento
1. Variazione della velocità di estrusione
2. Variazioni della velocità di trazione o slittamento
3. Alimentazione instabile (dimensione delle particelle di ritorno irregolare)
4. Instabilità allo stato fuso
5. Raffreddamento non uniforme
1. Controllare il trattore
2. Aumentare adeguatamente la pressione
3. Screening o granulazione delle materie prime
4. Aumentare la temperatura del materiale, diminuire la velocità della linea, aumentare la distanza tra gli stampi
5. Pulisci i corsi d'acqua
Spessore della parete del tubo non uniforme
1. Il dado non è centrato
2. Temperatura dello stampo non uniforme
3. Trattore, manicotto di dimensionamento, matrice non allineata
4. La distanza tra il manicotto di dimensionamento e la matrice è eccessiva
1. Regolare la concentricità dello stampo
2. regolare la temperatura
3. rimanere sullo stesso asse
4. accorciare la distanza
Cordone di saldatura scadente
1. La sezione di formatura dello stampo è troppo corta
2. Bassa temperatura di fusione
3. Dispersione della plastica nello stampo
4. Struttura della testa della macchina irragionevole
1. Utilizzare una sezione di formatura più lunga
2. Aumentare la temperatura del materiale
3. Pulire la testa della filiera
4. Sostituzione o retrofit
Perforazione prematura del danno al tubo
1. Vescica
2. bolla
3. Impurità
4. Scarsa dispersione di pigmenti o riempitivi
1. Materie prime secche
2. Deumidificazione o temperatura più bassa
3. Pulisci gli ingredienti o usa un colino
4. Regolare la temperatura o sostituire le materie prime
Rottura fragile o rottura prematura del tubo
1. Bassa temperatura del materiale
2. La temperatura è troppo alta, la materia prima si decompone
1. Aumentare la temperatura del materiale
2. Pulire lo stampo e abbassare la temperatura
rottura del tubo
1. Bassa temperatura della testa, alta velocità di estrusione
2. L'acqua di raffreddamento è troppo grande
1. riscaldarsi, rallentare
2. Ridurre il flusso dell'acqua di raffreddamento
La rotondità del tubo non è buona ed è piegato
1. La posizione centrale della matrice e della matrice non è corretta
2. Temperatura non uniforme intorno alla testa della macchina
3. L'acqua di raffreddamento è troppo vicina allo stampo
4. La forza dello spruzzo d'acqua di raffreddamento è eccessiva
5. Il getto d'acqua di raffreddamento è troppo piccolo
6. Il livello dell'acqua è troppo alto
7. La pressione del trattore è troppo alta
1. Regolare la concentricità
2. regolare la temperatura
3. Regolare la posizione dell'acqua di raffreddamento
4. Regolare l'angolazione dell'ugello
5. Pulisci i corsi d'acqua
6. Drenaggio
7. Regolare la pressione dell'aria
