Контрол на процеса и лечение на общи проблеми при екструдиране на полиолефинови тръбопроводи

Част I Основен принцип на екструдиране на пластмаса
Индустрията за преработка на пластмаси е изключително всеобхватна и технологична индустрия. Включва химия на полимерите, физика на полимерите, теория на интерфейса, пластмасови машини, форми за обработка на пластмаси, принцип на проектиране на формула и контрол на процеса. Теорията на екструдирането основно изучава движението и промяната на пластмасите в екструдера. Връзката между трите агрегатни състояния на полимера в екструдера под действието на определена външна сила и шнековата структура, пластичните свойства и условията на обработка. За да се извърши разумен контрол на процеса. С цел подобряване на производството и качеството на пластмасовите продукти. Пластмасовите полимерни материали, когато се нагряват под постоянно налягане, имат три физични състояния: стъклено състояние, високоеластично състояние и състояние на вискозен поток в различни температурни диапазони. Обикновено температурата на формоване на пластмасите е над температурата на вискозния поток.
Част II Контрол на процеса на екструдиране на полиолефинов тръбопровод
Контролните параметри на процеса на формоване чрез екструдиране включват температура на формоване, работно налягане на екструдера, скорост на шнека, скорост на екструдиране и скорост на сцепление, скорост на подаване, охлаждащо оформяне и др.
Контрол на процеса на екструдиране на полиолефинови тръбопроводи и справяне с често срещани проблеми (за изграждане на мастер за екструдиране)
1. Предварителна обработка на суровините
Полиолефинът е неабсорбиращ материал с ниско съдържание на влага, който може да отговори на нуждите на екструдирането. Въпреки това, когато полиолефинът съдържа абсорбиращ пигмент, като сажди, той е чувствителен към влага. В допълнение, съдържанието на вода ще се увеличи при използване на рециклирани материали и пълнители. Водата не само прави вътрешната и външната повърхност на тръбата грапава, но също така може да причини мехурчета в стопилката. По принцип суровините трябва да бъдат предварително обработени. Обикновено се използва третиране със сушене и може да се добави съответен спомагателен агент с функция за обезвлажняване. Като пеногасител и др. Сухата температура на PE обикновено е 60-90 градуса. При тази температура изходът може да се увеличи с 10 процента - 25 процента.
2. Контрол на температурата
Температурата на формоване при екструдиране е необходимо условие за насърчаване на пластификацията на формовъчните материали и потока от пластмасова стопилка. Има много важно въздействие върху пластификацията на материалите и качеството и продукцията на продуктите. Теоретичният температурен прозорец на екструзията на пластмаса е между температурата на вискозния поток и температурата на разграждане. За полиолефините температурният диапазон е широк. Обикновено може да се обработва над точката на топене и под 280 градуса. За да се контролира правилно температурата на екструдиране, е необходимо да се разбере връзката между температурната граница на обработвания материал и неговите физични свойства. Само чрез откриване на неговите характеристики и закони можем да изберем по-добър температурен диапазон за екструзионно формоване. Следователно, следните аспекти трябва да бъдат взети под внимание при настройката на температурата на всяка секция: първо, производителността на самия полимер, като точка на топене, размер и разпределение на молекулното тегло, индекс на топене и т.н. Второ, вземете под внимание производителността на оборудването. За някои съоръжения температурата на захранващата секция има голямо влияние върху тока на хост машината. Трето, наблюдавайте дали повърхността на заготовката на екструдираната тръба е гладка. Независимо дали има мехурчета или не.
Температурата на екструдиране включва зададената температура на нагревателя и температурата на стопилката. Температурата на нагряване се отнася до температурата, осигурена от външния нагревател. Температурата на топене се отнася до температурата на материала между предната част на винта и главата.
Разпределението на температурата на цевта от зоната на захранване до главата на матрицата може да бъде равномерно, нарастващо, намаляващо и смесено. Това зависи главно от материалната точка и структурата на екструдера.
Температурата на главата на машината е зададена. За да се получи по-добър външен вид и механични свойства и да се намали разширяването на изхода на стопилката, температурата на тялото на машината обикновено се контролира да бъде по-ниска, а температурата на главата на машината е по-висока. Високата температура на главата може да накара материала да влезе гладко във формата, но стабилността на формата на екструдата е лоша и степента на свиване се увеличава. Ако температурата на главата е ниска, пластмасата на материала е лоша, вискозитетът на стопилката е висок и налягането на главата се повишава. Въпреки че това ще направи продукта твърде плътен, скоростта след свиване е малка и стабилността на формата на продукта е добра, труден е за обработка, разширението на формата е голямо и повърхността на продукта е грапава. Това също ще увеличи обратното налягане на екструдера, ще увеличи натоварването на оборудването и консумацията на енергия.
Температурата на настройка на формата и температурата на матрицата и формата на сърцевината оказват влияние върху покритието на повърхността на тръбата. В рамките на определен диапазон температурата на матрицата и формата на сърцевината е висока, а повърхността на тръбата е висока. Най-общо казано, температурата на изхода на матрицата не трябва да надвишава 220 градуса, температурата на стопилката на входа на матрицата трябва да бъде 200 градуса, а температурната разлика на стопилката между входа и изхода на матрицата не трябва да надвишава 20 градуса. Тъй като по-високата температурна разлика между стопилката и метала ще доведе до феномена на кожата на акула. Прекомерната температура на стопилката причинява натрупване на матрицата. Но подробностите трябва да се определят според действителната ситуация.
Температурата на стопилката се отнася до действителната температура на стопилката, измерена в края на винта, така че е зависима променлива. Зависи главно от скоростта на шнека и температурата на настройка на цевта. Горната граница на температурата на стопилка за екструдиране на полиетиленови тръби обикновено е зададена на 230 градуса. Като цяло е по-добре да контролирате около 200 градуса. Горната граница на температурата на стопилка за екструдиране на полипропиленови тръби обикновено е 240 градуса. Температурата на топене не трябва да е твърде висока. Като цяло се взема предвид разграждането на материалите. В същото време твърде високата температура също ще затрудни оформянето на тръбите.
3. Контрол на налягането
Най-важният параметър на налягането в процеса на екструдиране е налягането на стопилката, т.е. налягането на главата. Най-общо казано, увеличаването на налягането на стопилката ще намали производителността на екструдера и ще увеличи компактността на продукта, което е благоприятно за подобряване на качеството на продукта. Но твърде голямото налягане ще доведе до проблеми с безопасността. Налягането на стопилката е свързано с производителността на суровината, структурата на винта, скоростта на винта, температурата на процеса, броя на отворите на филтърния екран, перфорираната плоча и други фактори. Налягането на стопилката обикновено се контролира между 10-30MPa.
4. Вакуумно оформяне
Вакуумното оформяне контролира основно степента на вакуум и скоростта на охлаждане. Като цяло, при условие че отговаря на качеството на външния вид на тръбите, степента на вакуум трябва да бъде възможно най-ниска, така че вътрешното напрежение на тръбите да е малко и деформацията на продуктите да е малка по време на съхранение.
5. Охлаждане
Температурата на охлаждащата вода при екструзионното формоване на полиетиленови тръби обикновено е по-ниска, обикновено под 20 градуса. При производството на PPR тръби температурата в първата секция може да бъде малко по-висока, а температурата във втората секция е по-ниска, като по този начин се образува температурен градиент. Също така е много важно да регулирате потока на охлаждащата вода. Дебитът е твърде голям и повърхността на тръбата е грапава, причинявайки петна и ями. Ако скоростта на потока е твърде малка, ярки петна по повърхността на тръбата са лесни за разбиване, като неравномерно разпределение, неравна дебелина на стената на тръбата или елипса.
6. Скорост на шнека и скорост на екструдиране
Скоростта на шнека е параметър от тежката промишленост за контрол на скоростта на екструдиране, производителността и качеството на продукта. Скоростта на въртене на едношнековия екструдер се увеличава и производителността се увеличава. Привидният вискозитет на стопилката намалява с увеличаване на скоростта на срязване. Благоприятства хомогенизирането на материалите. В същото време, поради добра пластификация, междумолекулната сила се увеличава и механичната якост се увеличава. Скоростта на шнека обаче е твърде висока, натоварването на двигателя е твърде голямо, налягането на стопилката е твърде високо, скоростта на срязване е твърде висока, набъбването на матрицата се увеличава, повърхността се влошава и обемът на екструзията е нестабилен.
7. Скорост на теглене
Скоростта на сцепление пряко влияе върху дебелината на стената, толеранса на размерите, производителността и външния вид на продукта. Съотношението на скоростта на теглене трябва да е стабилно и скоростта на теглене трябва да съответства на скоростта на екструдиране на тръбата. Съотношението на скоростта на теглене към линейната скорост на екструдиране отразява възможната ориентация на продукта. Това съотношение се нарича коефициент на разтягане и неговата стойност трябва да бъде равна на или по-голяма от 1. Когато скоростта на теглене се увеличи и температурните условия за охлаждане и оформяне останат непроменени, скоростта на теглене е висока и продуктът остава в оразмеряващата втулка и резервоар за охлаждаща вода за относително кратко време. След охлаждане и оформяне в продукта ще остане повече топлина. Тази топлина ще накара ориентиращата структура, образувана в продукта по време на процеса на сцепление, да бъде деориентирана, което води до намаляване на степента на ориентация на продукта. Колкото по-висока е скоростта на теглене, толкова по-тънка е дебелината на стената на тръбата и толкова по-голяма е скоростта на свиване в посока на дължината на охладения продукт. Колкото по-бавна е скоростта на теглене, толкова по-дебела е стената на тръбата и толкова по-лесно е да се предизвика натрупване на материал между матрицата и оразмеряващата втулка. Унищожи нормалното производство на екструзия. Следователно скоростта на екструдиране и скоростта на сцепление трябва да бъдат добре контролирани при формоване чрез екструдиране.
8. Онлайн контрол на качеството и последваща обработка на тръби
Полиолефинът е кристален полимер и производителността на тръбата непосредствено след линията е различна от размера и производителността на тръбните продукти, когато се доставят за употреба. Основните причини са следните: първо, кристализацията възниква по време на процеса на охлаждане на полиолефиновата стопилка, а кристалността и кристалната форма са свързани с температурата, термичната история и времето за съхранение. Второ, температурата на тръбите непосредствено до линията обикновено е по-висока от нормалната температура. Трето, вътрешното напрежение на тръбата точно извън линията е голямо. За да се постигне стабилност на производителността и размера, общата полиетиленова тръба трябва да бъде поставена офлайн за 24 часа, а полипропиленовата тръба трябва да бъде поставена за 48 часа, след което тестът за ефективност може да се извърши съгласно съответните стандарти.
Раздел III Общи проблеми и решения при производството на полиолефинови тръби
Полиолефиновата стопилка е вискоеластична. При обработката често възникват два вида явления, а именно набъбване на матрицата и счупване на стопилката. Тук няма да се обяснява подробно. Често срещаните аномалии при производството на тръби, техните причини и методи за работа са изброени по-долу.
① Повърхността е матова
Причина:
1. Влага на суровините
2. Неподходяща температура на топене
3. Разтопеният материал, екструдиран от екструдера, не е еднороден
4. Калибриращата втулка е твърде къса
5. Секцията за образуване на уста е твърде къса
Препоръчителни решения:
1. Предварителна обработка на суровината
2. Регулирайте температурата
3. Увеличете противоналягането, използвайте сито за фин филтър и проектирайте подходяща винтова структура
4. Удължена калибрираща втулка
5. Удължете формовъчната част на матрицата.
② Повърхностни петна
Причина:
1. В суровината има вода
2. По тръбите на мивката има мехурчета
Препоръчителни решения:
1. Сухи суровини
2. Елиминирайте мехурчетата. Регулирайте температурата на процеса.
③ Външната повърхност има ярка и прозрачна форма на блок (известен като Yanqing)
Причина:
1. Температурата на главата е твърде висока
2. Охлаждащата вода е твърде малко или недостатъчна, или неравномерна
Препоръчителни решения:
1. Намалете температурата на главата
2. Отворете охлаждащата вода или почистете оразмеряващата втулка
Тръбите с гладка и правилна петна повърхност са склонни да се придържат към оразмеряващата втулка, да увеличат потока на охлаждащата вода, да почистят водния път или да намалят скоростта
Дълбоката гофрирана матрица за оразмеряване на външната повърхност на тръбата не е центрирана, а кутията за оразмеряване и матрицата се държат на една и съща ос
④ Грапава вътрешна повърхност
Причина:
1. Мокри суровини
2. Температурата на сърцевината на формата е ниска
3. Разстоянието между матрицата и основната матрица е твърде голямо.
4. Секцията за формоване на устата е твърде къса
Препоръчителни решения:
1. Сушене или предварителна обработка на суровините
2. Увеличете температурата или удължете времето на задържане
3. Подмяна на матрицата
4. Сменете матрицата с по-дълга формовъчна секция
⑤ Гофрирана вътрешна стена на тръба
Причина:
1. Изходът на екструдера се променя и заготовката е нестабилна
2. Приплъзване на сцеплението
3. Неравномерно охлаждане на тръбите
Препоръчителни решения:
1. Намалете температурата на зоната за подаване на шнек.
2. Регулирайте налягането на въздуха за теглене.
3. Регулирайте водния път
⑥ Има ями по вътрешната стена на тръбата
Причина:
1. Високо съдържание на влага в суровините
2. Пълнителят има лоша дисперсия и не е пластифициран с примеси
Препоръчителни решения:
1. Предварително загряване и сушене на суровините
2. Зареждане с гориво, регулиране на температурата, почистване на суровини
⑦ Има обгорени частици по вътрешната стена на тръбата
Причина:
1. Главата на екструдера и вътрешната стена на матрицата не са чисти
2. Местната температура е твърде висока
3. Има сериозно натрупване на материал в матрицата (вътрешното натрупване на материал ще причини изпъкналост в кабелната индустрия)
Препоръчителни решения:
1. Почистване на кофража
2. Проверете дали термодвойката е нормална.
3. Почистете формата и правилно намалете температурата на матрицата
⑧ Външният диаметър или дебелината на стената се променят по всяко време
Причина:
1. Промяна на скоростта на екструдиране
2. Скоростта на сцепление се променя или приплъзва
3. Нестабилно хранене (неравномерен размер на зърното)
4. Нестабилност на стопилката
5. Неравномерно охлаждане
Препоръчителни решения:
1. Проверете трактора
2. Увеличете налягането по подходящ начин
3. Пресяване или гранулиране на суровината
4. Увеличете температурата на материала, намалете линейната скорост и увеличете празнината на матрицата
5. Почистете водните пътища
⑨ Неравномерна дебелина на стената на тръбата
Причина:
1. Матрицата не е подравнена
2. Неравномерна температура на матрицата
3. Тракторът, оразмеряващата втулка и матрицата не са подравнени
4. Разстоянието между калибриращата втулка и матрицата е твърде голямо
Препоръчителни решения:
1. Регулиране на концентричността на матрицата
2. Регулирайте температурата
3. Дръжте се на същата ос
4. Намалете разстоянието
⑩ Лоша фуга
Причина:
1. Секцията за формоване на устата е твърде къса
2. Ниска температура на топене
3. Дисперсия на пластмаса в матрицата
4. Неразумна структура на главата на машината
Препоръчителни решения:
1. Използвайте дълга секция за формоване
2. Увеличете температурата на материала
3. Почистете главата на матрицата
4. Замяна или модификация
⑪ Преждевременно увреждане и перфорация на тръбите
Причина:
1. блистер
2. Мехурчета
3. Примеси
4. Лоша дисперсия на пигмент или пълнител
Препоръчителни решения:
1. Сухи суровини
2. Изсушете или намалете температурата
3. Почистете суровините или използвайте филтърна мрежа
4. Регулирайте температурата или сменете суровините
⑫ Чуплива повреда на тръбата поради преждевременна повреда
Причина:
1. Ниска температура на материала
2. Температурата е твърде висока и суровината се разлага
Препоръчителни решения:
1. Увеличете температурата на материала
2. Почистете формата и намалете температурата
⑬ Напукване на тръбата
Причина:
1. Ниска температура на главата и висока скорост на екструдиране
2. Охлаждащата вода е твърде голяма
Препоръчителни решения:
1. Повишаване на температурата и намаляване на скоростта
2. Намалете потока охлаждаща вода
⑭ Лоша закръгленост и огъване на тръбите
Причина:
1. Централната позиция на матрицата и матрицата на сърцевината не е правилна
2. Неравномерна температура около главата
3. Охлаждащата вода е твърде близо до матрицата
4. Охлаждащата водна струя е твърде силна
5. Разпръскването на охлаждаща вода е твърде малко
6. Нивото на водата е твърде високо
7. Прекомерно налягане на трактора
Препоръчителни решения:
1. Регулиране на концентричността
2. Регулирайте температурата
3. Регулирайте позицията на охлаждащата вода
4. Регулирайте ъгъла на дюзата
5. Почистете водните пътища
6. Дренаж
7. Регулирайте налягането на въздуха