Kontrola procesu i rozwiązywanie typowych problemów związanych z wytłaczaniem rurociągów poliolefinowych

Część I Podstawowe zasady wytłaczania tworzyw sztucznych
Przemysł przetwórstwa tworzyw sztucznych jest branżą bardzo wszechstronną i technologiczną. Obejmuje chemię polimerów, fizykę polimerów, teorię interfejsów, maszyny do tworzyw sztucznych, formy do przetwarzania tworzyw sztucznych, zasady projektowania receptur i kontrolę procesu. Teoria wytłaczania bada głównie ruch i zmienność tworzyw sztucznych w wytłaczarce. Zależność między trzema stanami fizycznymi polimeru w wytłaczarce pod działaniem określonej siły zewnętrznej a budową ślimaka, właściwościami plastycznymi i warunkami przetwórstwa. Aby przeprowadzić rozsądną kontrolę procesu. W celu poprawy wydajności i jakości wyrobów z tworzyw sztucznych. Plastikowe materiały polimerowe po podgrzaniu pod stałym ciśnieniem mają trzy stany fizyczne: stan szklisty, stan wysokoelastyczny i stan płynięcia lepkiego w różnych zakresach temperatur. Ogólnie rzecz biorąc, temperatura formowania tworzyw sztucznych jest wyższa niż temperatura płynięcia lepkiego.
Część II Kontrola procesu wytłaczania rurociągów poliolefinowych
Parametry kontrolne procesu wytłaczania obejmują temperaturę formowania, ciśnienie robocze wytłaczarki, prędkość ślimaka, prędkość wytłaczania i prędkość trakcji, prędkość podawania, kształtowanie chłodzenia itp.
Kontrola procesu wytłaczania rurociągów poliolefinowych i obsługa typowych problemów (w celu zbudowania wzorca wytłaczania)
1. Obróbka wstępna surowców
Poliolefina to niechłonny materiał o niskiej zawartości wilgoci, który może zaspokoić potrzeby wytłaczania. Jednakże, gdy poliolefina zawiera absorbujący pigment, taki jak sadza, jest wrażliwa na wilgoć. Ponadto zawartość wody wzrośnie w przypadku użycia materiałów pochodzących z recyklingu i wypełniaczy. Woda nie tylko powoduje, że wewnętrzna i zewnętrzna powierzchnia rury jest chropowata, ale może również powodować powstawanie pęcherzyków w stopie. Zasadniczo surowce należy poddać obróbce wstępnej. Zasadniczo przyjmuje się obróbkę suszącą i można również dodać odpowiedni środek pomocniczy z funkcją osuszania. Takich jak środek przeciwpieniący itp. Temperatura suszenia PE wynosi zazwyczaj 60-90 stopni. W tej temperaturze moc wyjściowa może wzrosnąć o 10 procent - 25 procent .
2. Kontrola temperatury
Temperatura formowania przez wytłaczanie jest warunkiem koniecznym do promowania plastyfikacji materiałów do formowania i przepływu stopionego tworzywa sztucznego. Ma to bardzo istotny wpływ na plastyfikację materiałów oraz jakość i wydajność produktów. Teoretyczne okno temperaturowe wytłaczania tworzyw sztucznych mieści się między temperaturą przepływu lepkiego a temperaturą degradacji. W przypadku poliolefin zakres temperatur jest szeroki. Zasadniczo można go przetwarzać powyżej temperatury topnienia i poniżej 280 stopni. Aby prawidłowo sterować temperaturą wytłaczania, konieczne jest zrozumienie zależności między temperaturą graniczną przetwarzanego materiału a jego właściwościami fizycznymi. Tylko poznając jego właściwości i prawa, możemy wybrać lepszy zakres temperatur dla formowania ekstruzyjnego. Dlatego przy ustawianiu temperatury każdej sekcji należy wziąć pod uwagę następujące aspekty: po pierwsze, działanie samego polimeru, takie jak temperatura topnienia, wielkość i rozkład masy cząsteczkowej, wskaźnik płynięcia itp. Po drugie, należy wziąć pod uwagę wydajność sprzętu. W przypadku niektórych urządzeń temperatura sekcji zasilającej ma duży wpływ na prąd maszyny głównej. Po trzecie, obserwuj, czy powierzchnia wytłaczanego półwyrobu tuby jest gładka. Czy są bąbelki, czy nie.
Temperatura wytłaczania obejmuje ustawioną temperaturę grzałki i temperaturę stopu. Temperatura grzania odnosi się do temperatury dostarczanej przez grzałkę zewnętrzną. Temperatura topnienia odnosi się do temperatury materiału między przednią częścią wkrętu a łbem.
Rozkład temperatury bębna od obszaru zasilania do głowicy matrycy może być płaski, rosnący, malejący i mieszany. Zależy to głównie od punktu materiału i konstrukcji wytłaczarki.
Temperatura głowicy maszyny jest ustawiona. W celu uzyskania lepszego wyglądu i właściwości mechanicznych oraz zmniejszenia rozszerzania się stopu na wylocie, temperatura korpusu maszyny jest generalnie kontrolowana tak, aby była niższa, a temperatura głowicy maszyny wyższa. Wysoka temperatura głowicy może sprawić, że materiał wejdzie płynnie do formy, ale stabilność kształtu ekstrudatu jest słaba, a szybkość skurczu wzrasta. Jeśli temperatura głowicy jest niska, tworzywo sztuczne jest słabe, lepkość stopu jest wysoka, a ciśnienie w głowicy wzrasta. Chociaż spowoduje to, że produkt będzie zbyt gęsty, szybkość skurczu po skurczu jest niewielka, a stabilność kształtu produktu jest dobra, jest trudny w obróbce, ekspansja formy jest duża, a powierzchnia produktu jest szorstka. Zwiększy to również przeciwciśnienie ekstrudera, zwiększy obciążenie sprzętu i zużycie energii.
Temperatura wiązania formy oraz temperatura matrycy i rdzenia formy mają wpływ na wykończenie powierzchni rury. W pewnym zakresie temperatura formy i rdzenia jest wysoka, a wykończenie powierzchni rury jest wysokie. Ogólnie rzecz biorąc, temperatura na wylocie matrycy nie powinna przekraczać 220 stopni, temperatura stopu na wlocie matrycy powinna wynosić 200 stopni, a różnica temperatur stopu między wlotem i wylotem matrycy nie powinna przekraczać 20 stopni. Ponieważ wyższa różnica temperatur między stopem a metalem doprowadzi do zjawiska skóry rekina. Nadmierna temperatura topnienia powoduje gromadzenie się matrycy. Ale szczegóły należy ustalić zgodnie z rzeczywistą sytuacją.
Temperatura stopu odnosi się do rzeczywistej temperatury stopu mierzonej na końcu ślimaka, więc jest to zmienna zależna. Zależy to głównie od prędkości ślimaka i temperatury ustawienia lufy. Górna granica temperatury topnienia dla wytłaczania rur z polietylenu jest ogólnie ustawiona na 230 stopni. Ogólnie lepiej jest kontrolować około 200 stopni. Górna granica temperatury topnienia dla wytłaczania rur polipropylenowych wynosi na ogół 240 stopni. Temperatura topnienia nie powinna być zbyt wysoka. Generalnie bierze się pod uwagę degradację materiałów. Jednocześnie zbyt wysoka temperatura również utrudni kształtowanie rur.
3. Kontrola ciśnienia
Najważniejszym parametrem ciśnieniowym w procesie wytłaczania jest ciśnienie stopu, czyli ciśnienie w głowicy. Ogólnie rzecz biorąc, zwiększenie ciśnienia stopu zmniejszy wydajność wytłaczarki i zwiększy zwartość produktu, co sprzyja poprawie jakości produktu. Ale zbyt duży nacisk spowoduje problemy z bezpieczeństwem. Ciśnienie topnienia jest związane z wydajnością surowca, strukturą ślimaka, prędkością ślimaka, temperaturą procesu, liczbą oczek ekranu filtra, płytą perforowaną i innymi czynnikami. Ciśnienie stopu jest zwykle kontrolowane w zakresie 10-30 MPa.
4. Kształtowanie próżniowe
Kształtowanie próżni kontroluje głównie stopień próżni i prędkość chłodzenia. Ogólnie rzecz biorąc, zakładając spełnienie wymagań jakościowych wyglądu rur, stopień podciśnienia powinien być jak najniższy, aby wewnętrzne naprężenia rur były małe, a deformacja produktów była niewielka podczas przechowywania.
5. Chłodzenie
Temperatura wody chłodzącej w procesie wytłaczania rur z polietylenu jest na ogół niższa, zwykle poniżej 20 stopni. Przy produkcji rur PPR temperatura w pierwszej sekcji może być nieco wyższa, a w drugiej niższa, tworząc w ten sposób gradient temperatury. Bardzo ważna jest również regulacja przepływu wody chłodzącej. Przepływ jest zbyt duży, a powierzchnia rury jest szorstka, powodując plamy i wżery. Jeśli natężenie przepływu jest zbyt małe, jasne plamy na powierzchni rury, takie jak nierówne rozprowadzenie, nierówna grubość ścianek lub elipsa, łatwo pękają.
6. Prędkość ślimaka i prędkość wytłaczania
Prędkość ślimaka jest parametrem przemysłu ciężkiego kontrolującym szybkość wytłaczania, wydajność i jakość produktu. Prędkość obrotowa wytłaczarki jednoślimakowej wzrasta, a wydajność wzrasta. Lepkość pozorna stopu maleje wraz ze wzrostem szybkości ścinania. Sprzyja homogenizacji materiałów. Jednocześnie, dzięki dobremu uplastycznieniu, wzrasta siła międzycząsteczkowa i zwiększa się wytrzymałość mechaniczna. Jednak prędkość ślimaka jest zbyt wysoka, obciążenie silnika jest zbyt duże, ciśnienie stopu jest zbyt wysokie, szybkość ścinania jest zbyt wysoka, pęcznienie matrycy jest zwiększone, powierzchnia ulega pogorszeniu, a objętość wytłaczania jest niestabilna.
7. Prędkość trakcji
Szybkość trakcji wpływa bezpośrednio na grubość ścianki, tolerancję wymiarową, wydajność i wygląd produktu. Współczynnik prędkości trakcyjnej musi być stabilny, a prędkość trakcyjna powinna odpowiadać prędkości wytłaczania rur. Stosunek prędkości trakcji do prędkości liniowej wytłaczania odzwierciedla możliwą orientację produktu. Współczynnik ten nazywany jest współczynnikiem rozciągania, a jego wartość musi być równa lub większa od 1. Gdy prędkość trakcyjna wzrasta, a warunki temperaturowe chłodzenia i kształtowania pozostają niezmienione, prędkość trakcyjna jest duża, a produkt pozostaje w zaklejarce i zbiornik wody chłodzącej przez stosunkowo krótki czas. Po schłodzeniu i ukształtowaniu wewnątrz produktu pozostanie więcej ciepła. Ciepło to spowoduje dezorientację struktury orientacji utworzonej w produkcie podczas procesu rozciągania, co spowoduje zmniejszenie stopnia orientacji produktu. Im większa prędkość rozciągania, tym cieńsza jest grubość ścianki rury i tym większa jest szybkość skurczu w kierunku długości schładzanego produktu. Im mniejsza prędkość trakcji, tym grubsza jest ścianka rury i tym łatwiej jest spowodować gromadzenie się materiału między matrycą a tuleją kalibrującą. Zniszcz normalną produkcję wytłaczania. Dlatego prędkość wytłaczania i prędkość trakcji muszą być dobrze kontrolowane podczas formowania przez wytłaczanie.
8. Kontrola jakości online i obróbka końcowa rur
Poliolefina jest polimerem krystalicznym, a parametry rury tuż przy linii różnią się od rozmiaru i parametrów rur dostarczanych do użytku. Główne przyczyny są następujące: po pierwsze, krystalizacja zachodzi podczas procesu chłodzenia stopionej poliolefiny, a krystaliczność i forma krystaliczna są związane z temperaturą, historią termiczną i czasem przechowywania. Po drugie, temperatura rur tuż za linią jest zwykle wyższa niż normalna temperatura. Po trzecie, wewnętrzne naprężenia rury tuż przy linii są duże. Aby osiągnąć stabilność wydajności i rozmiaru, ogólną rurę polietylenową należy umieścić w trybie offline na 24 godziny, a rurę polipropylenową na 48 godzin, a następnie można przeprowadzić test wydajności zgodnie z odpowiednimi normami.
Sekcja III Typowe problemy i rozwiązania w produkcji rur poliolefinowych
Stopiona poliolefina jest lepkosprężysta. Podczas przetwarzania często występują dwa rodzaje zjawisk, a mianowicie pęcznienie matrycy i pękanie stopu. Tutaj nie zostanie to szczegółowo wyjaśnione. Poniżej wymieniono typowe nieprawidłowości w produkcji rur, ich przyczyny i metody postępowania.
① Powierzchnia jest matowa
Przyczyna:
1. Wilgotność surowców
2. Niewłaściwa temperatura topnienia
3. Stopiony materiał wytłaczany przez wytłaczarkę nie jest jednolity
4. Tuleja kalibracyjna jest za krótka
5. Część formująca usta jest za krótka
Zalecane rozwiązania:
1. Wstępna obróbka surowca
2. Dostosuj temperaturę
3. Zwiększ przeciwciśnienie, użyj drobnego filtra siatkowego i zaprojektuj odpowiednią konstrukcję śrubową
4. Przedłużona tuleja kalibracyjna
5. Wydłuż sekcję formującą matrycy.
② Plamy na powierzchni
Przyczyna:
1. W surowcu jest woda
2. Na rurach w zlewie są bąbelki
Zalecane rozwiązania:
1. Suche surowce
2. Wyeliminuj bąbelki. Dostosuj temperaturę procesu.
③ Zewnętrzna powierzchnia ma jasny i przezroczysty kształt bloku (powszechnie znany jako Yanqing)
Przyczyna:
1. Temperatura głowicy jest zbyt wysoka
2. Woda chłodząca jest za mała lub niewystarczająca lub nierówna
Zalecane rozwiązania:
1. Zmniejsz temperaturę głowicy
2. Otworzyć dopływ wody chłodzącej lub wyczyścić tuleję kalibrującą
Rury o gładkiej i regularnie nakrapianej powierzchni mają tendencję do przyklejania się do tulei kalibrującej, zwiększania przepływu wody chłodzącej, oczyszczania toru wodnego lub zmniejszania prędkości
Głęboka falista matryca kalibrująca na zewnętrznej powierzchni rury nie jest wyśrodkowana, a skrzynka kalibracyjna i matryca są utrzymywane na tej samej osi
④ Szorstka powierzchnia wewnętrzna
Przyczyna:
1. Mokre surowce
2. Temperatura rdzenia formy jest niska
3. Szczelina między matrycą a rdzeniem jest zbyt duża.
4. Sekcja formowania ust jest za krótka
Zalecane rozwiązania:
1. Suszenie lub wstępna obróbka surowców
2. Zwiększ temperaturę lub wydłuż czas utrzymywania
3. Wymiana rdzenia formy
4. Wymień matrycę na dłuższą część formującą
⑤ Falista wewnętrzna ściana rury
Przyczyna:
1. Wydajność ekstrudera zmienia się, a wygaszanie jest niestabilne
2. Poślizg przyczepności
3. Nierównomierne chłodzenie rur
Zalecane rozwiązania:
1. Zmniejsz temperaturę obszaru podawania ślimaka.
2. Wyreguluj ciśnienie powietrza trakcyjnego.
3. Uregulować drogę wodną
⑥ Na wewnętrznej ścianie rury znajdują się wgłębienia
Przyczyna:
1. Wysoka wilgotność surowców
2. Wypełniacz ma słabą dyspersję i nie jest uplastyczniony zanieczyszczeniami
Zalecane rozwiązania:
1. Podgrzewanie i suszenie surowców
2. Tankowanie, regulacja temperatury, czyszczenie surowców
⑦ Na wewnętrznej ściance rury znajdują się przypalone cząsteczki
Przyczyna:
1. Głowica ekstrudera i wewnętrzna ściana matrycy nie są czyste
2. Lokalna temperatura jest zbyt wysoka
3. W matrycy występuje poważne nagromadzenie materiału (wewnętrzne nagromadzenie materiału spowoduje wybrzuszenie w przemyśle kablowym)
Zalecane rozwiązania:
1. Czyszczenie szalunków
2. Sprawdź, czy termopara działa prawidłowo.
3. Wyczyścić formę i odpowiednio obniżyć temperaturę matrycy
⑧ Średnica zewnętrzna lub grubość ścianek zmienia się w dowolnym momencie
Przyczyna:
1. Zmiana prędkości wytłaczania
2. Zmiany lub poślizgi prędkości jazdy
3. Niestabilne podawanie (nierównomierna wielkość ziarna)
4. Niestabilność stopu
5. Nierówne chłodzenie
Zalecane rozwiązania:
1. Sprawdź ciągnik
2. Odpowiednio zwiększ ciśnienie
3. Przesiewanie lub granulacja surowca
4. Zwiększ temperaturę materiału, zmniejsz prędkość liniową i zwiększ szczelinę matrycy
5. Oczyść drogi wodne
⑨ Nierówna grubość ścianki rury
Przyczyna:
1. Matryca nie jest wyrównana
2. Nierówna temperatura matrycy
3. Traktor, tuleja kalibrująca i matryca nie są wyrównane
4. Odległość między tuleją kalibrującą a matrycą jest zbyt duża
Zalecane rozwiązania:
1. Regulacja koncentryczności matrycy
2. Dostosuj temperaturę
3. Trzymaj się tej samej osi
4. Zmniejsz odległość
⑩ Słabe złącze fuzyjne
Przyczyna:
1. Sekcja formowania ust jest za krótka
2. Niska temperatura topnienia
3. Dyspersja tworzywa sztucznego w głowicy gwinciarskiej
4. Nieuzasadniona konstrukcja maszyny czołowej
Zalecane rozwiązania:
1. Użyj długiej sekcji formującej
2. Zwiększ temperaturę materiału
3. Wyczyść głowicę
4. Wymiana lub modyfikacja
⑪ Przedwczesne uszkodzenie i perforacja rur
Przyczyna:
1. blister
2. Bąbelki
3. Zanieczyszczenia
4. Słaba dyspersja pigmentu lub wypełniacza
Zalecane rozwiązania:
1. Suche surowce
2. Osusz lub obniż temperaturę
3. Oczyść surowce lub użyj ekranu filtra
4. Dostosuj temperaturę lub wymień surowce
⑫ Kruche uszkodzenie rury z powodu przedwczesnego uszkodzenia
Przyczyna:
1. Niska temperatura materiału
2. Temperatura jest zbyt wysoka, a surowiec ulega rozkładowi
Zalecane rozwiązania:
1. Zwiększ temperaturę materiału
2. Wyczyść formę i zmniejsz temperaturę
⑬ Pękanie rur
Przyczyna:
1. Niska temperatura głowicy i duża prędkość wytłaczania
2. Woda chłodząca jest za duża
Zalecane rozwiązania:
1. Wzrost temperatury i spadek prędkości
2. Zmniejsz przepływ wody chłodzącej
⑭ Słaba okrągłość i wygięcie rur
Przyczyna:
1. Centralne położenie matrycy i rdzenia jest nieprawidłowe
2. Nierówna temperatura wokół głowy
3. Woda chłodząca jest zbyt blisko matrycy
4. Strumień wody chłodzącej jest zbyt silny
5. Strumień wody chłodzącej jest za mały
6. Poziom wody jest zbyt wysoki
7. Nadmierne ciśnienie w ciągniku
Zalecane rozwiązania:
1. Wyreguluj koncentryczność
2. Dostosuj temperaturę
3. Wyreguluj pozycję wody chłodzącej
4. Wyreguluj kąt dyszy
5. Oczyść drogi wodne
6. Drenaż
7. Wyreguluj ciśnienie powietrza