Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Проблемы выявления и устранения возможных дефектов в процессе получения изделий из термопластов. Учебное пособие
.pdf
Внешние условия, способные оказывать влияние на рабо-
ту экструзионной линии:
− температура окружающей среды;
− конвекция воздуха;
− колебания напряжения в электросети.
Неполное оснащение экструзионной линии и, в частности,
экструдера контрольным оборудованием может сильно мешать
быстрому и точному обнаружению неисправностей.
Поиски неисправностей при экструзии. Сбои – проблемы,
возникающие при эксплуатации экструзионной линии по непонятным причинам. Из функционального анализа процесса необходимо определить границы условий, которые могут быть реализованы на практике.
Механические изменения в экструдере (проблемы, связанные
с оборудованием) влекут за собой изменения в технологическом
процессе и могут быть связаны с различными системами экструдера:
− с системой привода (проявляются в изменении скорости
вращения шнека);
− с системой загрузки сырья в экструдер, которая играет
важную роль в стабильности последовательного процесса экструзии; скорость загрузки управляется таким образом, чтобы
уменьшение массы со временем выражалось линейной зависимостью;
− с системой нагрева и охлаждения, правильность работы
которой проверяется согласно табл.3.3.
Колебания производительности экструдера — это, возмож-
но, самая распространенная проблема при экструзии, поскольку
они могут вызываться самыми разными причинами, некоторыми
из которых являются:
− неравномерность подачи сыпучего материала из загрузоч-
ного бункера и транспортировки твердого материала в экструдере;
− недостаточная мощность экструдера для плавления поли-
мера;
61
Таблица 3.3
Проверка системы нагрева и охлаждения
Отклик системы на включение
Система нагрева: повышение заданной температуры на 50°С
Нагреватель включается на
полную мощность, и температура материального цилиндра
начинает повышаться пример-
но через 2 минуты
Нагреватель включен на пол-
ную мощность, температура
материального цилиндра не
меняется
Нагреватель не меняет свою
работу
Система охлаждения: понижение заданной температуры на 50°С
Охлаждение включается на
полную мощность, и температура материального цилиндра
начинает понижаться пример-
но через 2 минуты
Охлаждение включается на
полную мощность, температура материального цилиндра не
меняется
Охлаждение не изменяет свою
работу
− прерывистость подачи твердой фазы;
− недостаточная температуры расплава в головке;
− низкая температуры рабочего цилиндра;
− инерционность работы приемного устройства;
− нарушение сплошности расплава (эффект «акульей ко-
жи»);
− неправильно выбранная частота вращения шнека;
Состояние системы и воз-
можные причины неполадки
Система нагрева в норме
Плохой контакт нагревателя
и материального цилиндра,
недостаточная мощность на-
гревателя
Неисправен регулятор, на-
греватель
Система охлаждения в нор-
ме
Система охлаждения не ра-
ботает
Система охлаждения не ра-
ботает
62
− колебания давления в головке фильеры;
− изменение давления в экструдере.
Устранение причин нестабильности процесса экструзии.
Существует множество различных причин нестабильности процесса экструзии. Даже если механизм нестабильности может
быть не всегда ясен, следующие меры зачастую снижают нестабильность процесса:
− уменьшение скорости вращения шнека;
− снижение температуры шнека;
− снижение температуры на выходе из рабочего цилиндра;
− уменьшение глубины канала в зоне дозирования;
− увеличение длины зоны сжатия;
− повышение температуры в задней части рабочего цилиндра;
− увеличение давления в головке.
Первое, что следует попытаться сделать для решения проблемы, — это отрегулировать профиль температуры и другие
условия процесса. Если варьирование температуры не решило
проблемы, следует проверить оборудование: термопары, регуляторы, шнек, рабочий цилиндр, двигатель и т. д. Если проблема
не связана с оборудованием, она может быть функциональной. В
этом случае следует определить, какая функциональная зона ее
вызывает.
Захват воздуха. Достаточно распространенная проблема при
экструзии, вызванная попаданием воздуха вместе с частицами
материала из загрузочного бункера.
Существует ряд возможных решений проблемы захвата воздуха.
Прежде всего, следует изменить температуру в зоне транспортировки твердого материала, чтобы добиться более плотной
упаковки твердой фазы. Часто с повышением температуры в
первой зоне материального цилиндра снижается захват воздуха.
Однако в некоторых случаях улучшение достигается снижением
температуры. В любом случае температура в зоне транспортировки твердого материала – важнейший параметр, определяющий возможность захвата воздуха. Если имеется возможность
63
регулирования температуры шнека, ее следует обязательно использовать при снижении захвата воздуха.
Следующий шаг — увеличение давления в головке для изменения профиля давления по длине экструдера, чтобы произошло
более быстрое уплотнение упаковки твердой фазы. Давление в
головке может быть повышено простым введением фильтрующих сеток перед рассекателем потока. Другое возможное решение — установка дозатора в загрузочном бункере, однако это
может привести к снижению производительности экструдера и
требует дополнительного оборудования, например точного дозирующего устройства.
Следует отметить, что пузырьки в экструдате — признак не
только захвата воздуха; они могут указывать также на присутствие влаги, поверхностно-активных веществ, летучих компонентов в самом полимере или на то, что в процессе переработки
произошла деструкция полимера. В некоторых случаях гранулы
сами содержат маленькие пузырьки воздуха. Тогда одно из немногих возможных решений — применение экструдера с зоной
дегазации; другие методы в этой ситуации неэффективны. Поэтому, прежде чем решать проблему захвата воздуха, следует
убедиться, что проблема действительно связана с оборудованием.
Гелеобразование. Гель — это видимый дефект, вызванный
различием показателя преломления в полимерном продукте. Изза процессов течения в экструдере гели обычно имеют вид вытянутых эллипсоидов, которые часто называют «рыбий глаз».
Появление гелей создает проблемы в тонкослойных продуктах:
пленках, трубках и волокнах, поскольку они могут представлять
собой видимые дефекты. В толстослойных продуктах гели
обычно не видны и, следовательно, не рассматриваются как
проблема.
Причина появления гелей может быть разной: высокая молекулярная масса материала, сшивки, деструкция, загрязнения и
др.
64
Пустоты в экструдате. При наличии в экструдате пустот
необходимо провести ряд следующих мер:
− уменьшить степень охлаждения;
− снизить температуру расплава;
− увеличить расстояние от головки до подвода воды;
− повысить температуру воды в системе;
− использовать множество коротких каналов для подвода
воды;
− уменьшить линейную скорость;
− подогревать экструдат на выходе из головки;
− проверить уровень влажности материала и при необходи-
мости провести сушку;
− удалить летучие компоненты из сырья;
− снизить температуру экструдата.
.2.2 Дефекты при производстве экструзионных из-
3
делий из термопластов и возможные пути их устранения
Продольные полосы, риски. Причиной возникновения де-
фектов такого рода является наличие дефектов на рабочих поверхностях формующего инструмента или его загрязнение пригарами полимера.
Для устранения такого дефекта необходимо вычистить, отшлифовать (или перехромировать) рабочие поверхности формующего инструмента.
Посторонние включения. Причиной является недостаточно
плотный пакет фильтрующих сеток или их прорыв.
Способом устранения дефекта является увеличение числа
фильтрующих сеток или их замена.
Потемнение поверхности. Причиной может быть примене-
ние загрязненного сырья или деструкция полимера из-за перегрева.
Такой дефект может быть устранен заменой партии сырья,
чисткой экструдера формующего инструмента и регулировкой
теплового режима – снижением температуры расплава или увеличением частоты вращения шнека.
65
Тусклая поверхность. Дефект может быть следствием: пло-
хо отшлифованных рабочих поверхностей формующего инструмента, неоднородности расплава (плохое перемешивание), резкого охлаждения экструдера.
Способы устранения дефекта:
− отшлифовать рабочие поверхности формующего инстру-
мента;
− повысить давление в головке – снизить температуру в зо-
нах цилиндра, установить дополнительные фильтрующие сетки;
− охладить шнек, снизить частоту его вращения;
− изменить режим охлаждения экструдата при выходе из
головки.
Шероховатая поверхность. Причины возникновения де-
фекта:
− загрязненное сырье;
− низкая температура расплава;
− загрязнение рабочих поверхностей формующего инстру-
мента;
− разрывы потока из-за перерыва в питании, высокой скоро-
сти выдавливания расплава или уменьшенного формующего зазора.
Меры по устранению дефекта:
− замена партии сырья или его сушка;
− повышение температуры формующей головки;
− шлифовка рабочих поверхностей формующего инстру-
мента;
− контроль за непрерывной подачей сырья (расплава), ре-
гулировка теплового режима, снижение частоты вращения шнека и скорости отвода;
− изменение формующего зазора или замена формующего
инструмента.
66
3.2.3 Дефекты по размерам, характерные для всех видов
экструзионных изделий
Среднее значение толщины больше или меньше заданного.
Это происходит из-за несоответствия между скоростью выдавливания расплава и скоростью отвода изделия, неточной калибровки формующего зазора, повышенного разбухание экструдата
по причине несоответствия температурно-скоростных параметров экструзии.
Пути устранения дефекта:
− уменьшение или увеличение частоты вращения шнека
или скорости отвода изделия;
− калибровка формующего зазора;
− регулировка температурно-скоростных параметров про-
цесса в соответствии с реологическими показателями сырья
Разнотолщинность в поперечном направлении. Причина-
ми возникновения такого дефекта являются: смещение формующего зазора или неравномерное распределение температур в
сечении головки.
Пути устранения: регулировка формующего зазора и/или
температуры в головке.
Разнотолщинность в продольном направлении. Причины
возникновения дефекта:
− непостоянная скорость отвода изделия;
− пульсация выдавливаемого расплава из-за неравномерной
скорости его течения;
− недостаточное сопротивление формующей головки;
− неравномерная скорость отвода изделия (проскальзыва-
ние).
Способы устранения дефекта:
− регулировка скорости отвода;
− изменение частоты вращения шнека;
− регулировка температуры во всех зонах цилиндра и тем-
пературы охлаждения шнека;
− снижение температуры в головке;
67
− установка дополнительных сеток или формующего инст-
румента большого сопротивления;
− уменьшение частоты вращения шнека;
− поджим валков тянущего устройства.
3.2.4 Дефект по показателю прочности, характерный для
всех видов экструзионных изделий
Низкая механическая прочность. Причины возникновения
дефекта:
− плохое перемешивание (неоднородность) расплава;
− неправильная регулировка температурного режима;
− низкая степень вытяжки.
Способы устранения дефекта:
− увеличение сопротивления в головке путем установки
дополнительных сеток;
− регулировка температурного режима;
− увеличение скорости отвода изделия, снижение частоты
вращения шнека.
.2.5 Специфические дефекты пленок и листов по внешнему
3
виду
Слипание пленочного рукава. Причина дефекта – малое рас-
стояние между формующей головкой и тянущими валками. Для
устранения дефекта необходимо увеличить расстояние между
формующей головкой и тянущими валками.
Складки, морщина на пленке. Дефект возникает из-за
большой разнотолщинности пленки или по причине того, что
угол развода складывающих панелей не соответствует диаметру
пленочного рукава.
Пути устранения такого вида брака:
− регулировка толщины пленки;
− регулировка угла развода панелей и эффективности ох-
лаждения.
68
Гелеобразные включения. Возникают из-за неоднородности
сырья или прорыва сеток.
Для устранения дефекта необходимо:
− снизить температуру расплава, частоту оборотов шнека;
− заменить фильтрующие сетки
− заменить партию сырья.
Коробление листа. Дефект является следствием низкой
температуры тянущих валков приемного устройства. Для устранения дефекта можно увеличить температуру среднего валка
тянущего устройства, отрегулировав степень вытяжки.
Поперечные полосы на поверхности листа. Причиной яв-
ляется прилипание экструдата к поверхности валков каландра.
Для устранения дефекта необходимо снизить температуру
валка и применить воздушное охлаждение.
.2.6 Специфический дефект пленок и листов по размерам
3
Уменьшение длины пленочного рукава. Причина – утечка
воздуха из рукава.
Путь устранения – поджать тянущие (отжимные) валки.
3.2.7 Специфический дефект труб по внешнему виду
Шероховатость внутренней поверхности. Причины воз-
никновения: высокая температура расплава или близкое распо-
ложение запорной пробки от головки. Способы устранения: снизить температуру формующей головки и последней зоны цилиндра или удлинить трос запорной пробки; снизить скорость процесса.
3.2.8 Специфические дефекты труб по размерам
Наружный диаметр больше допускаемого. Причинами та-
кого дефекта могут быть:
− недостаточное охлаждение калибрующей насадки;
− чрезмерное давление воздуха во внутренней полости тру-
бы;
69
− увеличенный внутренний диаметр, не соответствующий
режиму и сырью .
Устранение дефекта возможно следующим образом:
− увеличить поступление охлаждающей воды или снизить
её температуру;
− поставить калибрующую насадку с меньшим внутренним
диаметром;
− снизить давление сжатого воздуха.
Наружный диаметр меньше допускаемого. Такого рода
дефект является следствием недостаточного давления воздуха
во внутренней полости трубы и/или недостаточного охлаждения
в калибрующей насадки при одновременно увеличенной скоро-
сти отвода трубы.
Пути устранения:
− уменьшить внутренний диаметр калибрующей насадки, не
соответствующий режиму и сырью;
− увеличить давление сжатого воздуха;
− уменьшить скорость отвода и увеличить поступление ох-
лаждающей воды в насадку;
− поставить калибрующую насадку с большим внутренним
диаметром.
Продольные утолщения, симметрично расположенные по
внутренней окружности трубы (огранка). Причина дефекта –
недостаточное сжатие и выравнивание скоростей отдельных потоков расплава. Способы устранения: установить головку с
большим проходным сечением (меньшим сопротивлением) в
дорнодержателе или с большим сопротивлением формующего
инструмента.
Концентрические волнообразные утолщения, периодиче-
ски повторяющиеся вдоль трубы. Причина возникновения –
пропускание сжатого воздуха через запорную пробку. Способы
устранения: снизить давление сжатого воздуха; сменить запорную пробку или резиновые прокладки.
70
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]