Control de procesos y tratamiento de problemas comunes del moldeo por extrusión de tuberías de poliolefina

Parte I Principio básico de la extrusión de plástico
La industria de procesamiento de plástico es una industria muy completa y tecnológica. Implica química de polímeros, física de polímeros, teoría de la interfaz, maquinaria plástica, molde de procesamiento de plástico, principio de diseño de fórmulas y control de procesos. La teoría de la extrusión estudia principalmente el movimiento y la variación de los plásticos en la extrusora. La relación entre los tres estados físicos del polímero en la extrusora bajo la acción de una determinada fuerza externa y la estructura del tornillo, las propiedades plásticas y las condiciones de procesamiento. Para llevar a cabo un control razonable del proceso. Con el fin de mejorar la producción y la calidad de los productos de plástico. Los materiales de polímeros plásticos, cuando se calientan a presión constante, tienen tres estados físicos: estado vítreo, estado altamente elástico y estado de flujo viscoso en diferentes rangos de temperatura. Generalmente, la temperatura de moldeo de los plásticos está por encima de la temperatura de flujo viscoso.
Parte II Control del proceso de extrusión de tuberías de poliolefina
Los parámetros de control del proceso de moldeo por extrusión incluyen la temperatura de moldeo, la presión de trabajo de la extrusora, la velocidad del tornillo, la velocidad de extrusión y la velocidad de tracción, la velocidad de alimentación, la conformación del enfriamiento, etc.
Control del proceso de extrusión de tuberías de poliolefina y manejo de problemas comunes (para construir un maestro de extrusión)
1. Pretratamiento de materias primas
La poliolefina es un material no absorbente con bajo contenido de humedad, que puede satisfacer las necesidades de extrusión. Sin embargo, cuando la poliolefina contiene un pigmento absorbente, como el negro de carbón, es sensible a la humedad. Además, el contenido de agua aumentará cuando se utilicen materiales y rellenos reciclados. El agua no solo hace que la superficie interior y exterior de la tubería se vuelva áspera, sino que también puede causar burbujas en la masa fundida. Generalmente, las materias primas deben ser pretratadas. Generalmente, se adopta un tratamiento de secado y también se puede agregar el agente auxiliar correspondiente con función de deshumidificación. Como antiespumante, etc. La temperatura seca del PE es generalmente 60-90 grado. A esta temperatura, la salida se puede aumentar en un 10 por ciento - 25 por ciento.
2. Control de temperatura
La temperatura de moldeo por extrusión es una condición necesaria para promover la plastificación de los materiales de moldeo y el flujo de plástico fundido. Tiene un impacto muy importante en la plastificación de los materiales y en la calidad y rendimiento de los productos. La ventana de temperatura teórica de la extrusión de plástico se encuentra entre la temperatura de flujo viscoso y la temperatura de degradación. Para las poliolefinas, el rango de temperatura es amplio. En general, se puede procesar por encima del punto de fusión y por debajo de 280 grados. Para controlar correctamente la temperatura de extrusión, es necesario comprender la relación entre el límite de temperatura del material procesado y sus propiedades físicas. Solo conociendo sus características y leyes podemos elegir un mejor rango de temperatura para el moldeo por extrusión. Por lo tanto, se deben considerar los siguientes aspectos en el ajuste de temperatura de cada sección: primero, el rendimiento del polímero en sí, como el punto de fusión, el tamaño y la distribución del peso molecular, el índice de fusión, etc. En segundo lugar, considere el rendimiento del equipo. Para algunos equipos, la temperatura de la sección de alimentación tiene un gran impacto en la corriente de la máquina anfitriona. En tercer lugar, observe si la superficie del blanco del tubo extruido es lisa. Si hay burbujas o no.
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 cabeza.
La distribución de la temperatura del cilindro desde el área de alimentación hasta el cabezal del dado puede ser plana, creciente, decreciente y mixta. Depende principalmente del punto del material y de la estructura de la extrusora.
Se ajusta la temperatura del cabezal de la máquina. Para obtener una mejor apariencia y propiedades mecánicas y reducir la expansión de la salida del fundido, la temperatura del cuerpo de la máquina generalmente se controla para que sea más baja y la temperatura del cabezal de la máquina es más alta. La alta temperatura del cabezal puede hacer que el material entre en el molde sin problemas, pero la estabilidad de la forma del extruido es pobre y la tasa de contracción aumenta. Si la temperatura del cabezal es baja, el plástico del material es pobre, la viscosidad del fundido es alta y la presión del cabezal aumenta. 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, es difícil de procesar, la expansión del molde es grande y la superficie del producto es áspera. También aumentará la contrapresión de la extrusora, aumentará la carga del equipo y el consumo de energía.
La temperatura de fraguado del molde y la temperatura de la matriz y el molde central tienen un impacto en el acabado de la superficie de la tubería. Dentro de un cierto rango, la temperatura de la matriz y el molde central es alta y el acabado de la superficie de la tubería es alto. En términos generales, la temperatura en la salida de la matriz no debe exceder los 220 grados, la temperatura de fusión en la entrada de la matriz debe ser de 200 grados y la diferencia de temperatura de fusión entre la entrada y la salida de la matriz no debe exceder los 20 grados. Debido a que la diferencia de temperatura más alta entre el derretimiento y el metal conducirá al fenómeno de la piel de tiburón. La temperatura de fusión excesiva provoca la acumulación de troquel. Pero los detalles deben determinarse de acuerdo con la situación real.
La temperatura de fusión se refiere a la temperatura real de la fusión medida al final del tornillo, por lo que es una variable dependiente. Depende principalmente de la velocidad del tornillo y la temperatura de ajuste del cilindro. El límite superior de la temperatura de fusión para la extrusión de tuberías de polietileno generalmente se establece en 230 grados. Generalmente, es mejor controlar alrededor de 200 grados. El límite superior de la 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. Al mismo tiempo, una temperatura demasiado alta también dificultará el moldeado de las tuberías.
3. Control de presión
El parámetro de presión más importante en el proceso de extrusión es la presión de fusión, es decir, la presión de cabeza. En términos generales, aumentar la presión de fusión reducirá la producción de la extrusora y aumentará la compacidad del producto, lo que conduce a mejorar la calidad del producto. Pero demasiada presión causará problemas de seguridad. La presión de fusión está relacionada con el rendimiento de la materia prima, la estructura del tornillo, la velocidad del tornillo, la temperatura del proceso, el número de malla de la pantalla del filtro, la placa perforada y otros factores. La presión de fusión generalmente se controla entre 10-30MPa.
4. Conformación al vacío
La conformación al vacío controla principalmente el grado de vacío y la velocidad de enfriamiento. En general, bajo la premisa de cumplir con la calidad de apariencia de las tuberías, el grado de vacío debe ser lo más bajo posible, de modo que la tensión interna de las tuberías sea pequeña y la deformación de los productos sea pequeña durante el almacenamiento.
5. Refrigeración
La temperatura del agua de enfriamiento en el moldeo por extrusión de tuberías de polietileno es generalmente más baja, generalmente por debajo de los 20 grados. Al producir tuberías de PPR, la temperatura en la primera sección puede ser ligeramente más alta y la temperatura en la segunda sección es más baja, formando así un gradiente de temperatura. También es muy importante regular el caudal de agua de refrigeración. El flujo es demasiado grande y la superficie de la tubería es áspera, lo que provoca manchas y hoyos. Si la tasa de flujo es demasiado pequeña, los puntos brillantes en la superficie de la tubería son fáciles de romper, como la distribución desigual, el grosor de la pared de la tubería o la elipse.
6. Velocidad del tornillo y velocidad de extrusión
La velocidad del tornillo es un parámetro de la industria pesada para controlar la tasa de extrusión, la producción y la calidad del producto. La velocidad de rotación de la extrusora de un solo tornillo aumenta y la producción aumenta. La viscosidad aparente de la masa fundida disminuye con el aumento de la velocidad de corte. Es propicio para la homogeneización de los materiales. Al mismo tiempo, debido a una buena plastificación, aumenta la fuerza intermolecular y aumenta 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 tasa de corte es demasiado alta, el hinchamiento 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, la tolerancia dimensional, el rendimiento y la apariencia del producto. 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 lineal de extrusión refleja la posible orientación del producto. Esta relación se denomina relación de estiramiento y su valor debe ser igual o superior a 1. Cuando la velocidad de tracción aumenta y las condiciones de temperatura para enfriar y dar forma permanecen sin cambios, la velocidad de tracción es rápida y el producto permanece en la manga de dimensionamiento. y depósito de agua de refrigeración durante un tiempo relativamente corto. Después de enfriar y dar forma, quedará más calor dentro del producto. Este calor hará que la estructura de orientación formada en el producto durante el proceso de tracción se desoriente, lo que resultará en la reducción del grado de orientación del producto. Cuanto más rápida es la velocidad de tracción, más delgado es el grosor de la pared de la tubería y mayor es la tasa de contracción en la dirección longitudinal del producto enfriado. Cuanto más lenta es la velocidad de tracción, más grueso es el espesor de la pared de la tubería y más fácil es provocar la acumulación de material entre la matriz y el manguito de dimensionamiento. Destruir la producción de extrusión normal. 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 post-tratamiento de tuberías
La poliolefina es un polímero cristalino, y el rendimiento de la tubería recién salida de la línea es diferente del tamaño y rendimiento de los productos de tubería cuando se entregan para su uso. Las principales razones 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, el historial térmico y el tiempo de almacenamiento. En segundo lugar, la temperatura de las tuberías que salen de la línea suele ser más alta que la temperatura normal. Tercero, el esfuerzo interno de la tubería que sale de la línea es grande. Para lograr la estabilidad del rendimiento y el tamaño, la tubería de polietileno general debe colocarse fuera de línea durante 24 horas y la tubería de polipropileno debe colocarse durante 48 horas, luego se puede realizar la prueba de rendimiento de acuerdo con los estándares correspondientes.
Sección III Problemas comunes y soluciones en la producción de tubería de poliolefina
La masa fundida de poliolefina es viscoelástica. A menudo ocurren dos tipos de fenómenos en el procesamiento, a saber, el hinchamiento de la matriz y la fractura por fusión. Aquí, no se explicará en detalle. Las anomalías comunes en la producción de tuberías, sus causas y métodos de manejo se enumeran a continuación.
① La superficie es opaca
Causa:
1. Humedad de las materias primas
2. Temperatura de fusión incorrecta
3. El material fundido extruido por la extrusora no es uniforme
4. El manguito de calibración es demasiado corto
5. La sección de formación de la boca es demasiado corta
Soluciones recomendadas:
1. Pretratamiento de materias primas
2. Ajustar la temperatura
3. Aumente la contrapresión, use una pantalla de filtro fino y diseñe una estructura de tornillo adecuada
4. Manguito de calibración extendido
5. Extienda la sección de moldeo del troquel.
② Manchas en la superficie
Causa:
1. Hay agua en la materia prima
2. Hay burbujas en las tuberías del fregadero.
Soluciones recomendadas:
1. Materias primas secas
2. Elimina las burbujas. Ajuste la temperatura del proceso.
③ La superficie exterior presenta una forma de bloque brillante y transparente (comúnmente conocida como Yanqing)
Causa:
1. La temperatura de la cabeza es demasiado alta
2. El agua de refrigeración es demasiado pequeña o insuficiente, o desigual
Soluciones recomendadas:
1. Reducir la temperatura de la cabeza
2. Abra el agua de refrigeración o limpie la manga de dimensionamiento
Los tubos con superficie lisa y moteada regular tienden a adherirse al manguito de dimensionamiento, aumentan el caudal de agua de refrigeración, limpian el paso del agua o reducen la velocidad
La matriz del manguito de dimensionamiento corrugado profundo en la superficie exterior de la tubería no está centrada, y la caja de dimensionamiento y la matriz se mantienen en el mismo eje.
④ Superficie interior rugosa
Causa:
1. Materias primas húmedas
2. La temperatura del molde central es baja
3. El espacio entre el troquel y el troquel central es demasiado grande.
4. La sección de moldeado de la boca es demasiado corta.
Soluciones recomendadas:
1. Secado o pretratamiento de materias primas
2. Aumente la temperatura o prolongue el tiempo de espera
3. Reemplazo del molde central
4. Reemplace el troquel con una sección de moldeo más larga
⑤ Pared interna corrugada de tubería
Causa:
1. La salida del extrusor cambia y la supresión es inestable
2. Deslizamiento por tracción
3. Refrigeración desigual de tuberías
Soluciones recomendadas:
1. Reduzca la temperatura del área de alimentación del tornillo.
2. Ajuste la presión del aire de tracción.
3. Regular la vía fluvial
⑥ Hay hoyos en la pared interna de la tubería
Causa:
1. Alto contenido de humedad de las materias primas.
2. El relleno tiene mala dispersión y no está plastificado con impurezas.
Soluciones recomendadas:
1. Precalentamiento y secado de materias primas.
2. Reabastecimiento de combustible, ajuste de temperatura, limpieza de materias primas.
⑦ Hay partículas quemadas en la pared interna de la tubería
Causa:
1. El cabezal del extrusor y la pared interna del troquel no están limpios
2. La temperatura local es demasiado alta
3. Hay una gran acumulación de material en la matriz (la acumulación interna de material provocará un abultamiento en la industria del cable)
Soluciones recomendadas:
1. Limpieza de encofrados
2. Compruebe si el termopar es normal.
3. Limpie el molde y reduzca adecuadamente la temperatura del troquel.
⑧ El diámetro exterior o el grosor de la pared cambian en cualquier momento
Causa:
1. Cambio de velocidad de extrusión
2. Cambios o resbalones en la velocidad de tracción
3. Alimentación inestable (tamaño de grano irregular)
4. Inestabilidad del derretimiento
5. Refrigeración desigual
Soluciones recomendadas:
1. Revisar el tractor
2. Aumente la presión adecuadamente
3. Cribado o granulación de materias primas.
4. Aumente la temperatura del material, reduzca la velocidad lineal y aumente la separación del troquel
5. Limpiar los cursos de agua
⑨ Espesor desigual de la pared de la tubería
Causa:
1. El dado no está alineado
2. Temperatura de matriz desigual
3. El tractor, el manguito de dimensionamiento y el troquel no están alineados
4. La distancia entre el manguito de calibración y el troquel es demasiado grande
Soluciones recomendadas:
1. Ajuste de la concentricidad del troquel
2. Ajustar la temperatura
3. Mantente en el mismo eje
4. Cierra la distancia
⑩ Junta de fusión deficiente
Causa:
1. La sección de moldeado de la boca es demasiado corta
2. Baja temperatura de fusión
3. Dispersión de plástico en la cabeza del troquel
4. Estructura de la máquina principal irrazonable
Soluciones recomendadas:
1. Use una sección de formación de troquel larga
2. Aumentar la temperatura del material
3. Limpiar la cabeza del troquel
4. Sustitución o modificación
⑪ Daño prematuro y perforación de tuberías
Causa:
1. ampolla
2. Burbujas
3. Impurezas
4. Mala dispersión del pigmento o relleno.
Soluciones recomendadas:
1. Materias primas secas
2. Deshumidificar o reducir la temperatura
3. Limpie las materias primas o use una pantalla de filtro.
4. Ajuste la temperatura o reemplace las materias primas
⑫ Falla frágil de la tubería debido a falla prematura
Causa:
1. Baja temperatura del material
2. La temperatura es demasiado alta y la materia prima se descompone
Soluciones recomendadas:
1. Aumentar la temperatura del material
2. Limpiar el molde y reducir la temperatura.
⑬ Agrietamiento de tuberías
Causa:
1. Baja temperatura del cabezal y alta velocidad de extrusión
2. El agua de refrigeración es demasiado grande
Soluciones recomendadas:
1. Aumento de temperatura y disminución de velocidad
2. Reducir el flujo de agua de refrigeración
⑭ Mala redondez y flexión de tuberías
Causa:
1. La posición central de la matriz y la matriz no es correcta
2. Temperatura desigual alrededor de la cabeza
3. El agua de refrigeración está demasiado cerca de la matriz.
4. El rocío de agua de enfriamiento es demasiado fuerte
5. El rocío de agua de enfriamiento es demasiado pequeño
6. El nivel del agua es demasiado alto
7. Presión excesiva del tractor
Soluciones recomendadas:
1. Ajustar la concentricidad
2. Ajustar la temperatura
3. Ajuste la posición del agua de refrigeración
4. Ajuste el ángulo de la boquilla
5. Limpiar los cursos de agua
6. Drenaje
7. Ajuste la presión del aire