Probleme und Lösungen in der Kunststoffextrusion

Probleme und Lösungen in der Kunststoffextrusion

Abschnitt 1 Grundprinzipien der Kunststoffextrusion
Die kunststoffverarbeitende Industrie ist eine äußerst umfassende, technologiebasierte-Industrie. Es umfasst Polymerchemie, Polymerphysik, Grenzflächentheorie, Kunststoffmaschinen, Kunststoffverarbeitungsformen, Formeldesignprinzipien und Prozesskontrolle usw. Die Extrusionstheorie untersucht hauptsächlich die Bewegung und die sich ändernden Regeln von Kunststoffen im Extruder. Der Kunststoff im Extruder steht unter einer bestimmten äußeren Kraft und die Beziehung zwischen den drei physikalischen Zuständen des Hochpolymers in verschiedenen Temperaturbereichen, der Schneckenstruktur, den Kunststoffeigenschaften und den Verarbeitungsbedingungen. Um eine angemessene Prozesskontrolle durchzuführen. Um den Zweck zu erreichen, die Leistung und Qualität von Kunststoffprodukten zu verbessern. Wenn Kunststoffpolymermaterialien unter konstantem Druck erhitzt werden, erscheinen sie in drei physikalischen Zuständen: Glaszustand, hochelastischer Zustand und viskoser Flüssigkeitszustand in verschiedenen Temperaturbereichen. Im Allgemeinen liegt die Formtemperatur von Kunststoff über der viskosen Fließtemperatur.

Abschnitt 2 Prozesskontrolle für die Extrusion von Polyolefinrohren
Zu den Steuerparametern des Extrusionsformprozesses gehören Formtemperatur, Extruder-Arbeitsdruck, Schneckengeschwindigkeit, Extrusionsgeschwindigkeit und Zuggeschwindigkeit, Zufuhrgeschwindigkeit, Kühlung und Abbindung usw.

1. Rohstoffvorbehandlung
Polyolefine sind nicht{0}absorbierende Materialien und haben normalerweise einen geringen Feuchtigkeitsgehalt, der für die Extrusion ausreicht. Wenn Polyolefine jedoch wasser-absorbierende Pigmente wie Ruß enthalten, reagieren sie empfindlich auf Feuchtigkeit. Darüber hinaus erhöht sich bei der Verwendung von recycelten Materialien und Füllstoffen der Wassergehalt. Feuchtigkeit verursacht nicht nur Rauheit an der Innen- und Außenfläche des Rohrs, sondern kann auch zur Bildung von Luftblasen in der Schmelze führen. Rohstoffe sollten in der Regel vorbehandelt werden. In der Regel kommt eine Trocknungsbehandlung zum Einsatz, es können auch entsprechende Zusätze mit Entfeuchtungsfunktion zugesetzt werden. Wie Entschäumer usw. Die Trocknungstemperatur von PE beträgt im Allgemeinen 60–90 Grad. Bei dieser Temperatur kann die Ausbeute um 10 % - 25 % gesteigert werden.

2. Temperaturregelung
Die Extrusionsformtemperatur ist eine notwendige Voraussetzung, um die Plastifizierung des Formmaterials und den Fluss der Kunststoffschmelze zu fördern. Es hat einen sehr wichtigen Einfluss auf die Plastifizierung von Materialien sowie auf die Qualität und Leistung der Produkte. Das theoretische Temperaturfenster für die Kunststoffextrusion liegt zwischen der viskosen Fließtemperatur und der Zersetzungstemperatur. Bei Polyolefinen ist der Temperaturbereich größer. Normalerweise kann es über dem Schmelzpunkt und unter 280 Grad verarbeitet werden. Um die Extrusionstemperatur richtig zu steuern, ist es notwendig, den Zusammenhang zwischen der Temperaturgrenze des verarbeiteten Materials und seinen physikalischen Eigenschaften zu verstehen. Nur wenn man seine Eigenschaften und Regeln herausfindet, kann ein besserer Temperaturbereich für das Extrusionsformen ausgewählt werden. Daher sollten bei der Temperatureinstellung jedes Abschnitts die folgenden Aspekte berücksichtigt werden: Erstens die Eigenschaften des Polymers selbst, wie z. B. Schmelzpunkt, Molekulargewichtsgröße und -verteilung, Schmelzindex usw. Als nächstes sollte die Leistung des Geräts berücksichtigt werden. Bei einigen Geräten hat die Temperatur des Einspeiseabschnitts einen großen Einfluss auf den Strom des Hosts. Auch hier wird beobachtet, ob die Oberfläche des vom Tubendüsenkopf extrudierten Tubenrohlings glatt ist. Ob es Blasen und andere Phänomene gibt, ist zu beurteilen.

Die Extrusionstemperatur umfasst die eingestellte Heiztemperatur und die Schmelzetemperatur. Die Heiztemperatur bezieht sich auf die von der externen Heizung bereitgestellte Temperatur. Unter Schmelzetemperatur versteht man die Temperatur des Materials zwischen dem vorderen Teil der Schnecke und der Verbindung zwischen Maschinenkopf.

Die Zylindertemperaturverteilung von der Einzugszone bis zur Düse kann flach, ansteigend, abnehmend und gemischt sein. Dies hängt hauptsächlich vom Materialpunkt und der Struktur des Extruders ab.

Um die Temperatur des Maschinenkopfes einzustellen, um ein besseres Aussehen und bessere mechanische Eigenschaften zu erzielen und die Ausdehnung des Schmelzauslasses zu verringern, wird die Temperatur des Maschinenkörpers im Allgemeinen niedrig und die Temperatur des Maschinenkopfes hoch gesteuert. Die hohe Temperatur des Maschinenkopfes kann dafür sorgen, dass das Material reibungslos in die Form gelangt, aber die Formstabilität des extrudierten Produkts ist schlecht und die Schrumpfungsrate steigt. Wenn die Temperatur des Maschinenkopfs niedrig ist, ist der Kunststoff des Materials schlecht, die Viskosität der Schmelze ist hoch und der Druck des Maschinenkopfs steigt. Dadurch wird das Produkt zwar zu dicht, die Nachschrumpfungsrate ist gering und die Produktformstabilität ist gut, aber die Verarbeitung ist schwieriger, die Formtrennausdehnung ist groß und die Produktoberfläche ist rau. Dies führt auch zu einem Anstieg des Gegendrucks des Extruders, einer großen Belastung der Ausrüstung und einem Anstieg des Stromverbrauchs. Die Erstarrungstemperatur der Matrize, die Temperatur der Matrize und der Kernform haben Einfluss auf die Oberflächenbeschaffenheit des Rohres. Innerhalb eines bestimmten Bereichs ist die Oberflächenbeschaffenheit des Rohrs umso höher, je höher die Temperatur der Matrize und der Kernform ist. Im Allgemeinen sollte die Temperatur am Düsenauslass 220 Grad nicht überschreiten, die Schmelzetemperatur am Kopfeinlass sollte 200 Grad betragen und der Temperaturunterschied zwischen Kopfeinlass und Schmelzeauslass sollte 20 Grad nicht überschreiten. Denn der höhere Temperaturunterschied zwischen der Schmelze und dem Metall führt zum Haifischhaut-Phänomen. Zu hohe Schmelztemperaturen führen zu Gussablagerungen. Aber es sollte entsprechend der tatsächlichen Situation entschieden werden. Die Schmelzetemperatur bezeichnet die am Ende der Schnecke gemessene tatsächliche Temperatur der Schmelze und ist somit die abhängige Größe. Sie hängt hauptsächlich von der Schneckengeschwindigkeit und der Zylindereinstellungstemperatur ab. Die Obergrenze der Schmelzetemperatur für die Extrusion von Polyethylenrohren wird im Allgemeinen mit 230 Grad angegeben. Im Allgemeinen ist es besser, die Temperatur bei etwa 200 Grad zu kontrollieren. Die Obergrenze der Schmelzetemperatur für die Extrusion von Polypropylenrohren liegt im Allgemeinen bei 240 Grad. Die Schmelztemperatur sollte nicht zu hoch sein. Im Allgemeinen wird mit der Verschlechterung der Materialien gerechnet, und gleichzeitig erschwert eine zu hohe Temperatur die Formgebung des Rohrs.

3. Druckkontrolle
Der wichtigste Druckparameter im Extrusionsprozess ist der Schmelzedruck, also der Kopfdruck. Im Allgemeinen verringert eine Erhöhung des Schmelzedrucks die Leistung des Extruders und erhöht die Kompaktheit des Produkts, was zur Verbesserung der Produktqualität beiträgt. Aber zu viel Druck kann Sicherheitsprobleme mit sich bringen. Der Schmelzedruck hängt von den Eigenschaften der Rohstoffe, der Schneckenstruktur, der Schneckengeschwindigkeit, der Prozesstemperatur, der Maschenzahl des Filtersiebs, der Lochplatte und anderen Faktoren ab. Der Schmelzedruck wird normalerweise zwischen 10 und 30 MPa kontrolliert.

4. Vakuumeinstellung
Die Vakuumeinstellung steuert hauptsächlich zwei Parameter: Vakuumgrad und Abkühlgeschwindigkeit. Unter der Voraussetzung, dass das Erscheinungsbild des Rohrs zufriedenstellend ist, sollte der Vakuumgrad normalerweise so niedrig wie möglich sein, damit die innere Spannung des Rohrs gering und die Verformung des Produkts während der Lagerung gering ist.

5. Abkühlen
Der Kühlwassertemperaturbedarf beim Extrusionsformen von Polyethylenrohren ist im Allgemeinen niedrig und liegt normalerweise unter 20 Grad. Bei der Herstellung von PPR-Rohren kann die Temperatur in der ersten Stufe etwas höher und die Temperatur in der zweiten Stufe niedriger sein, wodurch ein Temperaturgradient entsteht. Es ist auch sehr wichtig, den Kühlwasserfluss anzupassen. Wenn die Durchflussmenge zu groß ist, wird die Oberfläche des Rohrs rau, was zu Flecken und Grübchen führt. Wenn die Durchflussrate zu gering ist, entstehen helle Flecken auf der Rohroberfläche, die leicht brechen können, wie z. B. eine ungleichmäßige Verteilung, eine ungleichmäßige Wandstärke des Rohrs oder eine Ellipse.

6. Schneckengeschwindigkeit und Extrusionsgeschwindigkeit
Die Schneckengeschwindigkeit ist ein wichtiger Parameter zur Steuerung der Extrusionsrate, des Ausstoßes und der Produktqualität. Die Drehzahl des Einschneckenextruders erhöht sich und der Ausstoß steigt. Mit zunehmender Schergeschwindigkeit nimmt die scheinbare Viskosität der Schmelze ab. Es trägt zur Homogenisierung von Materialien bei. Gleichzeitig wird durch die gute Plastifizierung die Kraft zwischen den Molekülen erhöht und die mechanische Festigkeit verbessert. Allerdings ist die Schneckengeschwindigkeit zu hoch, die Motorlast zu groß, der Schmelzedruck zu hoch, die Scherrate zu hoch, die Düsenausdehnung nimmt zu, die Oberfläche verschlechtert sich und das Extrusionsvolumen ist instabil.

7. Zuggeschwindigkeit
Die Zuggeschwindigkeit wirkt sich direkt auf die Wandstärke, die Maßtoleranz, die Leistung und das Aussehen des Produkts aus. Das Zuggeschwindigkeitsverhältnis muss stabil sein und die Zuggeschwindigkeit muss mit der Extrusionsgeschwindigkeit des Rohrs übereinstimmen. Das Verhältnis der Zuggeschwindigkeit zur Geschwindigkeit der Extrusionslinie spiegelt den Grad der Orientierung wider, die im Produkt auftreten kann. Dieses Verhältnis wird als Streckverhältnis bezeichnet und sein Wert muss gleich oder größer als 1 sein. Wenn die Zuggeschwindigkeit zunimmt und die Abkühl- und Abbindetemperaturbedingungen unverändert bleiben, ist die Zuggeschwindigkeit hoch. Das Produkt bleibt relativ kurze Zeit in der Kalibrierhülse und im Kühlwassertank und nach dem Abkühlen und Formen verbleibt mehr Wärme im Produkt, was dazu führt, dass sich während des Zugvorgangs die Orientierungsstruktur des Produkts bildet. , was zu einer Verringerung des Orientierungsgrads des Produkts führt. Je höher die Zuggeschwindigkeit, desto dünner ist die Wandstärke des Rohres und desto größer ist die Schrumpfungsrate des gekühlten Produkts in Längsrichtung. Je langsamer die Ziehgeschwindigkeit, je dicker die Wandstärke des Rohres, desto leichter kann es zu Materialansammlungen zwischen Matrize und Kalibrierhülse kommen. Unterbrechen Sie die normale Extrusionsproduktion. Daher müssen Extrusionsgeschwindigkeit und Ziehgeschwindigkeit beim Extrusionsformen gut kontrolliert werden.

8. Online-Qualitätskontrolle und Nachbearbeitung-von Rohren
Polyolefin ist ein kristallines Polymer und es besteht eine Lücke zwischen der Leistung des Rohrs direkt vom Band und der Größe und Leistung des Rohrprodukts bei der Auslieferung. Die Hauptgründe sind folgende: Erstens erfolgt die Kristallisation während des Abkühlprozesses der Polyolefinschmelze, und die Kristallinität und Kristallform hängen von der Temperatur, dem thermischen Verlauf und der Lagerzeit ab. Zweitens ist die Temperatur des Rohrs direkt hinter dem Fließband normalerweise höher als die normale Temperatur. Drittens ist die innere Spannung des Rohrs direkt nach dem Fließband relativ groß. Um Leistung und Dimensionsstabilität zu erreichen, sollten allgemeine Polyethylenrohre 24 Stunden lang und Polypropylenrohre 48 Stunden lang offline gelagert werden, bevor Leistungstests gemäß den entsprechenden Standards durchgeführt werden.

Abschnitt 3 Häufige Probleme und Lösungen bei der Herstellung von Polyolefinrohren
Polyolefinschmelzen sind viskoelastisch. Bei der Verarbeitung treten häufig zwei Phänomene auf, nämlich das Anschwellen der Matrize und der Bruch der Schmelze. Hier wird es nicht im Detail erläutert. Nachfolgend sind die häufigsten Anomalien bei der Rohrproduktion, deren Ursachen und Behandlungsmethoden aufgeführt.

Ursachen für anormale Zustände Empfohlene Lösungen
1. Feuchtigkeit des Rohmaterials
2. Die Schmelzetemperatur ist nicht geeignet
3. Das vom Extruder extrudierte geschmolzene Material ist uneben
4. Die Größenhülse ist zu kurz
5. Der Formungsabschnitt ist zu kurz
1. Rohstoffvorbehandlung
2. Passen Sie die Temperatur an
3. Erhöhen Sie den Gegendruck, verwenden Sie einen feineren Filter und entwerfen Sie eine geeignete Schraubenstruktur
4. Erweiterte Größenhülse
5. Erweiterter Matrizenformabschnitt. Die

Oberflächenflecken
1. Das Rohmaterial enthält Feuchtigkeit
2. Blasen in den Rohren im Waschbecken
1. Trockene Rohstoffe
2. Luftblasen beseitigen. Prozesstemperatur anpassen. Die

Die äußere Oberfläche ist ein heller und transparenter Block (allgemein bekannt als „Eye Clear“).
1. Die Kopftemperatur ist zu hoch
2. Das Kühlwasser ist zu klein, unzureichend oder ungleichmäßig
1. Reduzieren Sie die Temperatur des Maschinenkopfes
2. Öffnen Sie das Kühlwasser oder reinigen Sie die Kalibrierhülse
Regelmäßige Markierungen auf der glatten Außenfläche des Rohrs. Das Rohr neigt dazu, an der Kalibrierhülse zu haften. Erhöhen Sie den Kühlwasserfluss, um den Wasserweg zu reinigen, oder verringern Sie die Geschwindigkeit

Tiefe Riffelung an der Außenfläche des Rohres. Die Matrize der Kalibrierhülse ist nicht zentriert. Zentrieren Sie es und halten Sie den Kalibrierkasten und die Matrize auf derselben Achse.
Raue Innenfläche
1. Rohmaterial nass
2. Niedrige Kerntemperatur der Form
3. Der Spalt zwischen Matrize und Dorn ist zu groß. Die
4. Der Formabschnitt der Matrize ist zu kurz
1. Rohstofftrocknung oder Vorbehandlung
2. Erhöhen Sie die Temperatur oder verlängern Sie die Haltezeit
3. Dorn wechseln
4. Wechseln Sie zu einer Matrize mit längerem Formteil

Wellrohr-Innenwand
1. Die Leistung des Extruders ändert sich und die Zuführung ist instabil
2. Durchrutschen der Traktion
3. Ungleichmäßige Kühlung der Rohre
1. Reduzieren Sie die Temperatur in der Schneckenzuführzone. Die
2. Passen Sie den Antriebsluftdruck an. Die
3. Passen Sie den Wasserweg an

An der Innenwand des Rohres befinden sich Vertiefungen
1. Hohe Rohstofffeuchtigkeit
2. Schlechte Dispergierbarkeit von Füllstoffen ohne Plastifizierung, Verunreinigungen
1. Vorwärmen und Trocknen des Rohmaterials
2. Tanken, Temperatur einstellen, Rohstoffe reinigen
An der Innenwand des Rohres befinden sich Kokspartikel
1. Die Innenwand des Extruderkopfes und der Düse ist nicht sauber
2. Die lokale Temperatur ist zu hoch
3. Die Ablagerungen sind schwerwiegend
1. Schimmel entfernen
2. Überprüfen Sie, ob das Thermoelement normal ist. Die
3. Reinigen Sie die Form und senken Sie die Formtemperatur entsprechend ab
Änderungen des Außendurchmessers oder der Wandstärke jederzeit möglich
1. Variation der Extrusionsgeschwindigkeit
2. Änderungen der Fahrgeschwindigkeit oder Schlupf
3. Instabile Zufuhr (ungleichmäßige Rücklaufpartikelgröße).
4. Schmelzinstabilität
5. Ungleichmäßige Kühlung
1. Traktor prüfen
2. Erhöhen Sie den Druck ordnungsgemäß
3. Rohstoffsiebung oder Granulierung
4. Erhöhen Sie die Materialtemperatur, verringern Sie die Liniengeschwindigkeit und vergrößern Sie den Düsenspalt
5. Wasserstraßen reinigen
Ungleichmäßige Rohrwandstärke
1. Der Würfel ist nicht zentriert
2. Ungleichmäßige Düsentemperatur
3. Traktor, Kalibrierhülse, Matrize nicht ausgerichtet
4. Der Abstand zwischen Kalibrierhülse und Matrize ist zu groß
1. Passen Sie die Konzentrizität der Matrize an
2. Passen Sie die Temperatur an
3. Bleiben Sie auf der gleichen Achse
4. Verkürzen Sie den Abstand
Schlechte Schweißnaht
1. Der Formungsabschnitt ist zu kurz
2. Niedrige Schmelztemperatur
3. Kunststoffverteilung in der Matrize
4. Unangemessene Maschinenkopfstruktur
1. Verwenden Sie einen längeren Matrizenformabschnitt
2. Materialtemperatur erhöhen
3. Reinigen Sie den Düsenkopf
4. Ersatz oder Nachrüstung

Rohrdurchdringung mit vorzeitigem Schaden
1. Blase
2. Blase
3. Verunreinigungen
4. Schlechte Dispersion von Pigmenten oder Füllstoffen
1. Trockene Rohstoffe
2. Entfeuchtung oder niedrigere Temperatur
3. Reinigen Sie die Zutaten oder verwenden Sie ein Sieb
4. Temperatur anpassen oder Rohstoffe austauschen
Sprödes Versagen oder vorzeitiges Versagen des Rohres
1. Niedrige Materialtemperatur
2. Die Temperatur ist zu hoch, der Rohstoff zersetzt sich
1. Materialtemperatur erhöhen
2. Reinigen Sie die Form und senken Sie die Temperatur
Rohrrisse
1. Niedrige Kopftemperatur, schnelle Extrusionsgeschwindigkeit
2. Das Kühlwasser ist zu groß
1. Aufheizen, abbremsen
2. Kühlwasserdurchfluss reduzieren
Die Rundheit des Rohrs ist nicht gut und es ist gebogen
1. Die Mittelposition von Matrize und Kernmatrize ist nicht korrekt
2. Ungleichmäßige Temperatur um den Maschinenkopf herum
3. Das Kühlwasser ist zu nah an der Matrize
4. Die Kühlwassersprühkraft ist zu groß
5. Der Kühlwasserstrahl ist zu klein
6. Der Wasserstand ist zu hoch
7. Der Traktordruck ist zu hoch
1. Konzentrizität einstellen
2. Passen Sie die Temperatur an
3. Passen Sie die Kühlwasserposition an
4. Stellen Sie den Düsenwinkel ein
5. Wasserstraßen reinigen
6. Entwässerung
7. Luftdruck einstellen