Lahendage viis levinumat kilepuhumiskoosekstrusiooni probleemi

1. vahu ebastabiilsus: mõiste mullide ebastabiilsus hõlmab paljusid eri tüüpi probleeme, mis on seotud ekstrudeeritud mullide stabiilsusega. Peamised probleemid on mullide purunemine, pinge kõvenemine, külma ebastabiilsus ja mullide laperdus.
Mullide purunemine: kui vormist väljuv sulamaterjal on liigselt venitatud, mille tulemuseks on mullistruktuuri purunemine, tekib mullide purunemine. See juhtub siis, kui ekstrudeeritud materjali sulamistugevus on valitud purskesuhte (BUR) saavutamiseks ebapiisav. Selle probleemi vältimiseks saab vaigu valikut muuta, et lisada kile struktuurile suurema sulamistugevusega materjale, et parandada üldist sulamistugevust. Näiteks liidetakse madala tihedusega polüetüleen (LDPE) lineaarsesse madala tihedusega polüetüleenkilesse (LLDPE), et suurendada selle üldist sulamistugevust.
Pingekavenemine: kui sula polümeeri venitatakse kiiresti masina suunas (MD) ja seega kõveneb, tekib deformatsioonkarastumine. See põhjustab mullide siserõhu ja laiuse kõikumisi. Seda probleemi saab ära hoida, vähendades väljavõtmise määra. Teine lahendus on muuta vaiguvalikut, et vähendada kile üldist tõmbeviskoossust, võimaldades kilel MD-s rohkem venida ilma deformatsioonikõvenemiseta.
Ebastabiilne külmajoon: stabiilses protsessis jääb külmajoon konstantsel kõrgusel vormist kõrgemale ning seda juhivad jahutuskiirus, vormi läbilaskevõime ja kile paksuse ühtlus. Kui protsess muutub ebastabiilseks, muutub ebastabiilseks ka külmajoone asukoht. Selle ebastabiilsuse üheks põhjuseks on ekstrusiooni ebaühtlane temperatuurijaotus.
Sulamistemperatuuri muutuse põhjuseks võib olla valitud vaigu kruvi ebaõige konstruktsioon, kruvi kulumine või küttekeha või termopaari rike. Enne ühendamist tuleks mõõta iga voolu sulamistemperatuuri, et teha kindlaks, milline sulamiskiht on temperatuurimuutuse allikas. Pärast positsioneerimist eemaldage kruvi ja kontrollige polümeeri lagunemist ja kruvi kulumist. Samuti tuleb kontrollida kõigi küttekehade ja termopaaride toimimist.
Teine levinud ebastabiilse külmajoone põhjus on hallituse ummistus. Matriitsi allaneelamise ebaühtlane materjal võib olla tingitud lagunevate materjalide kuhjumisest vormi. Sellise olukorra vältimiseks tuleks hallitust regulaarselt kontrollida ja vajadusel materjali kogunemist läbi viia.
Vahu laperdumine: vahu lehvitamine algab külmumisjoonest allpool ja kuvatakse sirgjoonelise märgina mulli pinnal põikisuunas (Td). Sellise tiiva kuju põhjustab õhurõngast lähtuv suur õhukiirus. Puhuri kiiruse vähendamine või õhurõnga komponentide reguleerimine, et vähendada õhuvoolu piki mulli pinda, hoiab ära mullide laperdamise. Kuid õhuvoolu vähendamine vähendab seejärel õhurõnga jahutustõhusust ja muudab külmajoone vormist eemale, põhjustades uusi probleeme. Selle olukorra vältimiseks saab vaigu valikut optimeerida, et vähendada ekstrusiooni üldist sulamisviskoossust ja üldist sulamistemperatuuri.
2. Indeksi muutus: kile puhumise koekstrusiooni puhul on vältimatu, et TD-s on teatav instrumendi muutus. Näidet instrumendiprofiilist koos väikese rõhuastme variatsiooniga kilega on näha joonisel 2. 1A. Kui aga töötlemise ajal hakkavad ilmnema ootamatud probleemid, võib instrumendi muutmise määr suureneda. On mõned erinevad probleemid, mis võivad kaasa tuua spetsifikatsioonide muutuste suurenemise ja probleemi põhjuse selgitatakse välja vahust instrumendi profiili kuju kontrollimise teel.
Ebaühtlane õhurõnga jahutus: halb või ebaühtlane õhuvool õhurõngast põhjustab kile ebaühtlast jahtumist ja mõjutab kile rõhulanguse suhet. See võib põhjustada mõnede kilede venimist rohkem kui teised, mis võib põhjustada mõõtmishälbeid. Selle probleemi vältimiseks tuleks õhurõngas olevat õhukanalit regulaarselt kontrollida ja puhastada, et eemaldada kõik mustused, mis võivad õhuvoolu häirida. Samuti tuleks kontrollida õhurõngast, et veenduda, et see asetseb õigesti vormi keskel.
Ebaühtlane sulamistemperatuur: ebaühtlane sulamistemperatuur põhjustab muutusi mullide jahutuskiiruses ja vormi läbilaskvuses. Ilmne märk ebaühtlasest sulamistemperatuurist on sinusoidne profiil. Selle sinusoidaalse variatsiooni teke on seotud ebaühtlase sulamistemperatuuriga materjalide voolamisega läbi vormi, mida nimetatakse pordijooneks. Nagu varem mainitud, võib sulamistemperatuuri muutumise põhjuseks olla kruvi ebaõige konstruktsioon või kulumine.
3. Liidese ebastabiilsus: Termin liidese ebastabiilsus viitab ebastabiilsusele kahe kihi liideses. Liidese stabiilsus sõltub sellistest teguritest nagu materjali omadused, protsessi tingimused ja seadmete konstruktsiooni omadused. Kilepuhumiskoekstrusiooni ajal võib tekkida kolm teadaolevat liidese ebastabiilsuse tüüpi.
Keerdumiseks on teada mõned põhjused. Esimene on nihkeviskoossuse erinevus liidest loovate materjalide vahel. Kui materjalil on oluliselt erinev nihkeviskoossus, kogeb iga kiht rakendatud nihkepinge all erinevat nihkekiirust, mille tulemuseks on sik-sak deformatsioon. Seda saab leevendada, valides liidese loomiseks sarnase nihkeviskoossusega materjalid (võimaluse korral).
Teine põhjus on kihtide ebaõige suhe. Kui valitud kihisuhe muudab liidese vormi seinale liiga lähedale, põhjustab liigne nihkepinge deformatsiooni. Selle vältimiseks saab suurendada väliskihi paksust, hoida liidest seinast eemal ning vähendada sellele avaldatavat nihkepinget.
Kolmas põhjus on vale vormikujundus. Vormi projekteerimisel on oluline vedelikukanalit õigesti optimeerida, et luua kogu vormi ulatuses ühtlane kiirusprofiil. Vale vormikujundus võib põhjustada suurte nihkepunktide ja ebaühtlaste kiirusprofiilide moodustumist, mis võib viia sellise ebastabiilsuseni.
Laineliidese ebastabiilsus: see ebastabiilsuse vorm on põhjustatud ebaühtlasest pikenemisest kahe materjali liideses, mille tulemuseks on lainelised mustrid, mis moodustuvad piki mulli pinda, kuna see on vormist välja pressitud. Selle ebastabiilsuse kujutist on näha joonisel 3. On leitud, et seda ebastabiilsust põhjustav pikenemise deformatsioon tuleneb kahest teadaolevast allikast. Esimene on seotud ebaõige kihi suhtega. Kui üks konstruktsiooni komposiitkihtidest on liiga õhuke, kogeb see valuvormi ühinemispunktis suuremat kiirendust, tekitades seega kihis suurema pikenemise deformatsioonikiiruse. Kihtide suhet tuleks reguleerida, et ühtlasem kiiruskõver moodustaks ühinemispunktist allavoolu.
Teine allikas on liidese loovate materjalide pikenemisviskoossuse erinevus. Kaks erineva pikenemisjõu ja erineva pikenemisviskoossusega materjali deformeeruvad erineva kiirusega. Võimalusel tuleks liidese loomiseks valida sarnaste laiendusomadustega materjalid.
Ebastabiilne aktiivne liides: reaktiivse liidese saab moodustada polaarsest blokeerivast vaigust ja ühenduskihist koosneva mitmekihilise struktuuri koekstrusiooniprotsessis. Tõkkevaik pressitakse tavaliselt koos polüolefiinvaigu kihiga. Tavaliselt vajavad need struktuurid omavahel ühendavat kihti, et parandada nende vahelist haardumist. Ühenduskiht on polümeer, mis koosneb polaarsetest ja mittepolaarsetest otsrühmadest. Mõnikord võib ühenduskihi polaarse otsrühma ja polaarset blokeeriva vaigu vahel tekkida tarbetu keemiline reaktsioon, moodustades seega ebastabiilse liidese. Nende reaktsioonide tulemuseks on optilise selguse vähenemine ja kile teralisem välimus.

4. geel: terminit geel kasutatakse tavaliselt igasuguse väikese defekti vormis viitamiseks, mis põhjustab lõplikus kiles optilist deformatsiooni. Geel on problemaatiline, kuna see mitte ainult ei tekita optilisi moonutusi, vaid vähendab ka kile mehaanilisi omadusi. Geeli võib jagada kolme põhikategooriasse: sulamata vaigud, lagunevad materjalid ja võõrsaasteained.
Liikumatu vaik: mittepoorne vaik on tavaline geelitüüp, mida tavaliselt täheldatakse suure ekstruuderi läbilaskevõime korral. Need on tingitud ebaühtlasest sulamisest, mis on põhjustatud ekstruuderi madala nihkejõu tsoonist. Et teha kindlaks, kas geel on segamata vaik, soojendage geeli sulamistemperatuurist kõrgemale ja jahutage see seejärel tagasi. Kui geel pärast jahutamist uuesti ei ilmu, on tegemist segamata vaiguga. Kui kiles on segamata vaiku, tuleks ekstruuderi kruvi kontrollida ja ümber kujundada, et minimeerida vähese nihkejõuga alade esinemist.
Lagunenud materjal: kui polümeer puutub pikema aja jooksul kokku suure energiaga, võib materjal ekstrusiooni ajal laguneda. Need tingimused põhjustavad tugevalt oksüdeerunud või ristseotud materjalide moodustumist, mis moodustavad membraanis geeli. Tavaliselt ei eksisteeri neid geeli kohe pärast käivitamist. Kuna lagunenud polümeerid kogunevad lagunemisprotsessis, ilmuvad need kilele.
Tugevalt oksüdeeritud geelil on haprad mustad laigud ja seda saab tuvastada ultraviolettvalguses fluorestsentsi järgi. Joonisel 5 on kujutatud tugevalt oksüdeeritud geeli kujutist polariseeritud valguses ja geeli fluorestsentsi kujutist UV-valguses. Ristseotud geel on tumepruuni välimusega ja koosneb oksüdeeritud materjalidest. Oksüdatsiooniaste on aga liiga madal, et tekitada UV-valguses fluorestsentsi.
Ristseotud geeli peetakse mõnikord ekslikult tugevalt takerdunud vaikudeks. Nende kahe eristamiseks võite kuumutada geeli sulamistemperatuurist kõrgema temperatuurini, avaldada sellele survet, et see purustada, ja seejärel lasta sellel jahtuda. Kui geeli kuju pärast jahutamist uuesti ilmneb, on materjal pigem ristseotud kui tugevalt takerdunud. Lagunevate materjalide allika kindlakstegemiseks tuleks ekstruuderi kruvi pärast töötamist ilma puhastamiseta eemaldada. Kui lagunemise allikas on kindlaks tehtud, saab kruvi konstruktsiooni selles piirkonnas optimeerida, et minimeerida stagnatsiooni ja väikest nihkejõudu.
Võõrsaasteained: aeg-ajalt võivad protsessi sattuda võõrsaasteained. Tavaliselt sisenevad punkri kaudu ekstruuderisse võõrsaasteained, mis võivad riidekiust üle minna võõrale polümeervaigule. Kui leitakse, et geeli sulamistemperatuur erineb oluliselt toorvaigust või on väga ebakorrapärase kujuga (nt kiud), võib see olla võõrkehade saastumine. Nende geelide vältimiseks tuleb punker alati korralikult puhastada ja algne toorainemahuti tuleb sulgeda, et vältida võõrkehade segunemist.
5. Curl: kile kõverdumine on defekt, mida täheldatakse mitmekihilises struktuuris, mis koosneb erineva kristallilisusega materjalidest. See defekt tekib sulakile jahutamise käigus ja põhjustab kile kõverdumise. Kile kõverdumine on seotud kahe probleemiga: materjali omaduste erinevus (st sulamistemperatuur ja kristallilisus) ja kihi ebaõige paigutus.
Levinud kile koolutamise näide on näidatud joonisel 6, kus on kujutatud kolmekihiline kile, mis koosneb polüetüleenist (PE), nailonist (PA) ja ühenduskihist. Kui mitmekihiline kile väljub vormist, sulavad kõik kihid ja kile hakkab jahtuma. Kui see jahtub, nailonkiht kristalliseerub ja muutub kõvaks, samas kui PE kiht kahaneb, kuna see on endiselt sula. Kui temperatuur langeb alla polüetüleeni sulamistemperatuuri, hakkab see ka kõvaks muutuma. Praegu on nailon aga kristalliseerunud ja seda ei saa enam kahandada, mille tulemuseks on PE kõverdumine tahkumise ajal.
Meetod kile kõverdumise vältimiseks on kile kiire jahutamine, et vältida kristalliseerumist. Selle asemel, et kasutada kile jahutamiseks õhku, saab kile kiireks jahutamiseks otse veevanni ekstrudeerida. See võimaldab koekstrudeerida erineva kristalliseerumiskiirusega materjale ilma lokkis kilet näitamata. Teine võimalik lahendus on mitmekihiliste kilede struktuuri optimeerimine.