Kontrola procesa i liječenje uobičajenih problema ekstruzijskog kalupljenja poliolefinskih cjevovoda

Dio I Osnovni princip plastične ekstruzije
Industrija prerade plastike vrlo je sveobuhvatna i tehnološka industrija. Uključuje kemiju polimera, fiziku polimera, teoriju sučelja, plastične strojeve, kalupe za obradu plastike, načelo dizajna formula i kontrolu procesa. Teorija ekstruzije uglavnom proučava kretanje i varijacije plastike u ekstruderu. Odnos između tri agregatna stanja polimera u ekstruderu pod djelovanjem određene vanjske sile i strukture puža, plastičnih svojstava i uvjeta obrade. Kako bi se provela razumna kontrola procesa. Kako bi se poboljšala proizvodnja i kvaliteta plastičnih proizvoda. Plastični polimerni materijali, kada se zagrijavaju pod stalnim tlakom, imaju tri fizikalna stanja: stanje stakla, stanje visoke elastičnosti i stanje viskoznog tečenja u različitim temperaturnim rasponima. Općenito, temperatura kalupljenja plastike je iznad temperature viskoznog protoka.
Dio II Kontrola procesa ekstruzije poliolefinskog cjevovoda
Kontrolni parametri procesa ekstruzijskog kalupljenja uključuju temperaturu kalupljenja, radni tlak ekstrudera, brzinu puža, brzinu ekstruzije i brzinu vuče, brzinu dodavanja, oblikovanje hlađenjem itd.
Kontrola procesa ekstruzije poliolefinskog cjevovoda i uobičajeno rješavanje problema (za izgradnju mastera ekstruzije)
1. Predobrada sirovina
Poliolefin je neupijajući materijal s niskim sadržajem vlage, koji može zadovoljiti potrebe ekstruzije. Međutim, kada poliolefin sadrži upijajući pigment, kao što je čađa, osjetljiv je na vlagu. Osim toga, sadržaj vode će se povećati korištenjem recikliranih materijala i punila. Voda ne samo da uzrokuje hrapavost unutarnje i vanjske površine cijevi, već može uzrokovati i mjehuriće u talini. Općenito, sirovine treba prethodno obraditi. Općenito, usvojen je postupak sušenja, a može se dodati i odgovarajuće pomoćno sredstvo s funkcijom odvlaživanja. Kao što je sredstvo protiv pjenjenja, itd. Suha temperatura PE-a je općenito 60-90 stupnjeva. Na ovoj temperaturi izlaz se može povećati za 10 posto - 25 posto.
2. Kontrola temperature
Temperatura kalupljenja ekstruzijom je neophodan uvjet za promicanje plastificiranja kalupnih materijala i protok plastične taline. Ima vrlo važan utjecaj na plastificiranje materijala te kvalitetu i učinak proizvoda. Teorijski temperaturni raspon plastične ekstruzije je između temperature viskoznog protoka i temperature razgradnje. Za poliolefine temperaturni raspon je širok. Općenito, može se obraditi iznad točke taljenja i ispod 280 stupnjeva. Za ispravnu kontrolu temperature ekstruzije potrebno je razumjeti odnos između granične temperature obrađenog materijala i njegovih fizičkih svojstava. Tek saznavanjem njegovih karakteristika i zakonitosti možemo odabrati bolji temperaturni raspon za ekstruziju. Stoga, sljedeće aspekte treba uzeti u obzir pri postavljanju temperature svakog odjeljka: prvo, performanse samog polimera, kao što je talište, veličina i distribucija molekularne težine, indeks taljenja, itd. Drugo, razmotrite performanse opreme. Za neku opremu, temperatura odjeljka za napajanje ima veliki utjecaj na struju glavnog stroja. Treće, promatrajte je li površina ekstrudirane cijevi glatka. Ima li mjehurića ili ne.
Temperatura ekstruzije uključuje zadanu temperaturu grijača i temperaturu taline. Temperatura grijanja odnosi se na temperaturu koju osigurava vanjski grijač. Temperatura taline odnosi se na temperaturu materijala između prednjeg dijela vijka i glave.
Raspodjela temperature bačve od područja punjenja do glave matrice može biti ravna, rastuća, opadajuća i mješovita. To uglavnom ovisi o materijalnoj točki i strukturi ekstrudera.
Postavljena je temperatura glave stroja. Kako bi se dobio bolji izgled i mehanička svojstva te smanjilo širenje izlaza taline, temperatura tijela stroja općenito se kontrolira da bude niža, a temperatura glave stroja viša. Visoka temperatura glave može učiniti da materijal glatko uđe u kalup, ali stabilnost oblika ekstrudata je loša i stopa skupljanja je povećana. Ako je temperatura glave niska, plastika materijala je loša, viskoznost taline je visoka, a tlak glave raste. Iako će to učiniti proizvod pregustim, stopa naknadnog skupljanja je mala, a stabilnost oblika proizvoda je dobra, teško ga je obraditi, ekspanzija kalupa je velika, a površina proizvoda je hrapava. Također će povećati povratni pritisak ekstrudera, povećati opterećenje opreme i potrošnju energije.
Temperatura postavljanja kalupa i temperatura matrice i kalupa za jezgru utječu na završnu obradu površine cijevi. Unutar određenog raspona, temperatura matrice i kalupa za jezgru je visoka, a završna obrada površine cijevi je visoka. Općenito govoreći, temperatura na izlazu iz matrice ne smije prelaziti 220 stupnjeva, temperatura taline na ulazu u matricu treba biti 200 stupnjeva, a temperaturna razlika taline između ulaza i izlaza iz matrice ne smije prelaziti 20 stupnjeva. Budući da će veća temperaturna razlika između taline i metala dovesti do fenomena kože morskog psa. Previsoka temperatura taline uzrokuje nakupljanje kalupa. No detalje treba utvrditi prema stvarnom stanju.
Temperatura taline odnosi se na stvarnu temperaturu taline izmjerenu na kraju vijka, tako da je zavisna varijabla. Uglavnom ovisi o brzini puža i temperaturi postavljanja bačve. Gornja granica temperature taline za ekstruziju polietilenske cijevi općenito je postavljena na 230 stupnjeva. Općenito, bolje je kontrolirati oko 200 stupnjeva. Gornja granica temperature taline za ekstruziju polipropilenskih cijevi općenito je 240 stupnjeva. Temperatura taline ne smije biti previsoka. Općenito, razmatra se degradacija materijala. U isto vrijeme, previsoka temperatura također će otežati oblikovanje cijevi.
3. Kontrola tlaka
Najvažniji parametar tlaka u procesu ekstruzije je tlak taline, odnosno tlak glave. Općenito govoreći, povećanje tlaka taline smanjit će učinak ekstrudera i povećati kompaktnost proizvoda, što je pogodno za poboljšanje kvalitete proizvoda. Ali preveliki pritisak uzrokovat će sigurnosne probleme. Tlak taline povezan je s učinkom sirovina, strukturom puža, brzinom puža, temperaturom procesa, brojem oka filterskog sita, perforiranom pločom i drugim čimbenicima. Tlak taline obično se kontrolira između 10-30MPa.
4. Vakuumsko oblikovanje
Vakuumsko oblikovanje uglavnom kontrolira stupanj vakuuma i brzinu hlađenja. Općenito, pod pretpostavkom zadovoljavanja kvalitete izgleda cijevi, stupanj vakuuma trebao bi biti što je moguće niži, tako da unutarnje naprezanje cijevi bude malo, a deformacija proizvoda mala tijekom skladištenja.
5. Hlađenje
Temperatura vode za hlađenje u ekstruziji polietilenskih cijevi općenito je niža, obično ispod 20 stupnjeva. Kod proizvodnje PPR cijevi temperatura u prvom dijelu može biti nešto viša, a temperatura u drugom dijelu niža, čime se stvara temperaturni gradijent. Također je vrlo važno regulirati protok rashladne vode. Protok je prevelik, a površina cijevi je hrapava, što uzrokuje mrlje i jamice. Ako je protok premalen, svijetle točke na površini cijevi lako je razbiti, poput neravnomjerne raspodjele, nejednake debljine stijenke cijevi ili elipse.
6. Brzina puža i brzina ekstruzije
Brzina puža je parametar teške industrije za kontrolu brzine ekstruzije, proizvodnje i kvalitete proizvoda. Brzina rotacije jednopužnog ekstrudera se povećava, a izlaz se povećava. Prividna viskoznost taline opada s povećanjem brzine smicanja. Pogoduje homogenizaciji materijala. Istodobno, zbog dobre plastifikacije, povećava se međumolekulska sila i povećava se mehanička čvrstoća. Međutim, brzina puža je previsoka, opterećenje motora je preveliko, tlak taline je previsok, brzina smicanja je previsoka, bubrenje matrice je povećano, površina je oštećena, a volumen ekstruzije je nestabilan.
7. Brzina vuče
Brzina vuče izravno utječe na debljinu stijenke, toleranciju dimenzija, performanse i izgled proizvoda. Omjer brzine vuče mora biti stabilan, a brzina vuče treba odgovarati brzini istiskivanja cijevi. Omjer brzine vuče i linearne brzine ekstruzije odražava moguću orijentaciju proizvoda. Taj se omjer naziva omjer istezanja, a njegova vrijednost mora biti jednaka ili veća od 1. Kada se brzina vuče povećava, a temperaturni uvjeti za hlađenje i oblikovanje ostaju nepromijenjeni, brzina vuče je velika, a proizvod ostaje u rukavu za dimenzioniranje. i spremnik vode za hlađenje relativno kratko vrijeme. Nakon hlađenja i oblikovanja, ostat će više topline unutar proizvoda. Ta će toplina učiniti da se orijentacijska struktura nastala u proizvodu tijekom procesa vuče deorijentira, što će rezultirati smanjenjem stupnja orijentacije proizvoda. Što je veća brzina vuče, to je debljina stijenke cijevi tanja i veća je stopa skupljanja u smjeru duljine ohlađenog proizvoda. Što je manja brzina vuče, to je debljina stijenke cijevi veća i lakše je uzrokovati nakupljanje materijala između matrice i čahure za dimenzioniranje. Uništiti normalnu proizvodnju ekstruzijom. Stoga se brzina ekstruzije i brzina vuče moraju dobro kontrolirati u kalupljenju ekstruzijom.
8. Online kontrola kvalitete i naknadna obrada cijevi
Poliolefin je kristalni polimer, a izvedba cijevi odmah iza linije razlikuje se od veličine i izvedbe proizvoda cijevi kada se isporuče za upotrebu. Glavni razlozi su sljedeći: prvo, kristalizacija se događa tijekom procesa hlađenja taline poliolefina, a kristalnost i kristalni oblik povezani su s temperaturom, toplinskom poviješću i vremenom skladištenja. Drugo, temperatura cijevi neposredno uz liniju obično je viša od normalne temperature. Treće, unutarnje naprezanje cijevi tik uz liniju je veliko. Kako bi se postigla stabilnost performansi i veličine, uobičajena polietilenska cijev treba biti isključena 24 sata, a polipropilenska cijev treba biti postavljena 48 sati, a zatim se ispitivanje učinkovitosti može provesti prema odgovarajućim standardima.
Odjeljak III Uobičajeni problemi i rješenja u proizvodnji poliolefinskih cijevi
Talina poliolefina je viskoelastična. U obradi se često javljaju dvije vrste fenomena, naime bubrenje kalupa i lom taline. Ovdje se to neće detaljno objašnjavati. Uobičajene abnormalnosti u proizvodnji cijevi, njihovi uzroci i metode rukovanja navedeni su u nastavku.
① Površina je mutna
Uzrok:
1. Vlažnost sirovina
2. Neodgovarajuća temperatura taline
3. Rastaljeni materijal istisnut ekstruderom nije jednoličan
4. Kalibracijski rukavac je prekratak
5. Dio za formiranje usta je prekratak
Preporučena rješenja:
1. Predobrada sirovina
2. Podesite temperaturu
3. Povećajte protutlak, upotrijebite sito s finim filterom i dizajnirajte prikladnu strukturu vijka
4. Produženi kalibracijski rukav
5. Proširite dio za kalupljenje matrice.
② Površinske mrlje
Uzrok:
1. U sirovini ima vode
2. Na cijevima u sudoperu ima mjehurića
Preporučena rješenja:
1. Suhe sirovine
2. Uklonite mjehuriće. Podesite temperaturu procesa.
③ Vanjska površina ima svijetli i prozirni oblik bloka (poznatiji kao Yanqing)
Uzrok:
1. Temperatura glave je previsoka
2. Voda za hlađenje je premala, nedostatna ili neravnomjerna
Preporučena rješenja:
1. Smanjite temperaturu glave
2. Otvorite vodu za hlađenje ili očistite čahuru za dimenzioniranje
Cijevi s glatkom i pravilnom mrljastom površinom imaju tendenciju prianjanja na čahuru za dimenzioniranje, povećavaju protok vode za hlađenje, čiste put vode ili smanjuju brzinu
Duboka valovita matrica za dimenzioniranje na vanjskoj površini cijevi nije centrirana, a kutija za dimenzioniranje i matrica se drže na istoj osi
④ Gruba unutarnja površina
Uzrok:
1. Vlažne sirovine
2. Temperatura jezgre kalupa je niska
3. Razmak između matrice i matrice jezgre je prevelik.
4. Dio kalupa za usta je prekratak
Preporučena rješenja:
1. Sušenje ili prethodna obrada sirovina
2. Povećajte temperaturu ili produžite vrijeme držanja
3. Zamjena jezgre kalupa
4. Zamijenite matricu s dužim dijelom za kalupljenje
⑤ Valovita unutarnja stijenka cijevi
Uzrok:
1. Učinak ekstrudera se mijenja i zatvaranje je nestabilno
2. Vučno proklizavanje
3. Neravnomjerno hlađenje cijevi
Preporučena rješenja:
1. Smanjite temperaturu područja za dovod vijka.
2. Podesite tlak zraka za vuču.
3. Regulirati plovni put
⑥ Na unutarnjoj stijenci cijevi postoje udubine
Uzrok:
1. Visok sadržaj vlage u sirovinama
2. Punilo ima slabu disperziju i nije plastificirano nečistoćama
Preporučena rješenja:
1. Predgrijavanje i sušenje sirovina
2. Punjenje goriva, podešavanje temperature, čišćenje sirovina
⑦ Na unutarnjoj stijenci cijevi nalaze se opečene čestice
Uzrok:
1. Glava ekstrudera i unutarnja stijenka matrice nisu čisti
2. Lokalna temperatura je previsoka
3. Postoji ozbiljno nakupljanje materijala u kalupu (unutarnje nakupljanje materijala uzrokovat će izbočinu u industriji kabela)
Preporučena rješenja:
1. Čišćenje oplate
2. Provjerite je li termoelement normalan.
3. Očistite kalup i pravilno smanjite temperaturu kalupa
⑧ Vanjski promjer ili debljina stijenke mijenjaju se u bilo kojem trenutku
Uzrok:
1. Promjena brzine ekstruzije
2. Brzina vuče se mijenja ili proklizava
3. Nestabilno hranjenje (nejednaka veličina zrna)
4. Nestabilnost taline
5. Neravnomjerno hlađenje
Preporučena rješenja:
1. Provjerite traktor
2. Prikladno povećajte tlak
3. Prosijavanje ili granulacija sirovina
4. Povećajte temperaturu materijala, smanjite linearnu brzinu i povećajte razmak matrice
5. Očistite vodotoke
⑨ Nejednaka debljina stijenke cijevi
Uzrok:
1. Matrica nije poravnata
2. Neujednačena temperatura kalupa
3. Traktor, čahura za dimenzioniranje i matrica nisu poravnati
4. Udaljenost između kalibracijske čahure i matrice je prevelika
Preporučena rješenja:
1. Podešavanje koncentričnosti matrice
2. Podesite temperaturu
3. Ostanite na istoj osi
4. Smanjite udaljenost
⑩ Loš fuzijski spoj
Uzrok:
1. Dio kalupa za usta je prekratak
2. Niska temperatura taljenja
3. Disperzija plastike u glavi matrice
4. Nerazumna struktura glave stroja
Preporučena rješenja:
1. Upotrijebite dugački dio za oblikovanje kalupa
2. Povećajte temperaturu materijala
3. Očistite reznu glavu
4. Zamjena ili modifikacija
⑪ Prijevremeno oštećenje i perforacija cijevi
Uzrok:
1. žulj
2. Mjehurići
3. Nečistoće
4. Loša disperzija pigmenta ili punila
Preporučena rješenja:
1. Suhe sirovine
2. Odvlažite ili smanjite temperaturu
3. Očistite sirovine ili upotrijebite filtar
4. Prilagodite temperaturu ili zamijenite sirovine
⑫ Krti kvar cijevi zbog preranog kvara
Uzrok:
1. Niska temperatura materijala
2. Temperatura je previsoka i sirovina se raspada
Preporučena rješenja:
1. Povećajte temperaturu materijala
2. Očistite kalup i smanjite temperaturu
⑬ Pucanje cijevi
Uzrok:
1. Niska temperatura glave i velika brzina ekstruzije
2. Rashladna voda je prevelika
Preporučena rješenja:
1. Porast temperature i smanjenje brzine
2. Smanjite protok vode za hlađenje
⑭ Slaba okruglost i savijanje cijevi
Uzrok:
1. Središnji položaj matrice i matrice jezgre nije ispravan
2. Neujednačena temperatura oko glave
3. Voda za hlađenje je preblizu matrice
4. Mrskanje vode za hlađenje je prejako
5. Mlaz vode za hlađenje je premalen
6. Razina vode je previsoka
7. Preveliki pritisak traktora
Preporučena rješenja:
1. Podesite koncentričnost
2. Podesite temperaturu
3. Podesite položaj vode za hlađenje
4. Podesite kut mlaznice
5. Očistite vodotoke
6. Drenaža
7. Podesite tlak zraka