Protsessi juhtimine ja polüolefiintorustiku ekstrusioonvormimise levinumate probleemide lahendamine

I osa Plasti ekstrusiooni põhiprintsiip
Plastitöötlemistööstus on väga laiahaardeline ja tehnoloogiline tööstus. See hõlmab polümeeri keemiat, polümeeri füüsikat, liideste teooriat, plastmasinaid, plasti töötlemise vormi, valemi kujundamise põhimõtet ja protsessi juhtimist. Ekstrusiooniteooria uurib peamiselt plastide liikumist ja varieerumist ekstruuderis. Suhe polümeeri kolme füüsikalise oleku vahel ekstruuderis teatud välisjõu toimel ja kruvi struktuuri, plastiliste omaduste ja töötlemistingimuste vahel. Et teostada protsessi mõistlikku juhtimist. Plasttoodete toodangu ja kvaliteedi parandamiseks. Konstantse rõhu all kuumutamisel on plastpolümeermaterjalidel kolm füüsikalist olekut: klaasi olek, kõrge elastsus olek ja viskoosne voolu olek erinevates temperatuurivahemikes. Üldiselt on plastide vormimistemperatuur kõrgem viskoosse pealevoolu temperatuurist.
II osa Polüolefiintoru ekstrusiooniprotsessi juhtimine
Ekstrusioonvormimisprotsessi juhtimisparameetrid hõlmavad vormimistemperatuuri, ekstruuderi töörõhku, kruvi kiirust, ekstrusioonikiirust ja veokiirust, söötmiskiirust, jahutusvormimist jne.
Polüolefiinist torujuhtme ekstrusiooniprotsessi juhtimine ja levinud probleemide käsitlemine (ekstrusioonimeistri ehitamiseks)
1. Toorainete eeltöötlus
Polüolefiin on madala niiskusesisaldusega mitteimav materjal, mis vastab ekstrusiooni vajadustele. Kui polüolefiin sisaldab aga absorbeerivat pigmenti, näiteks tahma, on see niiskustundlik. Lisaks suureneb taaskasutatud materjalide ja täiteainete kasutamisel veesisaldus. Vesi mitte ainult ei muuda toru sise- ja välispinda karedaks, vaid võib põhjustada ka sulatis mullid. Üldiselt tuleks toorainet eelnevalt töödelda. Üldiselt kasutatakse kuivatustöötlust ja lisada võib ka vastavat abiainet, millel on niiskuse eemaldamise funktsioon. Näiteks vahutõrjevahend jne. PE kuivamistemperatuur on üldiselt 60-90 kraadi. Sellel temperatuuril saab väljundit suurendada 10 protsenti - 25 protsenti .
2. Temperatuuri kontroll
Ekstrusioonvormimise temperatuur on vajalik tingimus, et soodustada vormimaterjalide plastifitseerimist ja plasti sulatise voolamist. Sellel on väga oluline mõju materjalide plastifitseerimisele ning toodete kvaliteedile ja väljundile. Plastikust ekstrusiooni teoreetiline temperatuuriaken on viskoosse voolutemperatuuri ja lagunemistemperatuuri vahel. Polüolefiinide puhul on temperatuurivahemik lai. Üldiselt saab seda töödelda sulamistemperatuurist kõrgemal ja alla 280 kraadi. Ekstrusioonitemperatuuri korrektseks reguleerimiseks on vaja mõista töödeldud materjali temperatuuripiirangu ja selle füüsikaliste omaduste vahelist seost. Ainult selle omaduste ja seaduspärasuste väljaselgitamisel saame valida ekstrusioonvormimiseks parema temperatuurivahemiku. Seetõttu tuleks iga sektsiooni temperatuuri seadmisel arvesse võtta järgmisi aspekte: esiteks polümeeri enda jõudlus, näiteks sulamistemperatuur, molekulmassi suurus ja jaotus, sulamisindeks jne. Teiseks võtke arvesse seadmete jõudlust. Mõnede seadmete puhul mõjutab toitesektsiooni temperatuur suuresti peremeesmasina voolu. Kolmandaks jälgige, kas ekstrudeeritud toru tooriku pind on sile. Kas mullid on või mitte.
Ekstrusioonitemperatuur sisaldab küttekeha seadistatud temperatuuri ja sulamistemperatuuri. Küttetemperatuur viitab välise küttekeha pakutavale temperatuurile. Sulamistemperatuur viitab materjali temperatuurile kruvi esiosa ja pea vahel.
Tünni temperatuurijaotus söötmisalast stantsipeani võib olla tasane, tõusev, langev ja segatud. See sõltub peamiselt materjali punktist ja ekstruuderi struktuurist.
Seaditakse masina pea temperatuur. Parema välimuse ja mehaaniliste omaduste saavutamiseks ning sulatise väljalaskeava laienemise vähendamiseks reguleeritakse masina kehatemperatuuri üldiselt madalamaks ja masina pea temperatuuriks kõrgemat. Kõrge peatemperatuur võib panna materjali sujuvalt vormi sisenema, kuid ekstrudaadi kuju stabiilsus on halb ja kokkutõmbumiskiirus suureneb. Kui pea temperatuur on madal, on materjali plastik halb, sulamis viskoossus kõrge ja pea rõhk tõuseb. Kuigi see muudab toote liiga tihedaks, on järelkahanemise määr väike ja toote kuju stabiilsus on hea, seda on raske töödelda, hallituse laienemine on suur ja toote pind on kare. See suurendab ka ekstruuderi vasturõhku, suurendab seadme koormust ja energiatarbimist.
Vormi tardumistemperatuur ning stantsi ja südamiku vormi temperatuur mõjutavad toru pinnaviimistlust. Teatud vahemikus on stantsi ja südamikuvormi temperatuur kõrge ning toru pinnaviimistlus kõrge. Üldiselt ei tohiks temperatuur matriitsi väljalaskeava juures ületada 220 kraadi, sulamistemperatuur matriitsi sisselaskeava juures peab olema 200 kraadi ning stantsi sisselaskeava ja väljalaskeava sulamistemperatuuri erinevus ei tohiks ületada 20 kraadi. Kuna sulamise ja metalli kõrgem temperatuuride erinevus põhjustab hainaha nähtust. Liigne sulamistemperatuur põhjustab stantside kogunemist. Kuid üksikasjad tuleks kindlaks määrata vastavalt tegelikule olukorrale.
Sulamistemperatuur viitab kruvi otsas mõõdetud sulandi tegelikule temperatuurile, seega on see sõltuv muutuja. See sõltub peamiselt kruvi kiirusest ja silindri seadistustemperatuurist. Polüetüleentoru ekstrusiooni sulamistemperatuuri ülempiir on üldiselt seatud 230 kraadile. Üldiselt on parem juhtida umbes 200 kraadi. Polüpropüleenist torude ekstrusiooni sulamistemperatuuri ülempiir on tavaliselt 240 kraadi. Sulamistemperatuur ei tohiks olla liiga kõrge. Üldiselt võetakse arvesse materjalide lagunemist. Samal ajal raskendab liiga kõrge temperatuur ka torude vormimist.
3. Rõhu juhtimine
Ekstrusiooniprotsessi kõige olulisem rõhuparameeter on sulamisrõhk, see tähendab pea rõhk. Üldiselt vähendab sulamisrõhu suurendamine ekstruuderi väljundit ja suurendab toote kompaktsust, mis aitab parandada toote kvaliteeti. Kuid liiga suur surve põhjustab ohutusprobleeme. Sulamisrõhk on seotud tooraine jõudluse, kruvi struktuuri, kruvi kiiruse, protsessi temperatuuri, filtrisõela võrgusilma, perforeeritud plaadi ja muude teguritega. Sulamisrõhku reguleeritakse tavaliselt vahemikus 10-30MPa.
4. Vaakumvormimine
Vaakumvormimine reguleerib peamiselt vaakumi astet ja jahutuskiirust. Üldiselt peaks torude välimuse kvaliteedi tagamiseks vaakumi aste olema võimalikult madal, nii et torude sisemine pinge on väike ja toodete deformatsioon ladustamise ajal väike.
5. Jahutus
Jahutusvee temperatuur polüetüleentorude ekstrusioonvormimisel on üldiselt madalam, tavaliselt alla 20 kraadi. PPR-torude valmistamisel võib temperatuur esimeses sektsioonis olla veidi kõrgem ja teises osas madalam, moodustades seega temperatuurigradiendi. Samuti on väga oluline reguleerida jahutusvee voolu. Vooluhulk on liiga suur ja toru pind on kare, põhjustades laike ja auke. Kui vooluhulk on liiga väike, on toru pinnal olevad heledad laigud kergesti purunevad, näiteks ebaühtlane jaotus, ebaühtlane toruseina paksus või ellips.
6. Kruvi kiirus ja ekstrusiooni kiirus
Kruvi kiirus on rasketööstuse parameeter ekstrusioonikiiruse, väljundi ja toote kvaliteedi kontrollimiseks. Ühe kruviga ekstruuderi pöörlemiskiirus suureneb ja väljund suureneb. Sulandi näiv viskoossus väheneb nihkekiiruse suurenemisega. See soodustab materjalide homogeniseerimist. Samal ajal suureneb tänu heale plastifitseerimisele molekulidevaheline jõud ja suureneb mehaaniline tugevus. Kuid kruvi kiirus on liiga suur, mootori koormus on liiga suur, sulamisrõhk on liiga kõrge, nihkekiirus on liiga kõrge, stantsi paisumine on suurenenud, pind on halvenenud ja ekstrusioonimaht on ebastabiilne.
7. Veojõu kiirus
Veojõukiirus mõjutab otseselt seina paksust, mõõtmete tolerantsi, jõudlust ja toote välimust. Veojõukiiruse suhe peab olema stabiilne ja veojõu kiirus peab vastama toru väljapressimise kiirusele. Veojõu ja ekstrusiooni lineaarse kiiruse suhe peegeldab toote võimalikku orientatsiooni. Seda suhet nimetatakse venitussuhteks ja selle väärtus peab olema võrdne 1-ga või sellest suurem. Kui veokiirus suureneb ning jahutamise ja vormimise temperatuuritingimused jäävad muutumatuks, on tõmbekiirus kiire ja toode jääb suurushülssi. ja jahutusveepaaki suhteliselt lühikeseks ajaks. Pärast jahutamist ja vormimist jääb tootesse rohkem soojust. See kuumus muudab tootes veoprotsessi käigus moodustunud orientatsioonistruktuuri deorienteeruvaks, mille tulemusena väheneb toote orientatsiooniaste. Mida suurem on veokiirus, seda õhem on toru seinapaksus ja seda suurem on kahanemiskiirus jahutatud toote pikkuse suunas. Mida aeglasem on veokiirus, seda paksem on toru seina paksus ja seda lihtsam on tekitada materjali kogunemist matriitsi ja suurushülsi vahele. Hävitage normaalne ekstrusioonitootmine. Seetõttu tuleb ekstrusioonivormimisel ekstrusioonikiirust ja veokiirust hästi kontrollida.
8. Veebipõhine kvaliteedikontroll ja torude järeltöötlus
Polüolefiin on kristalne polümeer ja liini lähedal oleva toru jõudlus erineb torutoodete suurusest ja toimivusest, kui need tarnitakse kasutamiseks. Peamised põhjused on järgmised: esiteks, kristalliseerumine toimub polüolefiini sulatise jahutamise protsessis ning kristallilisus ja kristallivorm on seotud temperatuuri, termilise ajaloo ja säilitusajaga. Teiseks on liini lähedal asuvate torude temperatuur tavaliselt tavalisest kõrgem. Kolmandaks on toru sisemine pinge liinist eemal suur. Toimivuse ja suuruse stabiilsuse saavutamiseks tuleks üldine polüetüleentoru 24 tunniks võrguühenduseta ja polüpropüleentoru 48 tunniks, seejärel saab jõudlustesti läbi viia vastavalt vastavatele standarditele.
III jagu Levinud probleemid ja lahendused polüolefiintorude tootmisel
Polüolefiin on viskoelastne. Töötlemisel esineb sageli kahte tüüpi nähtusi, nimelt paisumine ja sulamismurd. Siin seda üksikasjalikult ei selgitata. Allpool on loetletud torude tootmises levinumad kõrvalekalded, nende põhjused ja käsitsemisviisid.
① Pind on tuhm
Põhjus:
1. Tooraine niiskus
2. Vale sulamistemperatuur
3. Ekstruuderiga ekstrudeeritud sulamaterjal ei ole ühtlane
4. Kalibreerimishülss on liiga lühike
5. Suu moodustav osa on liiga lühike
Soovitatavad lahendused:
1. Tooraine eeltöötlus
2. Reguleerige temperatuuri
3. Suurendage vasturõhku, kasutage peenfiltrit ja kujundage sobiv kruvikonstruktsioon
4. Laiendatud kalibreerimishülss
5. Laiendage matriitsi vormimisosa.
② Pinna laigud
Põhjus:
1. Tooraines on vett
2. Valamu torudel on mullid
Soovitatavad lahendused:
1. Kuivad toorained
2. Eemaldage mullid. Reguleerige protsessi temperatuuri.
③ Välispinnal on särav ja läbipaistev ploki kuju (üldtuntud kui Yanqing)
Põhjus:
1. Pea temperatuur on liiga kõrge
2. Jahutusvesi on liiga väike või ebapiisav või ebaühtlane
Soovitatavad lahendused:
1. Vähendage pea temperatuuri
2. Avage jahutusvesi või puhastage suuruse mõõtmise hülss
Sileda ja korrapärase laigulise pinnaga torud kipuvad liimimismuhvi külge kinni jääma, suurendavad jahutusvee voolu, puhastavad veeteed või vähendavad kiirust
Toru välispinnal olev sügav laineline suurushülss ei ole tsentreeritud ning suuruskarp ja matriit hoitakse samal teljel
④ Kare sisepind
Põhjus:
1. Märg tooraine
2. Vormi südamiku temperatuur on madal
3. Matriitsi ja südamiku stantsi vahe on liiga suur.
4. Suu vormimise osa on liiga lühike
Soovitatavad lahendused:
1. Toormaterjalide kuivatamine või eeltöötlus
2. Tõstke temperatuuri või pikendage hoidmisaega
3. Südamiku vormi vahetus
4. Asendage matriit pikema vormimisosa vastu
⑤ Toru gofreeritud sisesein
Põhjus:
1. Ekstruuderi väljund muutub ja tühjendamine on ebastabiilne
2. Veojõu libisemine
3. Torude ebaühtlane jahutamine
Soovitatavad lahendused:
1. Vähendage kruvi etteandeala temperatuuri.
2. Reguleerige veoõhu rõhku.
3. Reguleerige veeteed
⑥ Toru siseseinal on süvendid
Põhjus:
1. Tooraine kõrge niiskusesisaldus
2. Täiteaine dispersioon on halb ja see ei ole lisanditega plastifitseeritud
Soovitatavad lahendused:
1. Tooraine eelkuumutamine ja kuivatamine
2. Tankimine, temperatuuri reguleerimine, tooraine puhastamine
⑦ Toru siseseinal on kõrbenud osakesi
Põhjus:
1. Ekstruuderi pea ja matriitsi sisesein ei ole puhtad
2. Kohalik temperatuur on liiga kõrge
3. Matriitsis on tõsine materjali kogunemine (materjali sisemine kogunemine põhjustab kaablitööstuses punni)
Soovitatavad lahendused:
1. Raketise puhastus
2. Kontrollige, kas termopaar on normaalne.
3. Puhastage vorm ja vähendage korralikult stantsi temperatuuri
⑧ Välisläbimõõt või seina paksus muutub igal ajal
Põhjus:
1. Ekstrusioonikiiruse muutmine
2. Veojõukiirus muutub või libiseb
3. Ebastabiilne söötmine (ebaühtlane tera suurus)
4. Sulatuse ebastabiilsus
5. Ebaühtlane jahutus
Soovitatavad lahendused:
1. Kontrollige traktorit
2. Suurendage rõhku sobivalt
3. Tooraine sõelumine või granuleerimine
4. Suurendage materjali temperatuuri, vähendage lineaarset kiirust ja suurendage stantsi vahet
5. Puhastage veeteed
⑨ Ebaühtlane toru seina paksus
Põhjus:
1. Matriit ei ole joondatud
2. Ebaühtlane stantsi temperatuur
3. Traktor, mõõtehülss ja stants ei ole joondatud
4. Kalibreerimishülsi ja matriitsi vaheline kaugus on liiga kaugel
Soovitatavad lahendused:
1. Matriitsi kontsentrilisuse reguleerimine
2. Reguleerige temperatuuri
3. Hoidke samal teljel
4. Sulgege vahemaa
⑩ Kehv liitmik
Põhjus:
1. Suu vormimise osa on liiga lühike
2. Madal sulamistemperatuur
3. Plasti dispersioon stantsipeas
4. Ebamõistlik peamasina struktuur
Soovitatavad lahendused:
1. Kasutage pikka vormimisosa
2. Tõstke materjali temperatuuri
3. Puhastage stantsipea
4. Asendamine või muutmine
⑪ Torude enneaegne kahjustus ja perforatsioon
Põhjus:
1. blister
2. Mullid
3. Lisandid
4. Pigmendi või täiteaine halb dispersioon
Soovitatavad lahendused:
1. Kuivad toorained
2. Kuivatage niiskust või vähendage temperatuuri
3. Puhastage toorained või kasutage filtriekraani
4. Reguleerige temperatuuri või vahetage toorained välja
⑫ Toru habras rike enneaegse rikke tõttu
Põhjus:
1. Madal materjali temperatuur
2. Temperatuur on liiga kõrge ja tooraine laguneb
Soovitatavad lahendused:
1. Tõstke materjali temperatuuri
2. Puhastage vorm ja vähendage temperatuuri
⑬ Toru pragunemine
Põhjus:
1. Madal pea temperatuur ja suur ekstrusioonikiirus
2. Jahutusvesi on liiga suur
Soovitatavad lahendused:
1. Temperatuuri tõus ja kiiruse langus
2. Vähendage jahutusvee voolu
⑭ Torude halb ümardus ja paindumine
Põhjus:
1. Matriitsi ja südamiku stantsi keskne asend ei ole õige
2. Ebaühtlane temperatuur pea ümber
3. Jahutusvesi on matriitsile liiga lähedal
4. Jahutusvee pihusti on liiga tugev
5. Jahutusvee pihusti on liiga väike
6. Veetase on liiga kõrge
7. Traktori liigne rõhk
Soovitatavad lahendused:
1. Reguleerige kontsentrilisust
2. Reguleerige temperatuuri
3. Reguleerige jahutusvee asendit
4. Reguleerige düüsi nurka
5. Puhastage veeteed
6. Drenaaž
7. Reguleerige õhurõhku