Procesbeheersing en behandeling van veelvoorkomende problemen bij het extrusiegieten van polyolefine pijpleidingen

Deel I Basisprincipe van kunststof extrusie
De kunststofverwerkende industrie is een zeer uitgebreide en technologische industrie. Het omvat polymeerchemie, polymeerfysica, interfacetheorie, plastic machines, plastic verwerkingsvorm, formuleontwerpprincipe en procescontrole. De extrusietheorie bestudeert vooral de beweging en variatie van kunststoffen in de extruder. De relatie tussen de drie fysische toestanden van het polymeer in de extruder onder invloed van een bepaalde externe kracht en de schroefstructuur, plastische eigenschappen en verwerkingsomstandigheden. Om een ​​redelijke procescontrole uit te voeren. Om de output en kwaliteit van kunststof producten te verbeteren. Kunststof polymeermaterialen hebben, wanneer ze onder constante druk worden verwarmd, drie fysieke toestanden: glastoestand, hoogelastische toestand en stroperige stromingstoestand in verschillende temperatuurbereiken. Over het algemeen ligt de vormtemperatuur van kunststoffen boven de stroperige stroomtemperatuur.
Deel II Controle van het extrusieproces van polyolefine pijpleidingen
De controleparameters van het extrusievormproces omvatten vormtemperatuur, werkdruk van extruder, schroefsnelheid, extrusiesnelheid en tractiesnelheid, voedingssnelheid, koelvorming, enz.
Controle van het extrusieproces van polyolefine pijpleidingen en veelvoorkomende problemen (om een ​​extrusiemaster te bouwen)
1. Voorbehandeling van grondstoffen
Polyolefine is een niet-absorberend materiaal met een laag vochtgehalte, dat kan voldoen aan de behoeften van extrusie. Wanneer polyolefine echter absorberend pigment bevat, zoals roet, is het gevoelig voor vocht. Bovendien zal het watergehalte toenemen bij gebruik van gerecyclede materialen en vulstoffen. Water zorgt er niet alleen voor dat het binnen- en buitenoppervlak van de buis ruw wordt, maar kan ook bellen in de smelt veroorzaken. Over het algemeen moeten grondstoffen worden voorbehandeld. Over het algemeen wordt een droogbehandeling toegepast en kan ook een overeenkomstig hulpmiddel met ontvochtigingsfunctie worden toegevoegd. Zoals ontschuimer, etc. De droge temperatuur van PE is over het algemeen 60-90 graden. Bij deze temperatuur kan de opbrengst worden verhoogd met 10 procent - 25 procent .
2. Temperatuurregeling
Extrusievormtemperatuur is een noodzakelijke voorwaarde om de weekmaking van vormmaterialen en de stroom van plastic smelt te bevorderen. Het heeft een zeer belangrijke invloed op de plastificatie van materialen en de kwaliteit en output van producten. Het theoretische temperatuurbereik van kunststof extrusie ligt tussen de stroperige stromingstemperatuur en de degradatietemperatuur. Voor polyolefinen is het temperatuurbereik breed. Over het algemeen kan het worden verwerkt boven het smeltpunt en onder 280 graden. Om de extrusietemperatuur correct te regelen, is het noodzakelijk om de relatie tussen de temperatuurlimiet van het verwerkte materiaal en de fysieke eigenschappen ervan te begrijpen. Alleen door de kenmerken en wetten ervan te achterhalen, kunnen we een beter temperatuurbereik kiezen voor extrusiegieten. Daarom moeten de volgende aspecten in overweging worden genomen bij de temperatuurinstelling van elke sectie: ten eerste de prestaties van het polymeer zelf, zoals smeltpunt, grootte en verdeling van het molecuulgewicht, smeltindex, enz. Ten tweede, overweeg de prestaties van de apparatuur. Voor sommige apparatuur heeft de temperatuur van het invoergedeelte een grote invloed op de stroom van de gastmachine. Ten derde, kijk of het oppervlak van de geëxtrudeerde buisplano glad is. Of er nu bubbels zijn of niet.
De extrusietemperatuur omvat de ingestelde temperatuur van de verwarmer en de smelttemperatuur. Verwarmingstemperatuur verwijst naar de temperatuur die wordt geleverd door de externe verwarming. Smelttemperatuur verwijst naar de temperatuur van het materiaal tussen het voorste deel van de schroef en de kop.
De temperatuurverdeling van het vat van het invoergebied naar de matrijskop kan vlak, stijgend, dalend en gemengd zijn. Het hangt voornamelijk af van het materiaalpunt en de structuur van de extruder.
De temperatuur van de machinekop is ingesteld. Om een ​​beter uiterlijk en mechanische eigenschappen te verkrijgen en de uitzetting van de smeltuitlaat te verminderen, wordt de lichaamstemperatuur van de machine over het algemeen lager geregeld en is de temperatuur van de machinekop hoger. Door de hoge koptemperatuur kan het materiaal soepel in de mal komen, maar de vormstabiliteit van het extrudaat is slecht en de krimpsnelheid neemt toe. Als de koptemperatuur laag is, is het materiaal plastic slecht, is de smeltviscositeit hoog en stijgt de kopdruk. Hoewel dit het product te dicht maakt, is de nakrimpsnelheid klein en is de vormstabiliteit van het product goed, is het moeilijk te verwerken, is de vormuitzetting groot en is het productoppervlak ruw. Het verhoogt ook de tegendruk van de extruder, verhoogt de belasting van de apparatuur en verhoogt het stroomverbruik.
De uithardingstemperatuur van de matrijs en de temperatuur van de matrijs en kernmal hebben invloed op de afwerking van het buisoppervlak. Binnen een bepaald bereik is de temperatuur van de matrijs en de kernvorm hoog en is de oppervlakteafwerking van de buis hoog. Over het algemeen mag de temperatuur bij de matrijsuitlaat niet hoger zijn dan 220 graden, de smelttemperatuur bij de matrijsinlaat mag 200 graden zijn en het smelttemperatuurverschil tussen de matrijsinlaat en -uitlaat mag niet groter zijn dan 20 graden. Omdat het hogere temperatuurverschil tussen smelt en metaal zal leiden tot het fenomeen van de haaienhuid. Een te hoge smelttemperatuur veroorzaakt opbouw van de matrijs. Maar de details moeten worden bepaald op basis van de werkelijke situatie.
De smelttemperatuur verwijst naar de werkelijke temperatuur van de smelt gemeten aan het einde van de schroef, dus het is een afhankelijke variabele. Het hangt voornamelijk af van de schroefsnelheid en de temperatuur van de vatinstelling. De bovengrens van de smelttemperatuur voor extrusie van polyethyleen buizen wordt over het algemeen vastgesteld op 230 graden. Over het algemeen is het beter om rond de 200 graden te regelen. De bovengrens van de smelttemperatuur voor extrusie van polypropyleen buizen is over het algemeen 240 graden. De smelttemperatuur mag niet te hoog zijn. Over het algemeen wordt rekening gehouden met de degradatie van materialen. Tegelijkertijd zal een te hoge temperatuur het ook moeilijk maken om buizen te vormen.
3. Drukregeling
De belangrijkste drukparameter in het extrusieproces is de smeltdruk, dat wil zeggen de kopdruk. Over het algemeen zal het verhogen van de smeltdruk de uitvoer van de extruder verminderen en de compactheid van het product vergroten, wat bevorderlijk is voor het verbeteren van de productkwaliteit. Maar te veel druk veroorzaakt veiligheidsproblemen. Smeltdruk is gerelateerd aan grondstofprestaties, schroefstructuur, schroefsnelheid, procestemperatuur, maaswijdte van het filterscherm, geperforeerde plaat en andere factoren. De smeltdruk wordt gewoonlijk geregeld tussen 10-30MPa.
4. Vacuümvorming
Vacuümvorming regelt voornamelijk de vacuümgraad en koelsnelheid. Over het algemeen moet, uitgaande van het voldoen aan de uiterlijke kwaliteit van buizen, de vacuümgraad zo laag mogelijk zijn, zodat de interne spanning van buizen klein is en de vervorming van producten klein is tijdens opslag.
5. Koeling
De koelwatertemperatuur bij het extrusiegieten van polyethyleen buizen is over het algemeen lager, meestal onder de 20 graden. Bij de productie van PPR-buizen kan de temperatuur in het eerste deel iets hoger zijn en in het tweede deel lager, waardoor een temperatuurgradiënt ontstaat. Het is ook erg belangrijk om de stroming van koelwater te regelen. De stroom is te groot en het oppervlak van de buis is ruw, waardoor vlekken en putjes ontstaan. Als het debiet te klein is, kunnen lichtpuntjes op het buisoppervlak gemakkelijk worden doorbroken, zoals een ongelijke verdeling, een ongelijke wanddikte van de buis of een ellips.
6. Schroefsnelheid en extrusiesnelheid
Schroefsnelheid is een parameter in de zware industrie om de extrusiesnelheid, output en productkwaliteit te regelen. De rotatiesnelheid van de enkelschroefsextruder neemt toe en de output neemt toe. De schijnbare viscositeit van de smelt neemt af met de toename van de afschuifsnelheid. Het is bevorderlijk voor de homogenisering van materialen. Tegelijkertijd neemt door een goede weekmaking de intermoleculaire kracht toe en neemt de mechanische sterkte toe. De schroefsnelheid is echter te hoog, de motorbelasting is te groot, de smeltdruk is te hoog, de afschuifsnelheid is te hoog, de matrijszwelling neemt toe, het oppervlak verslechtert en het extrusievolume is onstabiel.
7. Tractiesnelheid
De treksnelheid heeft direct invloed op de wanddikte, maattolerantie, prestaties en uiterlijk van het product. De tractiesnelheidsverhouding moet stabiel zijn en de tractiesnelheid moet overeenkomen met de extrusiesnelheid van de pijp. De verhouding van de tractiesnelheid tot de lineaire extrusiesnelheid weerspiegelt de mogelijke oriëntatie van het product. Deze verhouding wordt de rekverhouding genoemd en de waarde ervan moet gelijk zijn aan of groter zijn dan 1. Wanneer de tractiesnelheid toeneemt en de temperatuuromstandigheden voor koeling en vormgeving ongewijzigd blijven, is de tractiesnelheid snel en blijft het product in de maathuls en koelwatertank voor een relatief korte tijd. Na afkoeling en vormgeving zal er meer warmte in het product achterblijven. Deze warmte zal ervoor zorgen dat de oriëntatiestructuur die tijdens het tractieproces in het product wordt gevormd, wordt gedeoriënteerd, wat resulteert in een vermindering van de oriëntatiegraad van het product. Hoe hoger de treksnelheid, hoe dunner de wanddikte van de buis en hoe groter de krimp in de lengterichting van het gekoelde product. Hoe langzamer de tractiesnelheid is, hoe dikker de buiswanddikte is en hoe gemakkelijker het is om materiaalophoping tussen de matrijs en de maathuls te veroorzaken. Vernietig de normale extrusieproductie. Daarom moeten extrusiesnelheid en tractiesnelheid goed worden gecontroleerd bij extrusiegieten.
8. Online kwaliteitscontrole en nabehandeling van leidingen
Polyolefine is een kristallijn polymeer en de prestatie van de leiding net buiten de productielijn verschilt van de grootte en prestatie van de leidingproducten wanneer deze voor gebruik worden geleverd. De belangrijkste redenen zijn als volgt: ten eerste vindt kristallisatie plaats tijdens het koelproces van polyolefinesmelt, en de kristalliniteit en kristalvorm zijn gerelateerd aan temperatuur, thermische geschiedenis en opslagtijd. Ten tweede is de temperatuur van de leidingen net buiten de lijn meestal hoger dan de normale temperatuur. Ten derde is de interne spanning van de pijp net buiten de lijn groot. Om de stabiliteit van prestaties en afmetingen te bereiken, moet de algemene polyethyleenbuis 24 uur offline worden geplaatst en moet de polypropyleenbuis 48 uur worden geplaatst, waarna de prestatietest kan worden uitgevoerd volgens de overeenkomstige normen.
Sectie III Veelvoorkomende problemen en oplossingen bij de productie van polyolefine buizen
Polyolefine smelt is visco-elastisch. Twee soorten verschijnselen komen vaak voor bij de verwerking, namelijk zwellen van de matrijs en smeltbreuk. Hier wordt het niet in detail uitgelegd. De meest voorkomende afwijkingen bij de productie van buizen, hun oorzaken en behandelingsmethoden worden hieronder vermeld.
① Het oppervlak is dof
Oorzaak:
1. Vochtigheid van grondstoffen
2. Onjuiste smelttemperatuur
3. Het gesmolten materiaal dat door de extruder wordt geëxtrudeerd, is niet uniform
4. De kalibreerhuls is te kort
5. Mondstuk is te kort
Aanbevolen oplossingen:
1. Voorbehandeling van grondstoffen
2. Pas de temperatuur aan
3. Verhoog de tegendruk, gebruik een fijn filterscherm en ontwerp een geschikte schroefstructuur
4. Verlengde kalibreerhuls
5. Verleng het vormgedeelte van de matrijs.
② Oppervlaktevlekken
Oorzaak:
1. Er zit water in de grondstof
2. Er zitten luchtbellen op de leidingen in de gootsteen
Aanbevolen oplossingen:
1. Droge grondstoffen
2. Verwijder luchtbellen. Pas de procestemperatuur aan.
③ Het buitenoppervlak heeft een heldere en transparante blokvorm (algemeen bekend als Yanqing)
Oorzaak:
1. De koptemperatuur is te hoog
2. Het koelwater is te klein of onvoldoende, of ongelijkmatig
Aanbevolen oplossingen:
1. Verlaag de koptemperatuur
2. Open het koelwater of reinig de maathuls
De buizen met een glad en regelmatig gevlekt oppervlak hebben de neiging zich aan de maathuls te hechten, de koelwaterstroom te vergroten, het waterpad schoon te maken of de snelheid te verminderen
De diep gegolfde maathulsmatrijs op het buitenoppervlak van de buis is niet gecentreerd en de maatdoos en de matrijs worden op dezelfde as gehouden
④ Ruw binnenoppervlak
Oorzaak:
1. Natte grondstoffen
2. De temperatuur van de kernvorm is laag
3. De opening tussen de matrijs en de kernmatrijs is te groot.
4. Mondstuk is te kort
Aanbevolen oplossingen:
1. Drogen of voorbehandelen van grondstoffen
2. Verhoog de temperatuur of verleng de bewaartijd
3. Vervanging van de kernvorm
4. Vervang de matrijs door een langer vormdeel
⑤ Gegolfde binnenwand van buis
Oorzaak:
1. De output van de extruder verandert en de blanking is instabiel
2. Slippende tractie
3. Ongelijke afkoeling van leidingen
Aanbevolen oplossingen:
1. Verlaag de temperatuur van het schroeftoevoergebied.
2. Pas de tractieluchtdruk aan.
3. Regel de vaarweg
⑥ Er zijn putten op de binnenwand van de buis
Oorzaak:
1. Hoog vochtgehalte van grondstoffen
2. De vulstof heeft een slechte dispersie en is niet geplastificeerd met onzuiverheden
Aanbevolen oplossingen:
1. Voorverwarmen en drogen van grondstoffen
2. Tanken, temperatuur aanpassen, grondstoffen reinigen
⑦ Er zijn verschroeide deeltjes op de binnenwand van de buis
Oorzaak:
1. De extruderkop en de binnenwand van de matrijs zijn niet schoon
2. Lokale temperatuur is te hoog
3. Er is ernstige materiaalophoping in de matrijs (interne materiaalophoping veroorzaakt uitstulping in de kabelindustrie)
Aanbevolen oplossingen:
1. Bekistingsreiniging
2. Controleer of het thermokoppel in orde is.
3. Maak de mal schoon en verlaag de matrijstemperatuur op de juiste manier
⑧ Buitendiameter of wanddikte verandert op elk moment
Oorzaak:
1. Verandering van de extrusiesnelheid
2. Veranderingen in de tractiesnelheid of slippen
3. Onstabiele voeding (ongelijke korrelgrootte)
4. Smeltinstabiliteit
5. Ongelijke koeling
Aanbevolen oplossingen:
1. Controleer de trekker
2. Verhoog de druk op de juiste manier
3. Screening of granulatie van grondstoffen
4. Verhoog de materiaaltemperatuur, verlaag de lineaire snelheid en vergroot de matrijsopening
5. Reinig de waterwegen
⑨ Ongelijke buiswanddikte
Oorzaak:
1. De matrijs is niet uitgelijnd
2. Ongelijke matrijstemperatuur
3. De trekker, maathuls en matrijs zijn niet uitgelijnd
4. De afstand tussen de kalibreerhuls en de matrijs is te groot
Aanbevolen oplossingen:
1. De concentriciteit van de matrijs aanpassen
2. Pas de temperatuur aan
3. Blijf op dezelfde as
4. Sluit de afstand
⑩ Slechte fusieverbinding
Oorzaak:
1. Mondstuk is te kort
2. Lage smelttemperatuur
3. Verspreiding van plastic in matrijskop
4. Onredelijke hoofdmachinestructuur
Aanbevolen oplossingen:
1. Gebruik een lange vormsectie
2. Verhoog de materiaaltemperatuur
3. Reinig de snijkop
4. Vervanging of wijziging
⑪ Voortijdige beschadiging en perforatie van leidingen
Oorzaak:
1. blaar
2. Bubbels
3. Onzuiverheden
4. Slechte verspreiding van pigment of vulmiddel
Aanbevolen oplossingen:
1. Droge grondstoffen
2. Ontvochtig of verlaag de temperatuur
3. Reinig grondstoffen of gebruik een filterzeef
4. Pas de temperatuur aan of vervang grondstoffen
⑫ Broos bezwijken van leiding door voortijdig bezwijken
Oorzaak:
1. Lage materiaaltemperatuur
2. De temperatuur is te hoog en de grondstof valt uiteen
Aanbevolen oplossingen:
1. Verhoog de materiaaltemperatuur
2. Maak de vorm schoon en verlaag de temperatuur
⑬ Kraken van pijpen
Oorzaak:
1. Lage koptemperatuur en hoge extrusiesnelheid
2. Het koelwater is te groot
Aanbevolen oplossingen:
1. Temperatuurstijging en snelheidsdaling
2. Koelwaterstroom verminderen
⑭ Slechte ronding en buiging van buizen
Oorzaak:
1. De centrale positie van de matrijs en kernmatrijs is niet correct
2. Ongelijke temperatuur rond het hoofd
3. Het koelwater bevindt zich te dicht bij de matrijs
4. Koelwaternevel is te sterk
5. Koelwaternevel is te klein
6. Het waterpeil is te hoog
7. Te hoge druk van tractor
Aanbevolen oplossingen:
1. Pas de concentriciteit aan
2. Pas de temperatuur aan
3. Pas de koelwaterstand aan
4. Pas de hoek van het mondstuk aan
5. Reinig de waterwegen
6. Afvoer
7. Pas de luchtdruk aan