+38 097 2600100

ОБРАТНЫЙ ЗВОНОК

Украина, Харьков, ул. Соколова 26А
stgrig stalexgrig@gmail.com

Правила переработки Гранулы ПВХ SevenPlast

Существует четыре основных способа получения гранулы ПВХ, каждый из которых имеет свой технологический режим переработки такой гранулы в изделие. Здесь мы опишем технологические режимы для переработки гранулы ПВХ SevenPlast, изготовленной нами по оригинальной технологии.

Внимание!!! Настоящий технологичеcкий режим не может без адаптации применятся к гранулам, полученным с иcпользованием других технологий.

Свойства ПВХ, на базе которых строится вся переработка в изделия мы описали в статье Коротко о свойствах ПВХ, в разрезе экструзии жестких композиций, смешение описали в статье Смешение ПВХ для экструзии жестких изделий, как правильно разработать рецептуру – Рецептура, и в этой статье опишем процессы пластикации, проблемы и ошибки которые наиболее часто возникают при экструзии, и способы их устранения.

Переработка гранулы ПВХ SevenPlast на одношнековых машина описана в статьях Температурные режимы при переработки гранул ПВХ на CaZn,  Переработка гранул ПВХ на одношнековом экструдере,  ПРАВИЛА переработки ПВХ на одношнековых машинах.

В этой статье мы опишем как получить из гранулы ПВХ SevenPlast изделие с хорошими параметрами по ударной стойкости, износостойкости, устойчивости к воздействию атмосферных явлений, низкотемпературной прочностью, с однородной поверхностью и многими другими факторами.

Что бы получить хорошее изделие, необходимо выдержать три показателя расплава: Время — Давление — Температуру. Из этой троицы прямым измерением мы можем получить только время — методом контрольных точек (например бросить краситель и провести хронометраж за какое время краситель, брошенный в зону загрузки выйдет из фильеры). Давление и Температура прямым измерениям не определяется. Даже встроенный совмещенный датчик Давления и Температуры расплава будет показывать ее в одной точке, а не в объеме. Температуру, которую мы выставляем по зонам, должна поддержать процесс плавления производимый шнеками экструдера, но ни в коем случае не произвести плавление гранулы ПВХ.

Поэтому, если вы соблюдаете температурные режимы переработки указанные в паспорте на гранулу ПВХ SevenPlast,  обороты шнека выставили таким образом, что бы обеспечить необходимое время плавления и ваш экструдер настроен и поверен — можете не читать дальше.

Экструдер это агрегат, предназначенный для пластикации ПВХ под действием удлиняющих и сдвиговых деформаций, возникающих внутри материала при сдвиговых и растягивающих напряжениях между шнеками и стенками  материального цилиндра. Под действием удлиняющих и сдвиговых деформаций и температуры, компаунд  ПВХ начинает пластицироваться  — переходить в пластичное состояние, что позволяет формировать необходимую форму изделия. В результате пластикации и течения, первичные частицы выстраиваются в направлении течения и образуют правильную реологию изделия. Это подобно ниткам в канате, уложенным вдоль оси каната и создающим прочностные характеристики каната на растяжение и изгиб. Поэтому прочность экструзионных изделий выше, чем литьевых.

Во время переработки в экструдере ПВХ подвергается деструкции. Все три вида деструкции – термическая, механическая и химическая деструкции зависят от:

Времени пребывания в экструдере– следует помнить, что транспортирующие характеристики одношнекового экструдера лучше, чем у двухшнекового; самое узкое распределение для двухшнекового экструдера, со шнеками, вращающимися на встречу друг другу, достигается при меньшей скорости и с большой производительностью; отсутствие застойных зон в инструменте;

Температуры переработки материала и распределения температур – зависит от типа смолы ПВХ (Константы Фикентчера (K-value)), рецептуры, инструмента и свойств экструдера в части зазора между шнеком и цилиндром, и  увеличивается при увеличении зазора;

Скорости деформации и распределения скоростей деформации– под действием механической нагрузки в молекуле ПВХ одновременно протекают последовательно – параллельные реакции разрыва связей углерод-углерод в местах наибольшей концентрации напряжений, приводящие к снижению молекулярной массы ПВХ. Для уменьшения разрушающего действия механических напряжений в компаунд ПВХ вводят смазки, которые в том числе уменьшают вязкость расплава, что приводит к уменьшению внутреннего трения и количества тепла, выделяющегося в процессе механической работы.

Рекомендованные значения интервалов температур для различных экструдеров дается в паспорте гранулята, но всегда носят рекомендательный характер и каждая техническая система гранулят — экструдер – инструмент имеет свой оптимальный интервал температур и настраивается на переработку подбором температур для достижения оптимального качества изделия.

Перед началом работы на экструдере необходимо выполнить:

1 — положения ИНСТРУКЦИИ по охране труда для оператора экструдера;

2 — проверить загрузочные бункера;

3 — крепление и вхождение термопар (особенно после смены инструмента или чистки). Термопара выскочившая со своего места может показывать заниженную температуру на 30 — 80 С°.;

4 — проверить контакты нагревателей, и два раза в год полностью обновлять контакты на нагревателях (при работе экструдера выделяется хлористый водород, который реагирует с медью в проводах, превращая медь в хлорид меди, который по существу является диодом и обогреватель может работать на половину периода электрического напряжения). Заметить такую полу работу тяжело из за перетекания температур из соседних зон по металлу цилиндра, а материал постепенно начнет остывать и увеличивать нагрузку на привод вплоть до аварийной остановки экструдера. И однажды вы будете удивлены, заметив, что экструдер во время дождя работает отлично, а во время жары немножко перегружен. После опрессовки контактов проверить работу самих нагревателей, для чего поочередно включать каждую зону отдельно от других на обогрев выставляя температуру на 60 С°. больше чем показывает датчик температуры и засекая время нагрева. Зоны включаются в шахматном порядке, что бы избежать  перетока температур из соседних зон. Если одна из зон существенно отстает по времени нагрева, возможно нагреватель этой зоны не выдает необходимой мощности и его необходимо заменить. Особенно важно на изношенных шнеках.

Начало работы. Включить экструдер на прогрев постепенно, начиная с инструмента, который будет нагреваться дольше всех и требует более длительного прогрева из за присутствия в нем остаточной экструдируемой массы, постепенно выйдя рабочие или пусковые, при горячем запуске, температуры. Следить за равномерным прогревом всех зон. Не равномерный нагрев по одной или нескольким зонам может говорить о неправильно установленной термопаре, обычно на соседней зоне из за перетекания температур. При достижении заданных температур,  спустя время необходимое для прогрева экструдируемой массы,  включаем главный привод, даем небольшие обороты шнека и следим за нагрузкой на главном приводе. Если на малых оборотах шнека нагрузка быстро растет — материал не прогрелся или температуры низкие для данного материала — поднимаем температуры по всем зонам на 10 С°. . Если нагрузка установилась в пределах холостого хода для данной машины — начинаем постепенно, порциями заполнять шнеки материалом, компенсируя рост нагрузки увеличением оборотов.  Если переборщили с количеством материала и нагрузка неуправляемо выросла — прекращаем или уменьшаем подачу материала.  Если можем разогнать шнеки до нормальной скорости, но при этом вентиляторы включаются часто (больше 5 раз в час) — температуры высокие и нужно понижать по зонам, на которых вентиляторы включаются часто.  Здесь следует помнить, что ПВХ в отличии от остальных пластиков перерабатывается на 70% энергией сдвиговой деформации и только на 30% поддерживается температурой, в отличии от других пластиков. При износе шнеков картина меняется меняется постепенно на обратную, когда материал перерабатывается на 30% энергией сдвиговой деформации и на 70% температурой.

ВНИМАНИЕ: При вращении шнеков, заполненных холодным материалом и/или недостаточно нагретом инструменте (фильере), возможна поломка шнеков, привода, повреждение инструмента, подъем материала в колодцы дегазации. Плохо прогретый материал выдавливается с рваными кромками, жесткий, распадается на отдельные жгуты, легко рвется. Нужно помнить: для нормальной переработки гранулы ПВХ, цилиндр экструдера и инструмент (фильера) должны быть нагреты до рабочих температур.

В цилиндре экструдера материал переходит из твердого в вязкотекучее состояние под действием сдвиговых деформаций, возникающих внутри материала при приложении сил удлинения и сдвига и нагрева (от внешних нагревателей). Для того, что бы такие сдвиговые деформации возникали в процессе переработки, шнеки экструдера должны быть заполненными. На практике это выглядит следующим образом: при рабочих оборотах шнеков и дозатора, в зоне дегазации материал имеет вид творожистой массы и все витки заполнены. Указанные условия достигаются регулировкой оборотов подающего дозатора относительно величины оборотов шнека. Если возникает проблема с заполнением шнеков — смотри Проблема заполнения шнеков смесью

ВНИМАНИЕ: минимальное время распределения пребывания материала в экструдере достигается при меньшей скорости и большей производительности — при полностью заполненных шнеках.

Следующее правило формулируется так: — признак нормальной проработки ПВХ – материал в колодцах дегазации частично пластицирован. Другими словами, материал должен выглядеть как однородная творожистая масса с разрывами и комками.

Если видна рассыпчатая гранула или однородная масса имеет вкрапления гранул , это случай недостаточной пластикации материала. В этой ситуации необходимо либо повышать температуру начальных зон экструдера, либо повышать производительность экструдера (увеличивать обороты шнека и дозатора, разгонять). Часто, наилучший результат дает применение обеих методов одновременно.

Если материал размазан по шнекам, повторяет их контур, значит, материал перегрет и необходимо уменьшить температуру начальных зон экструдера и количество подаваемого дозатором материала.

Ситуация недостаточной пластикации как и случай перегрева материала могут сказываться на свойствах и характеристиках экструдируемого профиля самым непредсказуемым способом. Иногда, для приведения в норму характеристик экструдируемого профиля (качества и текстуры поверхности, размеров и формы сечения) достаточно добиться правильного состояния материала в зоне дегазации.

Следует помнить, что при низких температурах плавления единицы потока первичных частиц перемещаются с образованием небольших молекулярных спутанностей на поверхности первичных частиц, и изделие получается непрочным из-за слабых связей между частицами. При очень высоких температурах переработки, интенсивное плавление кристаллов приводит к большой спутанности цепей и большой жесткости, что вызывает хрупкое разрушение изделия, так как при охлаждении начинается процесс рекристаллизации, вызывающий застывание и образование жестких связей между частицами, что и уменьшает прочность изделия.

Для большинства возникающих в процессе производства ситуаций желательно выполнять перечисленные выше правила. Однако в редких случаях, возможно целенаправленное отступление от какого-либо из них (или сразу нескольких) с целью получения конкретного результата.

Признаки нормально переработанного материала

Окончательное представление о качестве проработки гранулы ПВХ SevenPlast в экструдере можно получить только непосредственно оценив (визуально и на ощупь) расплавленную массу на выходе из фильеры. Суждения о нормальности или достаточности проработки материала в основном основываются на личном опыте. Ниже приведены наиболее яркие признаки, наличие или отсутствие которых позволяет выполнить заключение о состоянии экструдируемого ПВХ:

Жгут материала должен иметь гладкую ровную поверхность одинакового цвета.

На поверхности материала не должно быть видно отдельных сгустков, комков. В случае переработки смеси ПВХ их наличие свидетельствует о перегреве ПВХ и неправильном процессе смешения. При переработке гранул, кроме описанного выше, существует возможность недостаточной проработки сырья, тогда комки – это не переработанные до конца отдельные гранулы.

На поверхности жгута материала не должны вздуваться пузыри. Наиболее вероятной причиной возникновения пузырей является неработающая (не работающая должным образом или не включенная) система дегазации. Если дегазация в полном порядке, наличие пузырей свидетельствует о перегреве материала. Данный признак (пузыри на поверхности) действителен и в случае производства вспененного ПВХ.

Поверхность материала не должна быть матовой. Матовая поверхность может свидетельствовать как о перегреве, так и о недогреве. Если мы начнем работу на недогретом материале и с подъемом по температуре, то картина будет выглядеть так: материал матовый и при вытяжке легко рвется, материал блестит и хорошо вытягивается, материал матовый и вытягивается до нитки, материал покрыт мелкими пузырями и провисает.

Поверхность материала не должна быть шероховатой, покрытой мелкими бугорками (рыбья чешуя). Такое состояние массы ПВХ говорит о ее перегреве. Иногда, шероховатая поверхность – признак недостаточной проработки сырья. Достоверно определить, что явилось причиной возникновения данного состояния, можно с помощью общей оценки ситуации (выставленных температур, состояния материала в области дегазации и т.д.)

На поверхности материала не должно быть цветных полос желтого или коричневого цветов. Наличие полос свидетельствует о подгорании части материала в фильере (обычно в районе стенок) или о наличии застойных зон. Небольшое количество стеарата кальция прямо в зону загрузки гранул иногда решает эту проблему и требует в дальнейшем пересмотра рецептуры для этого экструдера с этим инструментом.

На поверхности материала не должно быть борозд, царапин. Их присутствие говорит о засорении каналов фильеры посторонними предметами. Допускаются борозды, утяжки в местах стыка поверхности с внутренними перегородками, и царапины в местах слияния потоков массы в фильере. По некоторым данным, наличие борозд и утяжек на месте стыка поверхности и перегородок является основным признаком износа фильеры. Их положение постоянно для каждой фильеры и не меняется со временем.

Жгут материала должен быть пластичным, иметь правильную упругость.

Когда для определения состояния материала недостаточно перечисленных выше признаков, можно использовать тактильные ощущения. При сжатии полосы материала плоскогубцами на материале должен остаться устойчивый отпечаток рифления рабочей поверхности инструмента. При этом важно учитывать усилие, требуемое для создания отпечатка. Отпечаток не должен деформироваться по мере движения жгута к тянущему устройству. Если отпечаток растягивается, отпечаток создается легко, можно говорить о том, что материал перегрет.

Напротив, если отпечаток создается с заметным усилием, или при прекращении сдавливания поверхность частично (полностью) восстанавливается, справедливо предположить о недостаточной переработке сырья. Такие состояния ПВХ на выходе из фильеры могут помешать получению профиля с требуемыми характеристиками. Надо понимать, что все описанные признаки зависят от человека их определяющего. Правильная оценка состояния проработки материала достигается с определенным опытом.

При срезании материала вплотную к фильере ножом срез должен быть ровным и гладким, материал не должен рваться. Если этого нет – материал недостаточно проработан. Жгут не должен распадаться на отдельные составляющие, кромки жгута не должны быть надорванными. Жгут материала должен выдавливаться равномерно по всему сечению профиля. Не должно быть видно значительного опережения в выдавливании каких-либо частей жгута (центральных, боковых, верхних и т.д.) относительно других. Если отмечено значительное опережение при выдавливании центральной части профиля, значит с большой степенью уверенности можно говорить о перегреве расплава ПВХ. Однако следует помнить, что во время запуска профиля, подобная ситуация может возникнуть по причине неустановившихся температурных режимов экструдера и фильеры. Надо отметить, что словосочетание значительное опережение не может быть выражено точно, так как для каждого сочетания “экструдер – инструмент – сырье” внешний вид будет отличаться. В грубом приближении, ситуация требует специального вмешательства (корректировки параметров процесса) если существует опережение (отставание) при выдавливании какой-либо части жгута профиля более чем в два раза.

Необходимо отметить, что заключение о состоянии материала выполняется на основании анализа всех признаков, с учетом типа сырья, температурных режимов и режимов загрузки шнеков. При этом оператор может получить более правильное представление о ситуации рассматривая все признаки, чем если бы он исходил из формальных признаков по каждому.

Подъем материала в колодцах дегазации

В случае если, при рекомендованных значениях оборотов и температур материал поднимается в колодцах дегазации, необходимо в первую очередь, оценить его состояние визуально, через эти самые колодцы. Если это рассыпчатая гранула, значит в силу каких-то причин (будут рассмотрены позднее) материал не прорабатывается должным образом. Достаточно часто это свидетельствует о износе шнеков и цилиндра в зоне загрузке, как следствие работы на незаполненных шнеках. В этом случае можно увеличить температуру начальных зон экструдера с целью сместить точку начала пластикации. Тогда к моменту попадания материала в зону дегазации его объем будет меньше, за счет исчезновения пустого пространства между частицами сырья (материал сплавлен). Кроме того, ускорить (улучшить) пластикацию материала можно с помощью увеличения производительности экструдера — увеличить обороты шнека относительно оборотов дозатора. При этом происходит ускорение перемешивания сырья, интенсификация его деформации при сдвиговых и растягивающих напряжениях между шнеками и стенками материального цилиндра. Наиболее эффективен этот способ для экструдеров с коническими шнеками.

При нормальном состоянии материала, в случае его подъема в колодцах дегазации следует проверить температурные режимы конечных областей зон экструдера, температуры адаптера и инструмента. При недостаточном нагреве этих зон в области окончания шнеков значительно поднимается давление расплава. По этой причине в цилиндре экструдера усиливается обратный поток материала (направленный от последних зон цилиндра к начальным) в результате чего создаются условия для подъема массы в колодцах. Для разрешения ситуации можно поднять температуру последней зоны экструдера, адаптера и начальной зоны инструмента. Косвенным признаком данной причины подъема материала может служить повышенное значение давления расплава, близкое к критическим.

При выборе соотношения оборотов, в первую очередь следует руководствоваться возможностями экструдера, здравым смыслом и собственным опытом. Если вы уверены, что температуры заданы верно, материал перерабатывается правильно но при этом в колодцах дегазации масса поднимается или ее там мало, меняйте соотношение оборотов шнека и дозатора. Причиной подобной ситуации может быть изменение каких-либо характеристик сырья, например малый насыпной вес гранулы.

Если что то не понятно — пишите на почту stalexgrig@gmail.com

Статья в процессе написания


Забыли пароль

Хотите зарегистрироваться
Добро пожаловать