مشکلات و راه حل ها در اکستروژن پلاستیک

مشکلات و راه حل ها در اکستروژن پلاستیک

بخش 1 اصول اولیه اکستروژن پلاستیک
صنعت فرآوری پلاستیک یک صنعت بسیار جامع مبتنی بر فناوری-است. این شامل شیمی پلیمر، فیزیک پلیمر، نظریه رابط، ماشین آلات پلاستیک، قالب‌های پردازش پلاستیک، اصول طراحی فرمول و کنترل فرآیند و غیره است. نظریه اکستروژن عمدتاً حرکت و قوانین تغییر پلاستیک در اکسترودر را مطالعه می‌کند. پلاستیک در اکسترودر تحت یک نیروی خارجی خاص قرار دارد و رابطه بین سه حالت فیزیکی پلیمر بالا در محدوده دمایی مختلف، ساختار پیچ، خواص پلاستیک و شرایط پردازش وجود دارد. به طوری که کنترل فرآیند معقول انجام شود. به منظور دستیابی به هدف بهبود خروجی و کیفیت محصولات پلاستیکی. هنگامی که مواد پلیمری پلاستیکی تحت فشار ثابت گرم می شوند، در سه حالت فیزیکی ظاهر می شوند: حالت شیشه ای، حالت ارتجاعی بالا و حالت سیال ویسکوز در محدوده های دمایی مختلف. به طور کلی، دمای قالب گیری پلاستیک بالاتر از دمای جریان ویسکوز است.

بخش 2 کنترل فرآیند اکستروژن لوله پلی الفین
پارامترهای کنترلی فرآیند قالب گیری اکستروژن شامل دمای قالب گیری، فشار کاری اکسترودر، سرعت پیچ، سرعت اکستروژن و سرعت کشش، سرعت تغذیه، خنک کننده و تنظیم و غیره می باشد.

1. پیش تصفیه مواد خام
پلی الفین ها مواد غیرجاذب هستند و معمولاً دارای رطوبت کم هستند که برای اکستروژن کافی است، اما وقتی پلی الفین ها حاوی رنگدانه های{1}جذب آب مانند کربن سیاه هستند، به رطوبت حساس هستند. علاوه بر این، هنگام استفاده از مواد بازیافتی و پرکننده ها، محتوای آب افزایش می یابد. رطوبت نه تنها باعث ایجاد زبری در سطوح داخلی و خارجی لوله می شود، بلکه ممکن است باعث ایجاد حباب های هوا در مذاب شود. مواد اولیه معمولاً باید از قبل تصفیه شوند. درمان خشک کردن به طور کلی استفاده می شود، و افزودنی های مربوطه با عملکرد رطوبت زدایی نیز می توانند اضافه شوند. مانند کف زدا و غیره دمای خشک شدن پلی اتیلن به طور کلی 60-90 درجه است. در این دما، بازده را می توان 10% - 25% افزایش داد.

2. کنترل دما
دمای قالب گیری اکستروژن یک شرط ضروری برای ارتقاء پلاستیک سازی مواد قالب گیری و جریان مذاب پلاستیک است. تاثیر بسیار مهمی در پلاستیک سازی مواد و کیفیت و خروجی محصولات دارد. پنجره دمای نظری برای اکستروژن پلاستیک بین دمای جریان ویسکوز و دمای تخریب است. محدوده دما برای پلی اولفین ها گسترده تر است. معمولاً می توان آن را بالاتر از نقطه ذوب و زیر 280 درجه پردازش کرد. برای کنترل صحیح دمای قالب گیری اکستروژن، درک رابطه بین حد دمای ماده پردازش شده و خواص فیزیکی آن ضروری است. تنها با یافتن ویژگی ها و قوانین آن می توان محدوده دمایی بهتری را برای قالب گیری اکستروژن انتخاب کرد. بنابراین در تنظیم دمای هر بخش باید جنبه های زیر در نظر گرفته شود: ابتدا ویژگی های خود پلیمر مانند نقطه ذوب، اندازه و توزیع وزن مولکولی، شاخص مذاب و ... در مرحله بعد، عملکرد دستگاه را در نظر بگیرید. برای برخی از تجهیزات، دمای بخش تغذیه تأثیر زیادی بر جریان میزبان دارد. مجدداً، با مشاهده اینکه آیا سطح لوله اکسترود شده توسط سر قالب لوله صاف است یا خیر. آیا حباب ها و سایر پدیده ها برای قضاوت وجود دارد یا خیر.

دمای اکستروژن شامل دمای تنظیم هیتر و دمای مذاب است. دمای گرمایش به دمای ارائه شده توسط بخاری خارجی اشاره دارد. دمای مذاب به دمای مواد بین قسمت جلویی پیچ و اتصال بین سر دستگاه اشاره دارد.

توزیع دمای بشکه از منطقه تغذیه به قالب ممکن است مسطح، افزایش، کاهش و مخلوط باشد. این عمدتا به نقطه ماده و ساختار اکسترودر بستگی دارد.

برای تنظیم دمای سر دستگاه، به منظور به دست آوردن ظاهر و خواص مکانیکی بهتر و کاهش انبساط خروجی مذاب، دمای بدنه دستگاه به طور کلی پایین و دمای سر دستگاه بالا است. دمای بالای سر دستگاه می تواند باعث شود که مواد به نرمی وارد قالب شوند، اما ثبات شکل محصول اکسترود شده ضعیف است و نرخ انقباض افزایش می یابد. اگر دمای سر دستگاه پایین باشد، پلاستیک مواد ضعیف می شود، ویسکوزیته مذاب بالا می رود و فشار سر دستگاه افزایش می یابد. اگرچه این باعث می‌شود که محصول بیش از حد متراکم شود، نرخ انقباض پست-کم است، و ثبات شکل محصول خوب است، اما پردازش دشوارتر است، گسترش قالب بزرگ است، و سطح محصول ناهموار است. همچنین منجر به افزایش فشار برگشتی اکسترودر، بار زیاد روی تجهیزات و افزایش مصرف برق خواهد شد. دمای تنظیم قالب، دمای قالب و قالب هسته بر روی سطح لوله تأثیر می گذارد. در محدوده معینی، هرچه دمای قالب و هسته بیشتر باشد، سطح سطح لوله بالاتر می‌رود. به طور کلی، درجه حرارت در خروجی قالب نباید از 220 درجه تجاوز کند، دمای مذاب در ورودی هد باید 200 درجه باشد و اختلاف دما بین ورودی و خروجی مذاب نباید بیش از 20 درجه باشد. زیرا اختلاف دمای بالاتر بین مذاب و فلز منجر به پدیده پوست کوسه می شود. دمای مذاب بیش از حد بالا منجر به رسوبات قالب می شود. اما باید با توجه به شرایط واقعی تصمیم گرفت. دمای مذاب به دمای واقعی مذاب اطلاق می شود که در انتهای پیچ اندازه گیری می شود و بنابراین متغیر وابسته است. این عمدتا به سرعت پیچ و دمای تنظیم بشکه بستگی دارد. حد بالایی دمای مذاب برای اکستروژن لوله پلی اتیلن به طور کلی 230 درجه مشخص می شود. به طور کلی بهتر است آن را در حدود 200 درجه کنترل کنید. حد بالایی دمای مذاب برای اکستروژن لوله پلی پروپیلن به طور کلی 240 درجه است. دمای مذاب نباید خیلی بالا باشد. به طور کلی، تخریب مواد در نظر گرفته می شود و در عین حال، دمای بیش از حد، شکل دادن به لوله را دشوار می کند.

3. کنترل فشار
مهمترین پارامتر فشار در فرآیند اکستروژن، فشار مذاب، یعنی فشار سر است. به طور کلی، افزایش فشار مذاب باعث کاهش خروجی اکسترودر و افزایش فشردگی محصول می شود که منجر به بهبود کیفیت محصول می شود. اما فشار بیش از حد می تواند مشکلات امنیتی ایجاد کند. فشار مذاب به خواص مواد خام، ساختار پیچ، سرعت پیچ، دمای فرآیند، تعداد مش صفحه فیلتر، صفحه سوراخ شده و سایر عوامل مربوط می شود. فشار مذاب معمولا بین 10-30MPa کنترل می شود.

4. تنظیم خلاء
تنظیم خلاء عمدتاً دو پارامتر درجه خلاء و سرعت خنک کننده را کنترل می کند. معمولاً با فرض ارضای کیفیت ظاهری لوله، درجه خلاء باید تا حد امکان کم باشد، به طوری که تنش داخلی لوله کم باشد و تغییر شکل محصول در هنگام ذخیره سازی کم باشد.

5. خنک شوید
دمای آب خنک کننده مورد نیاز در قالب گیری اکستروژن لوله های پلی اتیلن معمولاً پایین است، معمولاً زیر 20 درجه. هنگام تولید لوله‌های PPR، دما در مرحله اول می‌تواند کمی بالاتر و دما در مرحله دوم کمتر باشد و در نتیجه یک گرادیان دما ایجاد می‌شود. تنظیم جریان آب خنک کننده نیز بسیار مهم است. اگر سرعت جریان خیلی زیاد باشد، سطح لوله ناهموار و در نتیجه لکه ها و گودال ها ایجاد می شود. اگر سرعت جریان خیلی کم باشد، نقاط روشنی روی سطح لوله وجود خواهد داشت که به راحتی شکسته می شوند، مانند توزیع ناهموار، ضخامت ناهموار دیواره لوله یا بیضی.

6. سرعت پیچ و سرعت اکستروژن
سرعت پیچ یک پارامتر سنگین برای کنترل نرخ اکستروژن، خروجی و کیفیت محصول است. سرعت اکسترودر تک پیچ-افزایش می‌یابد و خروجی افزایش می‌یابد. با افزایش سرعت برش، ویسکوزیته ظاهری مذاب کاهش می یابد. برای همگن شدن مواد مفید است. در عین حال، به دلیل پلاستیک سازی خوب، نیروی بین مولکول ها افزایش یافته و استحکام مکانیکی بهبود می یابد. با این حال، سرعت پیچ خیلی زیاد است، بار موتور خیلی زیاد است، فشار مذاب خیلی زیاد است، نرخ برش خیلی زیاد است، انبساط قالب افزایش می‌یابد، سطح خراب می‌شود و حجم اکستروژن ناپایدار است.

7. سرعت کشش
سرعت کشش مستقیماً بر ضخامت دیواره محصول، تحمل ابعادی، عملکرد و ظاهر تأثیر می گذارد. نسبت سرعت کشش باید پایدار باشد و سرعت کشش باید با سرعت اکستروژن لوله مطابقت داشته باشد. نسبت سرعت کشش به سرعت خط اکستروژن نشان دهنده درجه جهت گیری است که ممکن است در محصول رخ دهد. این نسبت نسبت کشش نامیده می شود و مقدار آن باید برابر یا بیشتر از 1 باشد. وقتی سرعت کشش افزایش می یابد و شرایط دمای خنک کننده و تنظیم بدون تغییر باقی می ماند، سرعت کشش سریع است. محصول برای مدت نسبتاً کوتاهی در آستین سایزینگ و مخزن آب خنک کننده باقی می ماند و پس از سرد شدن و شکل دهی، حرارت بیشتری در داخل محصول باقی می ماند که باعث می شود ساختار جهت گیری محصول در فرآیند کشش شکل بگیرد. ، منجر به کاهش درجه جهت گیری محصول می شود. هر چه سرعت کشش بیشتر باشد، ضخامت دیواره لوله نازک تر است و نرخ انقباض محصول خنک شده در جهت طولی بیشتر می شود. هرچه سرعت کشش کندتر باشد، ضخامت دیواره لوله ضخیم تر باشد، تجمع مواد بین قالب و آستین سایز راحت تر می شود. تولید عادی اکستروژن را مختل کند. بنابراین سرعت اکستروژن و سرعت کشش باید در قالب گیری اکستروژن به خوبی کنترل شود.

8.-کنترل کیفی خط و پردازش{2}}لوله ها
پلی اولفین یک پلیمر کریستالی است و بین عملکرد لوله درست خارج از خط و اندازه و عملکرد محصول لوله در هنگام تحویل فاصله وجود دارد. دلایل اصلی به شرح زیر است: اول اینکه تبلور در طی فرآیند خنک شدن مذاب پلی الفین رخ می دهد و کریستالیته و شکل کریستالی مربوط به دما، تاریخچه حرارتی و زمان نگهداری است. دوم، دمای لوله درست خارج از خط مونتاژ معمولاً بالاتر از دمای معمولی است. سوم، تنش داخلی لوله درست خارج از خط مونتاژ نسبتا زیاد است. به منظور دستیابی به عملکرد و پایداری ابعادی، لوله‌های پلی اتیلن عمومی باید به مدت 24 ساعت و لوله‌های پلی پروپیلن باید 48 ساعت قبل از انجام آزمایش‌های عملکرد مطابق با استانداردهای مربوطه، از خط خارج شوند.

بخش 3 مشکلات و راه حل های رایج در تولید لوله های پلی الفین
مذاب های پلی الفین ویسکوالاستیک هستند. دو پدیده اغلب در پردازش ظاهر می شوند، یعنی تورم قالب و شکستگی مذاب. در اینجا به تفصیل توضیح داده نخواهد شد. ناهنجاری های رایج در تولید لوله، علل و روش های درمان آن در زیر فهرست شده است.

علل شرایط غیر طبیعی راه حل های توصیه شده
1. رطوبت مواد خام
2. دمای مذاب مناسب نیست
3. مواد مذاب اکسترود شده توسط اکسترودر ناهموار است
4. آستین سایز خیلی کوتاه است
5. بخش تشکیل قالب خیلی کوتاه است
1. پیش تصفیه مواد خام
2. دما را تنظیم کنید
3. فشار برگشتی را افزایش دهید، از فیلتر ریزتر استفاده کنید و ساختار پیچی مناسبی طراحی کنید
4. آستین سایز گشاد
5. بخش شکل دهی گسترده. را

لکه های سطحی
1. در ماده خام رطوبت وجود دارد
2. حباب در لوله های سینک
1. مواد خام خشک
2. حباب های هوا را از بین ببرید. دمای فرآیند را تنظیم کنید. را

سطح بیرونی بلوک روشن و شفاف است (که معمولاً به عنوان چشم شفاف شناخته می شود)
1. دمای سر خیلی بالاست
2. آب خنک کننده خیلی کم یا ناکافی یا ناهموار است
1. دمای سر دستگاه را کاهش دهید
2. آب خنک کننده را باز کنید یا آستین اندازه را تمیز کنید
علائم منظم روی سطح بیرونی صاف لوله لوله تمایل به چسبیدن به آستین اندازه دارد جریان آب خنک کننده را برای تمیز کردن آبراه یا کاهش سرعت افزایش دهید.

موج دار شدن عمیق در سطح بیرونی لوله. قالب آستین سایزینگ وسط نیست. آن را در مرکز قرار دهید و جعبه اندازه و قالب را در یک محور نگه دارید.
سطح داخلی ناهموار
1. مواد خام مرطوب
2. دمای قالب هسته پایین
3. فاصله بین قالب و سنبه خیلی زیاد است. را
4. بخش شکل دهی قالب خیلی کوتاه است
1. خشک کردن مواد خام یا پیش تصفیه
2. دما را افزایش دهید یا زمان نگهداری را افزایش دهید
3. تعویض سنبه
4. به قالبی با بخش شکل دهی طولانی تر تغییر دهید

دیوار داخلی لوله راه راه
1. خروجی اکسترودر تغییر می کند و تغذیه ناپایدار است
2. لغزش کشش
3. خنک کننده ناهموار لوله ها
1. دما را در ناحیه تغذیه پیچ کاهش دهید. را
2. فشار هوای کششی را تنظیم کنید. را
3. راه آب را تنظیم کنید

در دیواره داخلی لوله حفره هایی وجود دارد
1. رطوبت مواد خام بالا
2. پراکندگی ضعیف پرکننده ها بدون پلاستیک سازی، ناخالصی ها
1. پیش گرم کردن و خشک کردن مواد اولیه
2. سوخت گیری، تنظیم دما، تمیز کردن مواد خام
در دیواره داخلی لوله ذرات کک وجود دارد
1. دیواره داخلی سر اکسترودر و قالب تمیز نیست
2. دمای محلی خیلی زیاد است
3. رسوبات قالب جدی هستند
1. قالب شفاف
2. بررسی کنید که آیا ترموکوپل نرمال است یا خیر. را
3. قالب را پاک کنید و دمای قالب را به طور مناسب پایین بیاورید
تغییر در قطر خارجی یا ضخامت دیواره در هر زمان
1. تغییر سرعت اکستروژن
2. تغییر در سرعت کشش یا لغزش
3. تغذیه ناپایدار (اندازه ذرات برگشتی ناهموار).
4. ناپایداری ذوب
5. خنک کننده ناهموار
1. تراکتور را بررسی کنید
2. فشار را به درستی افزایش دهید
3. غربالگری یا دانه بندی مواد خام
4. افزایش دمای مواد، کاهش سرعت خط، افزایش شکاف قالب
5. آبراه ها را تمیز کنید
ضخامت دیواره لوله ناهموار
1. قالب مرکزی نیست
2. دمای قالب ناهموار
3. تراکتور، آستین سایزبندی، قالب هم تراز نیست
4. فاصله بین آستین سایزینگ و قالب خیلی زیاد است
1. متمرکز بودن قالب را تنظیم کنید
2. دما را تنظیم کنید
3. در همان محور نگه دارید
4. فاصله را کوتاه کنید
درز جوش ضعیف
1. بخش تشکیل قالب خیلی کوتاه است
2. دمای ذوب پایین
3. پراکندگی پلاستیک در قالب
4. ساختار سر ماشین نامعقول
1. از بخش شکل دهی قالب بلندتری استفاده کنید
2. دمای مواد را افزایش دهید
3. سر قالب را تمیز کنید
4. جایگزینی یا مقاوم سازی

سوراخ شدن زودرس لوله
1. تاول
2. حباب
3. ناخالصی ها
4. پراکندگی ضعیف رنگدانه ها یا پرکننده ها
1. مواد خام خشک
2. رطوبت زدایی یا دمای پایین تر
3. مواد را تمیز کنید یا از صافی استفاده کنید
4. تنظیم دما یا جایگزینی مواد خام
شکست شکننده شکست زودرس لوله
1. دمای مواد پایین
2. درجه حرارت بسیار بالا است، مواد خام تجزیه می شود
1. دمای مواد را افزایش دهید
2. قالب را تمیز کرده و دما را پایین بیاورید
ترک خوردگی لوله
1. دمای پایین سر، سرعت اکستروژن سریع
2. آب خنک کننده خیلی زیاد است
1. گرم کردن، کاهش سرعت
2. کاهش جریان آب خنک کننده
گرد بودن لوله خوب نیست و خمیده است
1. موقعیت مرکزی قالب و قالب اصلی درست نیست
2. دمای ناهموار در اطراف سر دستگاه
3. آب خنک کننده خیلی نزدیک به قالب است
4. نیروی پاشش آب خنک کننده خیلی زیاد است
5. اسپری آب خنک کننده خیلی کم است
6. سطح آب خیلی بالاست
7. فشار تراکتور خیلی زیاد است
1. تمرکز را تنظیم کنید
2. دما را تنظیم کنید
3. موقعیت آب خنک کننده را تنظیم کنید
4. زاویه نازل را تنظیم کنید
5. آبراه ها را تمیز کنید
6. زهکشی
7. فشار هوا را تنظیم کنید