Problemas y soluciones en extrusión de plástico.
Sección 1 Principios básicos de la extrusión de plástico
La industria de procesamiento de plásticos es una industria basada en la tecnología-muy completa. Implica química de polímeros, física de polímeros, teoría de interfaces, maquinaria plástica, moldes de procesamiento de plástico, principios de diseño de fórmulas y control de procesos, etc. La teoría de la extrusión estudia principalmente el movimiento y las reglas cambiantes de los plásticos en la extrusora. El plástico en la extrusora está bajo una cierta fuerza externa y la relación entre los tres estados físicos del polímero alto en diferentes rangos de temperatura, la estructura del tornillo, las propiedades del plástico y las condiciones de procesamiento. Para llevar a cabo un control de proceso razonable. Para lograr el propósito de mejorar la producción y la calidad de los productos plásticos. Cuando los materiales poliméricos plásticos se calientan bajo presión constante, aparecerán en tres estados físicos: estado vítreo, estado muy elástico y estado fluido viscoso en diferentes rangos de temperatura. Generalmente, la temperatura de moldeo del plástico está por encima de la temperatura de flujo viscoso.
Sección 2 Control del proceso de extrusión de tuberías de poliolefina
Los parámetros de control del proceso de moldeo por extrusión incluyen temperatura de moldeo, presión de trabajo del extrusor, velocidad del tornillo, velocidad de extrusión y velocidad de tracción, velocidad de alimentación, enfriamiento y ajuste, etc.
1. Pretratamiento de la materia prima
Las poliolefinas son materiales no-absorbentes y normalmente tienen un bajo contenido de humedad, que es suficiente para la extrusión, pero cuando las poliolefinas contienen pigmentos que absorben agua-, como el negro de carbón, son sensibles a la humedad. Además, al utilizar materiales y rellenos reciclados, el contenido de agua aumentará. La humedad no sólo provoca asperezas en las superficies interior y exterior de la tubería, sino que también puede provocar la aparición de burbujas de aire en la masa fundida. Por lo general, las materias primas deben recibir un tratamiento previo. Generalmente se utiliza un tratamiento de secado, pudiendo añadirse también los correspondientes aditivos con función deshumidificadora. Como antiespumantes, etc. La temperatura de secado del PE es generalmente de 60 a 90 grados. A esta temperatura, el rendimiento se puede aumentar en un 10% - 25%.
2. control de temperatura
La temperatura de moldeo por extrusión es una condición necesaria para promover la plastificación del material de moldeo y el flujo del plástico fundido. Tiene un impacto muy importante en la plastificación de materiales y en la calidad y producción de los productos. La ventana de temperatura teórica para la extrusión de plástico se encuentra entre la temperatura de flujo viscoso y la temperatura de degradación. El rango de temperatura es más amplio para las poliolefinas. Por lo general, se puede procesar por encima del punto de fusión y por debajo de 280 grados. Para controlar correctamente la temperatura del moldeo por extrusión, es necesario comprender la relación entre el límite de temperatura del material procesado y sus propiedades físicas. Sólo conociendo sus características y reglas se puede seleccionar un mejor rango de temperatura para el moldeo por extrusión. Por lo tanto, se deben considerar los siguientes aspectos al configurar la temperatura de cada sección: Primero, las propiedades del polímero en sí, como el punto de fusión, el tamaño y la distribución del peso molecular, el índice de fusión, etc. Luego, considere el rendimiento del dispositivo. Para algunos equipos, la temperatura de la sección de alimentación tiene una gran influencia en la corriente del host. Nuevamente, observando si la superficie del tubo en bruto extruido por el cabezal de troquel del tubo es lisa. Si hay burbujas y otros fenómenos que juzgar.
La temperatura de extrusión incluye la temperatura establecida del calentador y la temperatura de fusión. La temperatura de calentamiento se refiere a la temperatura proporcionada por el calentador externo. La temperatura de fusión se refiere a la temperatura del material entre la sección frontal del tornillo y la conexión entre el cabezal de la máquina.
La distribución de la temperatura del cilindro desde la zona de alimentación hasta la matriz puede ser plana, creciente, decreciente y mixta. Depende principalmente del punto del material y de la estructura de la extrusora.
Para establecer la temperatura del cabezal de la máquina, con el fin de obtener una mejor apariencia y propiedades mecánicas, y reducir la expansión de la salida de la masa fundida, la temperatura del cuerpo de la máquina generalmente se controla para que sea baja y la temperatura del cabezal de la máquina es alta. La alta temperatura del cabezal de la máquina puede hacer que el material ingrese al molde sin problemas, pero la estabilidad de la forma del producto extruido es deficiente y la tasa de contracción aumenta. Si la temperatura del cabezal de la máquina es baja, el plástico del material será pobre, la viscosidad de la masa fundida será alta y la presión del cabezal de la máquina aumentará. Aunque esto hará que el producto sea demasiado denso, la tasa de contracción posterior-es pequeña y la estabilidad de la forma del producto es buena, pero el procesamiento es más difícil, la expansión del desmolde es grande y la superficie del producto es rugosa. También provocará un aumento de la contrapresión de la extrusora, una gran carga en el equipo y un aumento del consumo de energía. La temperatura de fraguado de la matriz, la temperatura de la matriz y el molde central tienen un impacto en el acabado superficial de la tubería. Dentro de un cierto rango, cuanto mayor sea la temperatura de la matriz y del molde central, mayor será el acabado superficial de la tubería. En términos generales, la temperatura en la salida del troquel no debe exceder los 220 grados, la temperatura de la masa fundida en la entrada del cabezal debe ser de 200 grados y la diferencia de temperatura entre la entrada y la salida del cabezal no debe exceder los 20 grados. Porque la mayor diferencia de temperatura entre la masa fundida y el metal provocará el fenómeno de la piel de tiburón. Las temperaturas de fusión excesivamente altas provocan depósitos en la matriz. Pero debe decidirse según la situación real. La temperatura de la masa fundida se refiere a la temperatura real de la masa fundida medida al final del tornillo y, por lo tanto, es la variable dependiente. Depende principalmente de la velocidad del tornillo y de la temperatura de fraguado del cañón. El límite superior de temperatura de fusión para la extrusión de tuberías de polietileno generalmente se especifica en 230 grados. Generalmente es mejor controlarlo a unos 200 grados. El límite superior de temperatura de fusión para la extrusión de tuberías de polipropileno es generalmente de 240 grados. La temperatura de fusión no debe ser demasiado alta. Generalmente, se considera la degradación de los materiales y, al mismo tiempo, una temperatura demasiado alta dificultará la forma de la tubería.
3. Control de presión
El parámetro de presión más importante en el proceso de extrusión es la presión de fusión, es decir, la presión en cabeza. En términos generales, aumentar la presión de fusión reducirá la producción de la extrusora y aumentará la compacidad del producto, lo que favorece la mejora de la calidad del producto. Pero demasiada presión puede traer problemas de seguridad. La presión de fusión está relacionada con las propiedades de las materias primas, la estructura del tornillo, la velocidad del tornillo, la temperatura del proceso, el número de malla del filtro, la placa perforada y otros factores. La presión de fusión generalmente se controla entre 10 y 30 MPa.
4. ajuste de vacío
La configuración del vacío controla principalmente dos parámetros: el grado de vacío y la velocidad de enfriamiento. Por lo general, bajo la premisa de satisfacer la calidad de apariencia de la tubería, el grado de vacío debe ser lo más bajo posible, de modo que la tensión interna de la tubería sea pequeña y la deformación del producto durante el almacenamiento sea pequeña.
5. enfriarse
El requisito de temperatura del agua de refrigeración en el moldeo por extrusión de tuberías de polietileno es generalmente bajo, normalmente inferior a 20 grados. Al producir tuberías de PPR, la temperatura en la primera etapa puede ser ligeramente mayor y la temperatura en la última etapa puede ser menor, formando así un gradiente de temperatura. También es muy importante ajustar el flujo de agua de refrigeración. Si el caudal es demasiado grande, la superficie de la tubería será rugosa, lo que provocará manchas y hoyos. Si el caudal es demasiado pequeño, habrá puntos brillantes en la superficie de la tubería que son fáciles de romper, como una distribución desigual, un espesor de pared desigual de la tubería o una elipse.
6. Velocidad del tornillo y velocidad de extrusión.
La velocidad del tornillo es un parámetro importante para controlar la velocidad de extrusión, la producción y la calidad del producto. La velocidad de la extrusora de un solo-tornillo aumenta y la producción aumenta. A medida que aumenta la velocidad de corte, disminuye la viscosidad aparente de la masa fundida. Es propicio para la homogeneización de materiales. Al mismo tiempo, debido a la buena plastificación, aumenta la fuerza entre las moléculas y mejora la resistencia mecánica. Sin embargo, la velocidad del tornillo es demasiado alta, la carga del motor es demasiado grande, la presión de fusión es demasiado alta, la velocidad de corte es demasiado alta, la expansión del troquel aumenta, la superficie se deteriora y el volumen de extrusión es inestable.
7. velocidad de tracción
La velocidad de tracción afecta directamente el espesor de la pared del producto, la tolerancia dimensional, el rendimiento y la apariencia. La relación de velocidad de tracción debe ser estable y la velocidad de tracción debe coincidir con la velocidad de extrusión de la tubería. La relación entre la velocidad de tracción y la velocidad de la línea de extrusión refleja el grado de orientación que puede ocurrir en el producto. Esta relación se denomina relación de estiramiento y su valor debe ser igual o mayor que 1. Cuando la velocidad de tracción aumenta y las condiciones de temperatura de enfriamiento y ajuste permanecen sin cambios, la velocidad de tracción es rápida. , el producto permanece en la manga de apresto y en el tanque de agua de enfriamiento durante un tiempo relativamente corto, y quedará más calor dentro del producto después de enfriarlo y darle forma, lo que hará que se forme la estructura de orientación del producto durante el proceso de tracción. , resultando en una reducción en el grado de orientación del producto. Cuanto más rápida sea la velocidad de tracción, más delgado será el espesor de la pared de la tubería y mayor será la tasa de contracción del producto enfriado en la dirección longitudinal. Cuanto más lenta sea la velocidad de extracción, cuanto más gruesa sea la pared del tubo, más fácil será provocar la acumulación de material entre la matriz y el manguito calibrador. Interrumpir la producción normal de extrusión. Por lo tanto, la velocidad de extrusión y la velocidad de tracción deben controlarse bien en el moldeo por extrusión.
8. Control de calidad en línea-y pos-procesamiento de tuberías
La poliolefina es un polímero cristalino y existe una brecha entre el rendimiento de la tubería recién salida de la línea y el tamaño y rendimiento del producto de tubería cuando se entrega. Las razones principales son las siguientes: primero, la cristalización ocurre durante el proceso de enfriamiento de la poliolefina fundida, y la cristalinidad y la forma del cristal están relacionadas con la temperatura, la historia térmica y el tiempo de almacenamiento. En segundo lugar, la temperatura de la tubería justo al salir de la línea de montaje suele ser más alta que la temperatura normal. En tercer lugar, la tensión interna de la tubería justo al salir de la línea de montaje es relativamente grande. Para lograr el rendimiento y la estabilidad dimensional, las tuberías generales de polietileno deben colocarse fuera de línea-durante 24 horas y las tuberías de polipropileno deben colocarse durante 48 horas antes de realizar las pruebas de rendimiento de acuerdo con las normas correspondientes.
Sección 3 Problemas comunes y soluciones en la producción de tubos de poliolefina.
Las poliolefinas fundidas son viscoelásticas. A menudo aparecen dos fenómenos en el procesamiento: el hinchamiento de la matriz y la fractura por fusión. Aquí no se explicará en detalle. A continuación se enumeran las anomalías comunes en la producción de tuberías, sus causas y métodos de tratamiento.
Causas de condiciones anormales Soluciones recomendadas
1. humedad de la materia prima
2. La temperatura de fusión no es adecuada
3. El material fundido extruido por la extrusora es desigual
4. La manga de tallas es demasiado corta.
5. La sección de formación del troquel es demasiado corta
1. Pretratamiento de la materia prima
2. Ajustar la temperatura
3. Aumente la contrapresión, use un filtro más fino y diseñe una estructura de tornillo adecuada
4. Manga de talla extendida
5. Sección de formación de matrices extendida. el
manchas superficiales
1. Hay humedad en la materia prima.
2. Burbujas en las tuberías del fregadero.
1. Materias primas secas
2. Elimina las burbujas de aire. Ajustar la temperatura del proceso. el
La superficie exterior es un bloque brillante y transparente (comúnmente conocido como ojo claro)
1. La temperatura de la cabeza es demasiado alta.
2. El agua de refrigeración es demasiado pequeña, insuficiente o desigual
1. Reducir la temperatura del cabezal de la máquina.
2. Abra el agua de refrigeración o limpie la manga de tamaño.
Marcas regulares en la superficie exterior lisa de la tubería La tubería tiende a adherirse al manguito de tamaño Aumente el flujo de agua de refrigeración para limpiar el canal o reducir la velocidad
Corrugación profunda en la superficie exterior de la tubería. El troquel del casquillo dimensionador no está centrado. Céntralo y mantén la caja de dimensionamiento y el troquel en el mismo eje.
Superficie interior rugosa
1. materia prima mojada
2. Baja temperatura del molde central
3. La brecha entre la matriz y el mandril es demasiado grande. el
4. La sección de conformación del troquel es demasiado corta
1. Secado o pretratamiento de la materia prima
2. Aumente la temperatura o extienda el tiempo de espera.
3. Cambiar el mandril
4. Cambie a un troquel con una sección de conformación más larga.
pared interior de tubo corrugado
1. La salida de la extrusora cambia y la alimentación es inestable.
2. Deslizamiento por tracción
3. Enfriamiento desigual de las tuberías
1. Reducir la temperatura en la zona de alimentación del tornillo. el
2. Ajuste la presión del aire de tracción. el
3. Ajustar la vía fluvial
Hay hoyos en la pared interior de la tubería.
1. Alta humedad de la materia prima
2. Mala dispersabilidad de las cargas sin plastificación, impurezas.
1. Precalentamiento y secado de materia prima
2. Repostaje de combustible, ajuste de temperatura, limpieza de materias primas.
Hay partículas de coque en la pared interior del tubo.
1. La pared interior del cabezal extrusor y el troquel no están limpios.
2. La temperatura local es demasiado alta.
3. Los depósitos de troquel son graves
1. Limpiar el molde
2. Compruebe si el termopar es normal. el
3. Limpiar el molde y bajar la temperatura del troquel adecuadamente.
Cambios en el diámetro exterior o el espesor de la pared en cualquier momento.
1. Variación de la velocidad de extrusión
2. Cambios en la velocidad de tracción o deslizamientos
3. Alimentación inestable (tamaño de partícula de retorno desigual)
4. Derretir la inestabilidad
5. Enfriamiento desigual
1. Revisar el tractor
2. Aumentar adecuadamente la presión
3. Cribado o granulación de materia prima
4. Aumente la temperatura del material, disminuya la velocidad de la línea, aumente la separación del troquel
5. Limpiar las vías fluviales
Espesor de pared de tubería desigual
1. El dado no está centrado
2. Temperatura desigual del troquel
3. Tractor, casquillo de dimensionamiento, matriz no alineada
4. La distancia entre el manguito de dimensionamiento y el troquel es demasiado grande.
1. Ajustar la concentricidad del troquel
2. ajustar la temperatura
3. mantente en el mismo eje
4. acortar la distancia
Mala costura de soldadura
1. La sección de formación del troquel es demasiado corta.
2. Baja temperatura de fusión
3. Dispersión del plástico en el troquel.
4. Estructura irrazonable del cabezal de la máquina
1. Utilice una sección de formación de matrices más larga.
2. Aumentar la temperatura del material
3. Limpiar el cabezal del troquel
4. Reemplazo o modernización
Perforación de daños prematuros en tuberías
1. ampolla
2. burbuja
3. Impurezas
4. Mala dispersión de pigmentos o cargas.
1. Materias primas secas
2. Deshumidificación o temperatura más baja
3. Limpia los ingredientes o usa un colador.
4. Ajustar la temperatura o reemplazar las materias primas.
Fallo frágil o fallo prematuro de la tubería.
1. Baja temperatura del material
2. La temperatura es demasiado alta, la materia prima se descompone.
1. Aumentar la temperatura del material
2. Limpiar el molde y bajar la temperatura.
agrietamiento de tuberías
1. Baja temperatura del cabezal, velocidad de extrusión rápida
2. El agua de refrigeración es demasiado grande.
1. calentar, disminuir la velocidad
2. Reducir el flujo de agua de refrigeración
La redondez del tubo no es buena y está doblado.
1. La posición central del troquel y del núcleo no es correcta.
2. Temperatura desigual alrededor del cabezal de la máquina
3. El agua de refrigeración está demasiado cerca del troquel.
4. La fuerza de pulverización del agua de refrigeración es demasiado grande.
5. El rociado de agua de refrigeración es demasiado pequeño
6. El nivel del agua es demasiado alto.
7. La presión del tractor es demasiado alta.
1. Ajustar la concentricidad
2. ajustar la temperatura
3. Ajuste la posición del agua de refrigeración.
4. Ajustar el ángulo de la boquilla
5. Limpiar las vías fluviales
6. Drenaje
7. Ajustar la presión del aire.
