Kontrola procesa i tretman uobičajenih problema ekstruzijskog oblikovanja poliolefinskih cjevovoda

Dio I Osnovni princip ekstruzije plastike
Industrija prerade plastike je visoko sveobuhvatna i tehnološka industrija. Uključuje hemiju polimera, fiziku polimera, teoriju interfejsa, plastične mašine, kalupe za preradu plastike, princip dizajna formule i kontrolu procesa. Teorija ekstruzije uglavnom proučava kretanje i varijaciju plastike u ekstruderu. Odnos između tri fizička stanja polimera u ekstruderu pod djelovanjem određene vanjske sile i pužne strukture, plastičnih svojstava i uvjeta obrade. Kako bi se izvršila razumna kontrola procesa. U cilju poboljšanja proizvodnje i kvaliteta plastičnih proizvoda. Plastični polimerni materijali, kada se zagrijavaju pod stalnim pritiskom, imaju tri fizička stanja: stakleno stanje, visoko elastično stanje i stanje viskoznog tečenja u različitim temperaturnim rasponima. Općenito, temperatura oblikovanja plastike je iznad temperature viskoznog protoka.
Dio II Kontrola procesa ekstruzije poliolefinskih cjevovoda
Kontrolni parametri procesa ekstruzionog oblikovanja uključuju temperaturu oblikovanja, radni pritisak ekstrudera, brzinu puža, brzinu ekstruzije i brzinu vučenja, brzinu uvlačenja, oblikovanje hlađenja itd.
Kontrola procesa ekstruzije poliolefinskih cjevovoda i uobičajeno rješavanje problema (za izradu glavnog ekstruzijskog uređaja)
1. Predobrada sirovina
Poliolefin je neupijajući materijal sa 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 kada se koriste reciklirani materijali i punila. Voda ne samo da uzrokuje hrapavost unutrašnje i vanjske površine cijevi, već može uzrokovati i mjehuriće u topljenju. Općenito, sirovine treba prethodno obraditi. Općenito se primjenjuje tretman sušenja, a može se dodati i odgovarajući pomoćni agens sa funkcijom odvlaživanja. Kao što je sredstvo protiv pjene, itd. Suva temperatura PE je općenito 60-90 stepen. Na ovoj temperaturi, izlaz se može povećati za 10 posto - 25 posto.
2. Kontrola temperature
Temperatura ekstruzionog presovanja je neophodan uslov za promicanje plastifikacije kalupnih materijala i protoka plastične taline. Ima veoma važan uticaj na plastifikaciju materijala i kvalitet i izlaz proizvoda. Teoretski temperaturni prozor ekstruzije plastike je između temperature viskoznog protoka i temperature degradacije. Za poliolefine, temperaturni raspon je širok. Generalno, može se obraditi iznad tačke topljenja i ispod 280 stepeni. Za ispravnu kontrolu temperature ekstruzije, potrebno je razumjeti odnos između temperaturne granice obrađenog materijala i njegovih fizičkih svojstava. Samo saznavanjem njegovih karakteristika i zakonitosti možemo odabrati bolji temperaturni raspon za ekstruziono prešanje. Stoga, sljedeće aspekte treba uzeti u obzir pri podešavanju temperature svake sekcije: prvo, performanse samog polimera, kao što su tačka topljenja, veličina i distribucija molekulske težine, indeks topljenja, itd. Drugo, razmotrite performanse opreme. Za neku opremu, temperatura odjeljka za hranjenje ima veliki utjecaj na struju glavnog stroja. Treće, obratite pažnju da li je površina ekstrudirane cevi glatka. Bilo da ima mehurića ili ne.
Temperatura ekstruzije uključuje podešenu temperaturu grijača i temperaturu taline. Temperatura grijanja se odnosi na temperaturu koju obezbjeđuje vanjski grijač. Temperatura taljenja odnosi se na temperaturu materijala između prednjeg dijela vijka i glave.
Raspodjela temperature bureta od područja za napajanje do glave matrice može biti ravna, rastuća, opadajuća i mješovita. To uglavnom ovisi o materijalnoj tački i strukturi ekstrudera.
Temperatura glave mašine je podešena. Da bi se postigao bolji izgled i mehanička svojstva i smanjila ekspanzija na izlazu taline, temperatura tijela stroja se općenito kontrolira tako 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 brzina skupljanja je povećana. Ako je temperatura glave niska, materijal plastika je loš, viskozitet taline je visok i pritisak glave raste. Iako će to učiniti proizvod previše gustim, stopa naknadnog skupljanja je mala, a stabilnost oblika proizvoda je dobra, teško se obrađuje, ekspanzija kalupa je velika, a površina proizvoda je hrapava. To će također povećati povratni pritisak ekstrudera, povećati opterećenje opreme i potrošnju energije.
Temperatura postavljanja kalupa i temperatura kalupa i kalupa za jezgro imaju utjecaj na završnu obradu površine cijevi. Unutar određenog raspona, temperatura kalupa i jezgre je visoka, a završna obrada površine cijevi je visoka. Uopšteno govoreći, temperatura na izlazu matrice ne bi trebalo da prelazi 220 stepeni, temperatura taline na ulazu iz matrice treba da bude 200 stepeni, a razlika u temperaturi taline između ulaza i izlaza matrice ne bi trebalo da prelazi 20 stepeni. Jer veća temperaturna razlika između taline i metala će dovesti do pojave kože ajkule. Previsoka temperatura topljenja uzrokuje nakupljanje kalupa. Ali detalje treba odrediti prema stvarnoj situaciji.
Temperatura taline se odnosi na stvarnu temperaturu taline mjerenu na kraju vijka, tako da je zavisna varijabla. To uglavnom zavisi od brzine zavrtnja i temperature podešavanja cevi. Gornja granica temperature topljenja za ekstruziju polietilenskih cijevi je općenito postavljena na 230 stepeni. Generalno, bolje je kontrolisati oko 200 stepeni. Gornja granica temperature topljenja za ekstruziju polipropilenskih cijevi je općenito 240 stupnjeva. Temperatura topljenja ne smije biti previsoka. Generalno, razmatra se degradacija materijala. U isto vrijeme, previsoka temperatura će također otežati oblikovanje cijevi.
3. Kontrola pritiska
Najvažniji parametar pritiska u procesu ekstruzije je pritisak taline, odnosno pritisak glave. Uopšteno govoreći, povećanje pritiska taline će smanjiti izlaz ekstrudera i povećati kompaktnost proizvoda, što doprinosi poboljšanju kvaliteta proizvoda. Ali prevelik pritisak će uzrokovati sigurnosne probleme. Pritisak taline je povezan sa performansama sirovog materijala, strukturom vijka, brzinom vijka, temperaturom procesa, brojem mreže filtera, perforiranom pločom i drugim faktorima. Pritisak topljenja se obično kontroliše između 10-30MPa.
4. Vakuumsko oblikovanje
Vakuumsko oblikovanje uglavnom kontroliše stepen vakuuma i brzinu hlađenja. Generalno, pod pretpostavkom zadovoljavanja kvaliteta izgleda cevi, stepen vakuuma treba da bude što je moguće niži, tako da unutrašnji napon cevi bude mali, a deformacija proizvoda mala tokom skladištenja.
5. Hlađenje
Temperatura rashladne vode u ekstruzijskom kalupu polietilenskih cijevi je općenito niža, obično ispod 20 stepeni. Prilikom proizvodnje PPR cijevi, temperatura u prvom dijelu može biti nešto viša, a temperatura u drugom dijelu niža, formirajući temperaturni gradijent. Takođe je veoma važno regulisati protok rashladne vode. Protok je prevelik, a površina cijevi je hrapava, što uzrokuje mrlje i rupice. Ako je protok premali, svijetle točke na površini cijevi se lako mogu razbiti, kao što su neravnomjerna distribucija, nejednaka debljina stijenke cijevi ili elipsa.
6. Brzina zavrtnja i brzina ekstruzije
Brzina zavrtnja je parametar teške industrije za kontrolu brzine ekstruzije, izlaza i kvaliteta proizvoda. Brzina rotacije jednopužnog ekstrudera se povećava, a izlaz se povećava. Prividna viskoznost taline opada sa povećanjem brzine smicanja. To je pogodno za homogenizaciju materijala. Istovremeno, zbog dobre plastifikacije, povećava se intermolekularna sila i povećava mehanička čvrstoća. Međutim, brzina vijka je previsoka, opterećenje motora preveliko, pritisak taline je previsok, brzina smicanja je prevelika, bubrenje matrice je povećano, površina je oštećena, a volumen ekstruzije je nestabilan.
7. Brzina vuče
Brzina vuče direktno utiče na debljinu zida, toleranciju dimenzija, performanse i izgled proizvoda. Odnos brzine vuče mora biti stabilan, a brzina vuče treba da odgovara brzini ekstruzije cijevi. Odnos brzine vuče i linearne brzine ekstruzije odražava moguću orijentaciju proizvoda. Ovaj omjer se naziva omjer rastezanja, a njegova vrijednost mora biti jednaka ili veća od 1. Kada se brzina vučenja povećava, a temperaturni uvjeti za hlađenje i oblikovanje ostaju nepromijenjeni, brzina vuče je velika, a proizvod ostaje u navlaci za dimenzioniranje i rezervoar za rashladnu vodu za relativno kratko vreme. Nakon hlađenja i oblikovanja, unutar proizvoda će ostati više topline. Ova toplina će učiniti da orijentacijska struktura formirana u proizvodu tokom procesa vučenja bude deorijentisana, što će rezultirati smanjenjem stepena orijentacije proizvoda. Što je brzina vuče veća, debljina stijenke cijevi je tanja, a brzina skupljanja u smjeru dužine ohlađenog proizvoda je veća. Što je brzina vuče sporija, debljina stijenke cijevi je deblja i lakše je izazvati nakupljanje materijala između matrice i čahure za dimenzioniranje. Uništiti normalnu proizvodnju ekstruzije. Stoga se brzina ekstruzije i brzina vuče moraju dobro kontrolirati u ekstruzijskom kalupu.
8. Online kontrola kvaliteta i naknadna obrada cijevi
Poliolefin je kristalni polimer, a performanse cijevi odmah izvan linije razlikuju se od veličine i performansi proizvoda cijevi kada se isporučuju za upotrebu. Glavni razlozi su sljedeći: prvo, kristalizacija se događa tokom procesa hlađenja poliolefinskog taline, a kristalnost i kristalni oblik su povezani sa temperaturom, termičkom istorijom i vremenom skladištenja. Drugo, temperatura cijevi odmah izvan linije je obično viša od normalne temperature. Treće, unutrašnje naprezanje cijevi odmah izvan linije je veliko. Da bi se postigla stabilnost performansi i veličine, opću polietilensku cijev treba staviti van mreže 24 sata, a polipropilensku cijev treba postaviti na 48 sati, a zatim se test performansi 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, a to su bubrenje i lomljenje taline. Ovdje to neće biti detaljno objašnjeno. Uobičajene abnormalnosti u proizvodnji cijevi, njihovi uzroci i metode rukovanja navedeni su u nastavku.
① Površina je mutna
Uzrok:
1. Vlaga sirovina
2. Neodgovarajuća temperatura topljenja
3. Istopljeni materijal ekstrudiran ekstruderom nije ujednačen
4. Navlaka za kalibraciju je prekratka
5. Odsjek za formiranje usta je prekratak
Preporučena rješenja:
1. Predtretman sirovina
2. Podesite temperaturu
3. Povećajte povratni pritisak, koristite fino filtersko sito i dizajnirajte odgovarajuću strukturu vijaka
4. Produžena navlaka za kalibraciju
5. Proširite presjek kalupa.
② Površinske mrlje
Uzrok:
1. U sirovini ima vode
2. Na cijevima u sudoperu ima mjehurića
Preporučena rješenja:
1. Suhe sirovine
2. Uklonite mehuriće. Podesite temperaturu procesa.
③ Vanjska površina predstavlja svijetli i prozirni oblik bloka (poznatiji kao Yanqing)
Uzrok:
1. Temperatura glave je previsoka
2. Voda za hlađenje je premala ili nedovoljna, ili neujednačena
Preporučena rješenja:
1. Smanjite temperaturu glave
2. Otvorite rashladnu vodu ili očistite navlaku za dimenzioniranje
Cijevi s glatkom i pravilnom išaranom površinom teže da prianjaju za navlaku za dimenzioniranje, povećavaju protok rashladne vode, čiste vodeni put ili smanjuju brzinu
Duboko valovita čaura za dimenzioniranje na vanjskoj površini cijevi nije centrirana, a kutija za dimenzioniranje i matrica se drže na istoj osi
④ Gruba unutrašnja površina
Uzrok:
1. Vlažne sirovine
2. Temperatura jezgra kalupa je niska
3. Razmak između matrice i matrice jezgra je prevelik.
4. Presjek kalupa za usta je prekratak
Preporučena rješenja:
1. Sušenje ili prethodna obrada sirovina
2. Povećajte temperaturu ili produžite vrijeme držanja
3. Zamjena kalupa za jezgro
4. Zamijenite kalup sa dužim presjekom za kalupljenje
⑤ Rebrasti unutrašnji zid cijevi
Uzrok:
1. Izlaz ekstrudera se mijenja i sljepljivanje je nestabilno
2. Trakcija proklizavanja
3. Neravnomjerno hlađenje cijevi
Preporučena rješenja:
1. Smanjite temperaturu područja za punjenje pužom.
2. Podesite pritisak vučnog vazduha.
3. Regulirati plovni put
⑥ Na unutrašnjem zidu cijevi postoje udubljenja
Uzrok:
1. Visok sadržaj vlage u sirovinama
2. Punilo ima slabu disperziju i nije plastificirano nečistoćama
Preporučena rješenja:
1. Predgrijavanje i sušenje sirovina
2. Točenje goriva, podešavanje temperature, čišćenje sirovina
⑦ Na unutrašnjem zidu cijevi ima sprženih čestica
Uzrok:
1. Glava ekstrudera i unutrašnji zid kalupa nisu čisti
2. Lokalna temperatura je previsoka
3. Postoji ozbiljna akumulacija materijala u kalupu (unutrašnje nakupljanje materijala će uzrokovati izbočenje u industriji kablova)
Preporučena rješenja:
1. Čišćenje oplate
2. Provjerite da li je termoelement normalan.
3. Očistite kalup i pravilno smanjite temperaturu kalupa
⑧ Spoljni prečnik ili debljina zida se menjaju u bilo kom trenutku
Uzrok:
1. Promjena brzine ekstruzije
2. Brzina vuče se mijenja ili proklizava
3. Nestabilno hranjenje (neujednačena veličina zrna)
4. Nestabilnost topljenja
5. Neravnomjerno hlađenje
Preporučena rješenja:
1. Provjerite traktor
2. Povećajte pritisak na odgovarajući način
3. Prosijavanje ili granulacija sirovina
4. Povećajte temperaturu materijala, smanjite linearnu brzinu i povećajte razmak matrice
5. Očistite vodene puteve
⑨ Nejednaka debljina stijenke cijevi
Uzrok:
1. Matrica nije poravnata
2. Neujednačena temperatura matrice
3. Traktor, čahura za dimenzioniranje i matrica nisu poravnati
4. Udaljenost između čahure za kalibraciju i matrice je prevelika
Preporučena rješenja:
1. Podešavanje koncentričnosti matrice
2. Podesite temperaturu
3. Držite se na istoj osi
4. Smanjite udaljenost
⑩ Loš spoj za spajanje
Uzrok:
1. Presjek kalupa za usta je prekratak
2. Niska temperatura topljenja
3. Disperzija plastike u glavi kalupa
4. Nerazumna struktura glave mašine
Preporučena rješenja:
1. Koristite dugu sekciju za formiranje kalupa
2. Povećajte temperaturu materijala
3. Očistite glavu matrice
4. Zamjena ili modifikacija
⑪ Prijevremeno oštećenje i perforacija cijevi
Uzrok:
1. blister
2. Mjehurići
3. Nečistoće
4. Slaba disperzija pigmenta ili punila
Preporučena rješenja:
1. Suhe sirovine
2. Odvlažite ili smanjite temperaturu
3. Očistite sirovine ili koristite filtersko sito
4. Podesite temperaturu ili zamijenite sirovine
⑫ Krhki kvar cijevi zbog prijevremenog kvara
Uzrok:
1. Niska temperatura materijala
2. Temperatura je previsoka, a 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. Voda za hlađenje je prevelika
Preporučena rješenja:
1. Porast temperature i smanjenje brzine
2. Smanjite protok rashladne vode
⑭ Slaba zaobljenost i savijanje cijevi
Uzrok:
1. Centralni položaj matrice i jezgre matrice nije ispravan
2. Neujednačena temperatura oko glave
3. Voda za hlađenje je preblizu matrice
4. Sprej rashladne vode je prejak
5. Rashladna voda je premala
6. Nivo vode je previsok
7. Preveliki pritisak traktora
Preporučena rješenja:
1. Podesite koncentričnost
2. Podesite temperaturu
3. Podesite položaj rashladne vode
4. Podesite ugao mlaznice
5. Očistite vodene puteve
6. Odvodnjavanje
7. Podesite pritisak vazduha