LanguagesРуководство по экструзии полиэтилена: конструкция шнека, температура и устранение неполадок
Экструзия полиэтилена полиэтилена: полное руководство по конструкции шнеков, температуре и устранению неполадок
LDPE, MDPE, HDPE и LLDPE не имеют общего винта. В этом руководстве рассказывается о том, что на самом деле меняется между семействами, как установить соотношение L/D, степень сжатия и температурный профиль, а также как определить восемь проблем, которые проявляются в работающей линии PE.
ЭКСТРУЗИЯ ПОЛИЭТИЛЕНА ПЭ · ЭКСТРУЗИЯ ТРУБ ПЭВП · L/D И СТЕПЕНЬ СЖАТИЯ ВИНТОВ ПЭ · ПРОБЛЕМЫ ЭКСТРУЗИИ ПОЛИЭТИЛЕНА
Напорная труба ПНД. Допуск на толщину стенки полиэтиленового трубопровода определяется перед головкой — по тому, насколько плавно плавятся винтовые счетчики, а не по вытягиванию.
- 1. Что такое экструзия полиэтилена на самом делеПолиэтилен является самым объемным пластиком в мире, и большая его часть проходит черезодношнековый экструдер хотя бы один раз. В своей простейшей форме экструзия полиэтилена означает подачу полиэтиленовой смолы — гранулы, хлопья — в нагретый цилиндр, транспортировку и сжатие ее вдоль вращающегося шнека, плавление ее в однородный расплав и проталкивание этого расплава через матрицу для изготовления труб, пленки, листа, кабельного покрытия или гранул.Шнек выполняет четыре операции за один проход: транспортировку, сжатие, плавление и измерение. Все, что происходит на последующих этапах — толщина стенок, толщина пленки, качество поверхности, стабильность производительности — определяется тем, насколько хорошо эти четыре этапа сбалансированы для конкретного семейства полиэтилена, находящегося в бункере. Вот почему шнек, который прекрасно работает на трубе из полиэтилена высокой плотности, может недостаточно перемешать пленку из ЛПЭНП и слишком сильно срезать термочувствительный компаунд на одной и той же машине.КЛЮЧЕВАЯ ИНФОРМАЦИЯPE – это не один материал. Плотность и индекс расплава определяют, какое трение создают твердые частицы в зоне подачи, какой сдвиг выдержит расплав и какое разбухание матрицы необходимо компенсировать в головке. Выбор «PE-винта» — самый распространенный и самый дорогой способ экструзии.2. Четыре семейства PE не являются взаимозаменяемыми.Плотность и индекс расплава — это два числа, которые определяют геометрию шнека. Плотность определяет кристалличность, жесткость твердого слоя и набухание матрицы; Индекс расплава определяет вязкость расплава и величину сдвига, который выдержит полимер, прежде чем он начнет плохо себя вести. Переместите любой из них, и винт, который подходил для последней работы, теперь окажется неправильным — вот почемубиметаллическийили азотированные дебаты следуют за наполнителем, а не за маркой.
Семья Плотность (г/см³) Типичный индекс плавления Поведение твердых частиц при подаче Die зыбь Что это значит для винта ПВД 0,910–0,925 0,2–4,0 (пленка) Мягкий, с высоким коэффициентом трения, легко подается. Высокий Выдерживает широкий температурный диапазон; требуется достаточно глубокая подача и хорошее перемешивание, а не больший сдвиг MDPE 0,926–0,940 0,2–2,0 Умеренное трение Середина Находится между конструкциями из ПЭНП и ПЭВП — компромиссный винт, который не выполняет ни одну из функций идеально. ПНД 0,941–0,965 0,05–1,0 Тверже, меньше трение, подается неохотно Низкий Нужна более длинная зона сжатия и реальная помощь при подаче; износ ствола меньше, но крутящий момент выше ЛПЭНП 0,915–0,925 0,5–3,0 Мягкий, но скользкий, узкий диапазон плавления. Средне-высокий Требуется больше перемешивания, а не большего сдвига; классический источник разрушения расплава и нестабильности пузырьков - Практическим следствием является то, что MDPE и HDPE работают на одной и той же машине, редко когда требуется один и тот же винт. Если ассортимент продуктов действительно чередуется, запланируйтевторой винт и соответствующий ствола не одна компромиссная геометрия, которая неэффективна в обоих случаях.3. Конструкция винта: соотношение L/D и степень сжатия.Соотношение L/D покупает длину плавления и смешивания. Степень сжатия компенсирует рост давления и сдвиг. Они не являются независимыми: увеличиваются и время пребывания, и крутящий момент, и температура плавления. Опубликованныеразмеры шнека и стволадля вашей машины — это отправная точка, а не ответ.
Семейство/продукт PE Типичный L/D Степень сжатия Глубина подачи Примечания к проектированию ПВД, пленка с раздувом 20–25:1 2,5–3,0 Глубокий Винт с низким сдвигом; секция смешивания имеет большее значение, чем степень сжатия ПВД, трубы и листы 20–25:1 2,5–3,0 Глубокий Обычной геометрии достаточно при умеренной мощности. MDPE 25–30:1 2,5–3,2 Середина Конструкция моста; перед выполнением проверки сверьтесь с фактическим индексом плавления ПНД, труба, обычная 25–30:1 2,8–3,2 Середина Настоятельно рекомендуется использовать рифленую питающую горловину ПНД, труба, высокая производительность 33–38:1 2,8–3,5 более мелкий Удлиненная зона дозирования; секция подачи решает, пригодна ли скорость ЛПЭНП, пленка 25–30:1 3,0–4,0 Середина Добавьте элементы смешивания; не пытайтесь решить проблему разрушения расплава только с помощью степени сжатия Специально разработанный полиэтилен, с высоким содержанием наполнителя или повторное измельчение 30–33:1 2,5–3,5 Средний – мелкий На этом этапе защита от износа перестает быть необязательной. - КЛЮЧЕВАЯ ИНФОРМАЦИЯСтепень сжатия должна соответствовать объемной плотности сырья, а не готовой детали. Шнек, рассчитанный на первичные гранулы, не будет работать из-за переизмельчения и хлопьев низкой объемной плотности, что является единственной наиболее распространенной причинойлиния переработкипроизводительность ниже заявленной на паспортной табличке.
Комплект трубоэкструзионного шнека и цилиндра. Винт и цилиндр представляют собой одну рабочую пару: зазор, припуск на износ и семейство сплавов имеют значение только тогда, когда обе детали измеряются относительно друг друга.
- 4. Температурный профильПолиэтилен является полукристаллическим, поэтому профиль должен постепенно подниматься от подачи к матрице — крутые ступеньки создают пики неплавления и крутящего момента, а холодная зона подачи останавливает транспортировку твердых частиц задолго до того, как нагреватели окажутся вплотную к проблеме.
Зона ПВД MDPE MDPE ЛПЭНП Корм, зона 1 140–165 °С 150–175 °С 160–185 °С 150–175 °С Компрессия, зоны 2–3 165–190 °С 175–200 °С 185–215 °С 180–210 °С Замер, зоны 4–5 180–205 °С 180–205 °С 190–215 °С 200–225 °С 200–225 °С Адаптер 190–210 °С 195–215 °С 205–225 °С 205–230 °С Головка 195–215 °С 200–220 °С 210–230 °С 210–235 °С Измеренное плавление 195–215 °С 200–220 °С 205–225 °С 210–230 °С - Это начальные диапазоны для обычной одновинтовой линии. Проверьте данные поставщика смолы — индекс плавления, тип сомономера и пакет присадок сместят их на 10–20 °C. Три привычки сохраняют честность профиля:· Сначала установите температуру плавления— Зоны стволов являются средством, а не целью сами по себе.· Проверьте расплав с помощью игольчатого зонда на головке., а не с цилиндрической термопарой, находящейся в ленте нагревателя.· Регистрация профиля с партией смолы— когда через три недели появляется проблема, запись температуры — это первое, о чем просят.5. Экструзия полиэтиленовых труб, шаг за шагомАПЭ трубопроводпредставляет собой цепочку этапов подготовки, и каждый из них может взять на себя вину за проблему с толщиной стенок, которая на самом деле началась в винте.
Шаг Что происходит Что решает результат 1. Сушка и обработка. Смола и измельченный материал подвергаются кондиционированию перед попаданием в бункер. Содержание влаги и уровень загрязнения 2. Кормление Гравиметрическое или объемное дозирование в питающую горловину Гравиметрическое или объемное дозирование в питающую горловину Консистенция корма; на ПНД, состояние рифленого горла 3. Плавление и гомогенизация. Твердые вещества превращаются в однородный расплав вдоль шнека. Геометрия шнека и температурный профиль ствола 4. Фильтрация расплава Фильтр-пакет улавливает гели и загрязнения Выбор сетки и стабильность давления 5. Головка трубы Спиральная оправка распределяет расплав по окружности. Равномерность температуры расплава, поступающего в головку 6. Калибровка и охлаждение Вакуумная калибровка калибрует внешний диаметр; водяные бани охлаждают стену Уровень вакуума, длина охлаждения, скорость линии 7. Вытягивание и обрезка Трубу вытягивают при постоянном натяжении и обрезают до нужной длины. Стабильность тяги и синхронизация пилы - Шаги 3–5 — это соответствие геометрии шнека, состояния цилиндра и конструкции матрицы. Аизношенный винт или открытое отверстиездесь проявляется сначала как медленное изменение толщины стенки, а не как ступенчатое изменение.6. Экструзия полиэтиленовой пленки: в чем ее отличиеВ пленке разница между ПЭНП и ЛПЭНП проявляется сильнее всего. ПЭВД имеет длинноцепочечные разветвления, поэтому он хорошо удерживает пузырь и допускает широкий зазор матрицы. ЛПЭНП линеен: он имеет более низкую прочность расплава, более узкий диапазон плавления и гораздо более сильную склонность к разрушению при расплавлении, поэтому зазор матрицы должен уменьшаться, а температура плавления должна повышаться.· Зазор матрицы— ЛПЭНП обычно имеет меньший разрыв, чем ПЭВД; большие разрывы влекут за собой акулью шкуру при том же выходе.· Линия Мороза— Низкая, стабильная линия замерзания — это то, что удерживает пузырь. Переместите его, и вы измените оптику, а также устойчивость.· Прочность расплава— нестабильность пузырьков в смеси с высоким содержанием ЛПЭНП обычно является проблемой прочности расплава, а не проблемой воздушных колец.· Винтовая сторона— больше смешивания, а не сжатия. Абарьер или секция Мэддоказанимает здесь свое место гораздо больше, чем более высокая степень сжатия.
Стретч-пленка LLDPE. Линейный полиэтилен имеет более низкую прочность расплава, чем ПЭНП, поэтому устойчивость пузырьков определяется температурой плавления и зазором матрицы задолго до того, как она определяется воздушным кольцом.
- 7. Восемь проблем экструзии полиэтилена и что они обычно представляют собойБольшинство из них появляются как результат или поверхностная жалоба. Только две из восьми обычно являются проблемой винта, остальные — подача, температура или загрязнение, вот почемуэкструдер помпаетсячасто ошибочно принимают за изношенный винт.
Симптом Что обычно происходит на линии PE Первый ход Излом расплава/акулья кожа (LLDPE) Чрезмерный сдвиг в матрице со слишком большим зазором Уменьшите зазор матрицы и поднимите температуру расплава на 10–15 °C, прежде чем прикасаться к шнеку. Нестабильность пузырьков, выдувная пленка Низкая прочность расплава при линейной степени плавления и неравномерное охлаждение. Опустите линию замерзания, исправьте воздушное кольцо, уменьшите производительность. Смещение выходного сигнала за смену Износ винта или ствола, или мостовая подача Измерьте внешний диаметр винта и внутренний диаметр ствола, затем проверьте подающее отверстие. Шипы крутящего момента Кормовое голодание или зона холодного кормления Поднимите зону 1, проверьте расход бункера, осмотрите рифленое горло. Линии штамповки и продольные полосы Наросты матрицы, разорванный пакет сеток или предшественник разрушения расплава Замените сита, очистите матрицу, повторно проверьте температуру плавления. Черные пятнышки Деградировавшая смола удерживается в мертвых углах, часто из-за изношенного винта. Продуйте должным образом, затем просканируйте секцию смешивания. Изменение толщины стенки трубы Помпаж, изменение температуры плавления или изношенная головка и проверьте компонент. Проверьте управление нагревателем, затем измерьте износ винтов. Пустоты и пузыри в стенке трубы Влага, захваченный воздух или чрезмерная декомпрессия. Высушите смолу, проверьте вентиляцию, отрегулируйте противодавление. - 8. Конструкция шнека и цилиндра для работы с полиэтиленом.Полиэтилен не вызывает особой коррозии, поэтому решение о строительстве почти полностью зависит от истирания, а истирание происходит вместе с наполнителем,перешлифоватьи огромное количество тонн, протолкнутых через бочку.
Строительство Твердость поверхности Износостойкость Коррозионная стойкость Типичный режим PE Ориентировочный срок службы Азотированный 38CrMoAlA СПЧ 52–55 Хороший Справедливый Virgin PE, компаунды с низким содержанием наполнителей 3–5 лет Стандартный биметаллический сплав СПЧ 58–62 Отличный Хороший ПЭ со средним наполнителем, общая экструзия 5–7 лет Карбид вольфрама биметаллический СПЧ 65–68 Начальство Хороший Высокопроизводительные линии из полиэтилена с высоким содержанием наполнителя или из переработанного полиэтилена 7–10 лет Внутренняя гильза SKD11 СПЧ 60–62 Отличный Середина Высокоабразивные компаунды ПЭ, композиты ДПК 5–8 лет - 8. Износ, коррозия и выбор материала стволаЕсли геометрия правильная, срок службы определяется тем, как материал воздействует на металлическую поверхность. Доминируют два механизма. Абразивные наполнители — карбонат кальция, тальк, стекловолокно — шлифуют по рейкам и расточкам. Коррозионные соединения химически воздействуют на одни и те же поверхности. ПВХ с высоким содержанием наполнителя делает и то, и другое одновременно.По этой причине PIPLL публикует четыре биметаллических сплава, и выбор заключается в выборе между износостойкостью, коррозионной стойкостью и рабочей температурой, а не в поисках самой твердой доступной поверхности.
Сплав Носить Коррозия Слой Твердость Макс. температура PIPLL01 (Fe-Ni-Cr-B) Очень хороший Related Products
Contact us
