Ekstrusiooniga puhutud kile vormimise protsess ja juhtimine

 

 

Erinevat tüüpi ja spetsifikatsioonidega plastkilede tootmiseks on lisaks sobiva ekstruuderi, puhumisvormimisvormi pea ja abiseadmete valikule vaja valida ka sobivad vormimismeetodid ja protsessitingimused. Ainult nii saavad toimingud sujuvalt toimida ja tagada kvaliteetsed filmid{{1}.

 

 

Kile tõmbesuuna alusel võib puhutud kilede tootmise jagada kolme liiki: lameekstrusiooniga lamepuhumine, lameekstrusiooniga ülespuhumine ja lameekstrusiooniga allapoole puhumine, kusjuures kõige levinum on lameekstrusiooniga ülespuhumine.

 

1. Flat Extrud Flat Blowing meetod

Lameekstrusiooni tasapinnalise puhumismeetodi protsessi voog on näidatud joonisel 1-15. Selle meetodi puhul kasutatakse otsest stantsipead ning nii stantsipeal kui ka abiseadmetel on suhteliselt lihtne struktuur, mis muudab seadmete paigaldamise ja kasutamise mugavaks. Ekstruuder võtab aga suure jalajälje. Kuuma õhu ülesvoolu ja külma õhu allavoolu tõttu on kilemulli ülemise osa jahtumine aeglasem kui alumise osa. Kui plastil on suur tihedus või mulli läbimõõt on suur, kipub mull alla vajuma, mille tulemuseks on halb kile paksuse ühtlus ja reguleerimisraskused. Tavaliselt sobib see meetod PE ja PVC puhutud kilede vormimiseks laiusega kuni 600 mm.

 

 

2. Lameda väljapressimise ülespoole puhumise meetod

Lameekstrusiooni ülespoole puhumismeetodi protsessi voog on näidatud joonisel 1-16. Selle meetodi puhul kasutatakse täisnurkset stantsipead, kus materjali väljalaskesuund on risti ekstruuderi silindri voolusuunaga. Ekstrudeeritud toru tõmmatakse vertikaalselt ülespoole, pumbatakse täis, pressitakse ja juhitakse veorulli. Selle meetodi peamine eelis on see, et kogu mulli toetab jahutatud, sitke ülemine segment, tagades kile stabiilse veojõu. See suudab toota väga erineva paksuse ja laiusega (nt läbimõõduga üle 10 m) kilesid. Lisaks on ekstruuder paigaldatud maapinnale, mis ei vaja tööplatvormi, mis muudab selle kasutamise väikese ruumijäljega lihtsaks ja võimaldab laias valikus kilepaksusi suhteliselt ühtlase paksusega. Peamised puudused on see, et mulli ümbritsev kuum õhk tõuseb, samal ajal kui külm õhk vajub, mis on jahutamiseks ebasoodne; 90-kraadine painutus stantsipeas suurendab materjali voolutakistust, mis võib põhjustada materjali lagunemist kurvis; ja tehase kõrgus peab olema suurem. Lisaks on stantsipeal ja abiseadmetel keerukad struktuurid.

 

 

3. Lameda väljapressimise allapoole puhumise meetod

Lameda väljapressimise allapoole puhumismeetodil kasutatakse ka täisnurkset-stantsipead, kuid toru tõmmatakse vertikaalselt allapoole, nagu on näidatud joonisel 1-17. Mulli tõmbesuund on vastupidine stantsipeast tuleva kuuma õhuvoolule, hõlbustades mulli jahutamist. Lisaks saab mulli otse jahutamiseks kasutada veesärgi, mis parandab oluliselt tootmise efektiivsust ja kile läbipaistvust. See meetod pakub häid jahutusefekte ja kile tõmmatakse raskusjõu toimel allapoole veorulli, muutes selle mugavamaks kui ülespoole puhumise meetod. See võimaldab ka suuremat tootmisliini kiirust ja suuremat toodangut. Kuid kogu mulli toetab tahkumata plastisegment, mistõttu see võib paksemate kilede tootmisel või suure tõmbejõu korral puruneda, eriti suurema tihedusega plastide puhul. Ekstruuder tuleb paigaldada kõrgele tööplatvormile, mis suurendab paigalduskulusid ja tekitab ebamugavusi. Tänu veesärgiga kiirele jahutamisele sobib see meetod madala sulamisviskoossusega ja kõrge kristallilisusega vaikudele (nt PP vaik) ning seda saab kasutada väga läbipaistvate pakkekilede tootmiseks.

 

 

Puhutud kile tootmismeetodite hulgas on kõige sagedamini kasutatav tasapinnaline ekstrusioon ülespoole puhumismeetod. Järgnevalt kirjeldatakse selle meetodi tootmistoiminguid, nagu on näidatud joonisel 1-18.

 

 

1. Küte: Kuumutage ekstruuderit ja stantsipead soojendite abil vajaliku temperatuurini ja hoidke temperatuuri teatud aja jooksul.

2.Söötmine ja väljapressimine: Kui ekstruuder ja stantsipea vastavad isolatsiooninõuetele, käivitage ekstruuder ja lisage punkrisse väike kogus plasti (pulbrit või graanuleid). Esialgu pöörleb kruvi väikese kiirusega. Pärast seda, kui sulamaterjal läbib matriitsipea ja on pumbatud mulliks, suurendage järk-järgult kruvi kiirust, täitke punker ja jälgige, kas mulli ümbritsev ekstrusioonimaht on ühtlane. Kui mull on viltu või ebaühtlase paksusega, reguleerige ümbritsevat temperatuuri ja vahe laiust. Kiirema tühjenemisega piirkondades alandage temperatuuri ja keerake kruvid kinni; vastupidi, tõstke temperatuuri ja keerake kruvid lahti.

3.Tõstmine: Koguge stantsipeast väljuv sulamaterjal kokku, tõstke see üles ja sisestage adhesiooni vältimiseks väike kogus õhku.

4.Söötmisrullid: Sisestage tõstetud mull niprullidesse, mis suruvad mulli kokkuvolditud kileks. Seejärel juhitakse kile juhtrullikute kaudu kerimisseadmesse.

5. Inflatsioon: pärast mulli rullidesse söötmist täitke see õhuga ning reguleerige veojõudu ja{0}}puhumissuhet, et kile voltimislaius ja paksus vastaksid nõuetele. Kuna mulli õhk on tihendatud nipprullikutega, pääseb see vaevu välja, säilitades mullis püsiva rõhu.

6. Reguleerimine: Kile paksuse tolerantsi saab korrigeerida stantsi vahe, jahutusrõnga asendi, õhuhulga ja veojõu reguleerimisega. Kile laiuse tolerantsi reguleeritakse peamiselt täitesuuruse reguleerimisega.

 

 

1. Vormimistemperatuur

Temperatuuri kontroll on puhutud kile protsessis kriitilise tähtsusega, mõjutades otseselt toote kvaliteeti. Kuuma{1}}tundlike plastide (nt PVC) puhul on täpne temperatuuri reguleerimine ülioluline ning küttetemperatuuri ja -aja õige koordineerimine on ülioluline.

Töötlemistemperatuur on seatud optimaalse sulamisviskoossuse saavutamiseks voolavas olekus, tagades kvalifitseeritud tooted. Erinevad toorained nõuavad erinevat temperatuuri; sama materjali puhul nõuavad erinevad kilepaksused erinevat töötlemistemperatuuri; ja isegi sama materjali ja paksuse korral võivad erinevad ekstruuderid vajada erinevaid temperatuure. Õhemad kiled nõuavad paremat sulamisvoolu, seega sama materjali puhul vajab 20 μm kile palju kõrgemat kuumutustemperatuuri kui 80 μm kile.

 

Temperatuuri reguleerimise võib jagada kaheks meetodiks: üks tõstab järk-järgult temperatuuri etteandeosast matriitsini, teine ​​hoiab etteandesektsiooni temperatuuri madalal, tõstab järsult temperatuuri survesektsioonis (kontrollitakse materjali optimaalsel plastifitseerimistemperatuuril) ja vähendab seda doseerimissektsioonis, et säilitada sula olekut. Matriitsi temperatuur peaks hoidma materjali voolavas olekus ja võib olla sama või 10–20 kraadi madalam kui tünni lõpptemperatuur, olenevalt kruvi pikkuse - ja -läbimõõdu suhtest.

 

Kuuma{0}}tundlike plastide (nt PVC) puhul peaks silindri temperatuur olema madalam kui stantsipea temperatuur, et vältida tünni ülekuumenemist ja lagunemist. Plastide (nt PE ja PP) puhul, mis on vähem altid ülekuumenemisele, võib stantsipea temperatuur olla silindri temperatuurist madalam, aidates mullide jahutamisel ja stabiliseerumisel kaasa, parandades seega kile kvaliteeti.

 

Temperatuuri reguleerimine on keeruline ja nõuab põhjalikku arusaamist materjali omadustest ja töötlemistingimustest, et optimeerida küttetemperatuure. Tavaliselt kasutatavate puhutud kilede ekstrusioonitemperatuuri reguleerimisvahemikud on näidatud tabelis 1-5.

 

Tabel 1-5 Tavaliselt kasutatavate puhutud kilede ekstrusioonitemperatuuri reguleerimisvahemikud

 

Filmi tüüp			Tünni temperatuur / kraad		Pistiku temperatuur / kraad		Survepea temperatuur / kraad
PVC (pulber)	Suur{0}}puhumine	160 - 175 170 - 185		170 - 180 180 - 190		185 - 190 190 - 195
PE PP			130 - 160 190 - 250		160 - 170 240 - 250		150 - 160 230 - 240
Komposiitkile	PE PP	120 - 170 180 - 210		210 - 220 210 - 220		200 200

Tünni ja stantsipea kuumutustemperatuurid mõjutavad oluliselt vormimis- ja kileomadusi. Liiga kõrged temperatuurid võivad muuta kile rabedaks, vähendades eriti pikisuunalist tõmbetugevust. Kõrged temperatuurid võivad põhjustada ka perioodilisi põiki vibratsioonilaineid mullides. Kui temperatuur on liiga madal, ei pruugi vaiku täielikult seguneda ja plastifitseerida, mille tulemuseks on ebaregulaarne materjalivool, mis mõjutab ühtlast venivust, läiget ja läbipaistvust. Madalad töötlemistemperatuurid võivad põhjustada ka "kalasilmasid" kile pinnal, kus kristallpunkte ümbritsevad aastarõngas{4}}taolised mustrid, mille ümber on õhem kile. Lisaks vähendavad madalad temperatuurid kile pikenemist purunemisel ja löögitugevust.

 

2. Löömissuhe-

Puhumissuhe{0}}ei määra mitte ainult kile voltimislaiust, vaid mõjutab ka mitmesuguseid kile omadusi. Seetõttu tuleks puhumissuhte-valikul arvestada nii voltimise laiust kui ka jõudlust. Puhumissuhet piiravad ka plasti omadused (nt molekulmass, kristallilisus, sulamispinge). Tabelis 1-6 on toodud võrdluseks optimaalsed puhumissuhte vahemikud erinevat tüüpi kilede ja rakenduste jaoks.

 

Tabel 1-6 optimaalse õhkimissuhte vahemikku erinevate filmide jaoks

Filmi tüüp	PVC	LDPE	LLDPE	HDPE (üliõhuke{0}})	PP	PA	Kahanev kile, veniv kile, klambrikile
Puhastamise-suhe	2.0~3.0	2.0~3.0	1.5~2.0	3.0~5.0	0.9~1.5	1.0~1.5	2.0~5.0

 

Suurem puhumissuhe-parandab kile optilisi omadusi, kuna sulavaigu ebakorrapärane materjalivool võib ulatuda piki- ja põikisuunas, muutes kile siledamaks. Löögi-suhtarvu suurendamine suurendab ka löögitugevust, põikisuunalist tõmbetugevust ja põiki rebimistugevust, samas kui pikisuunaline tõmbetugevus ja rebimistugevus vähenevad suhteliselt. Mõlemad suunalised rebimistugevused stabiliseeruvad, kui puhumissuhe -üle 3. Pikisuunaline pikenemine väheneb puhumissuhte suurenemisega, samas kui põikpikenemine jääb suhteliselt stabiilseks, suurenedes ainult siis, kui stantsi rõngakujuline vahe laieneb.

 

3. Veojõu suhe

Kui veojõudu suurendatakse (suurem veojõu suhe), ei saa matriitsist väljuv ebaregulaarne materjalivool enne jahutamist ja tahkumist täielikult lõdvestuda, mille tulemuseks on halvad optilised omadused. Isegi ekstrusioonikiiruse suurendamine ei saa vältida kile läbipaistvuse vähenemist. Konstantse ekstrusioonikiiruse korral rikub veojõu suurendamine piki- ja põikitugevuse tasakaalu, suurendades pikisuunalist tugevust, vähendades samal ajal põikisuunalist tugevust.

 

Löömissuhe-ja veojõu suhe tähistavad vastavalt põikpaisumise ja pikisuunalise venituse kordajaid. Kui mõlemat suurendatakse, väheneb kile paksus, samal ajal kui voldi laius suureneb, ja vastupidi. Seega on puhumissuhe ja veojõu suhe kriitilised parameetrid, mis määravad filmi lõplikud mõõtmed ja omadused.

 

4. Kile jahutus

Jahutus on puhutud kile tootmisel kriitilise tähtsusega ja jahutusaste mõjutab oluliselt toote kvaliteeti. Mulli liikumisaeg matriitsist veorullikuteni on üldjuhul üle 1 minuti (mitte üle 2,5 minuti). Selle lühikese aja jooksul tuleb mull maha jahutada ja tahkuda; vastasel juhul võib mull veorullikute survel kokku kleepuda, mõjutades kile kvaliteeti.

 

Jahutuskiirus puhumise ajal mõjutab mulli kuju, nagu on näidatud joonisel 1-19. Joonisel 1-19a on näidatud aeglasema jahutuskiirusega mulli kuju. Tegelikus tootmises tekib see kuju siis, kui jahutusrõngas on madalamal, õhuhulk on väike ja õhutemperatuur jahutusrõngas ei ole väga madal. Joonisel fig 1-19b on näidatud mulli kuju, kui kile jahutatakse kohe pärast stantsipeast lahkumist. Tegelikus tootmises tekib see kuju siis, kui jahutusrõngas on madal, õhuhulk on suur ja õhutemperatuur väga madal. Joonisel fig 1-19c on näidatud mulli kuju, kui kile jahutatakse kiiresti teatud kaugusel stantsipeast. Tegelikus tootmises tekib see kuju siis, kui jahutusrõngas on kõrgemal, õhuhulk on suur ja õhutemperatuur väga madal.

 

 

 

Levinud ebanormaalsed nähtused, nende põhjused ja lahendused puhutud kile tootmisel on loetletud tabelis 1-7.

Tabel 1-7 Levinud ebanormaalsed nähtused, põhjused ja lahendused puhutud kile tootmisel

 

Ebanormaalne nähtus	Põhjused	Lahendused
Filmi raske veojõud	1. Matriitsipea temperatuur liiga kõrge või liiga madal 2. Suur paksuse varieeruvus ühel küljel 3. Määrdunud tooraine paljude põlemiskohtadega	1. Reguleerige stantsipea temperatuuri 2. Reguleerige kile paksust ühtluse tagamiseks 3. Vahetage tooraine välja, puhastage stantsipea ja kruvi
Filmi katkestus	1. Matriitsipea temperatuur liiga kõrge või liiga madal 2. Lisandid või lagunenud materjal sulatis 3. Blokeeritud filter või stants 4. Liigne veokiirus 5. Ebaühtlane kile paksus või liigne puhumissuhe{1}}	1. Reguleerige stantsipea temperatuuri 2. Puhastage stants või asendage vaik 3. Vahetage filter, puhastage matriit 4. Vähendage veojõu kiirust 5. Reguleerige kile paksust, vähendage-puhumissuhet
Viltus mull	1. Masina korpuse või stantsi temperatuur on liiga kõrge 2. Ühenduse temperatuur on liiga kõrge 3. Ebaühtlane kile paksus	1. Langetage masina korpuse või stantsi temperatuuri 2. Pistiku madalam temperatuur 3. Reguleerige kile paksus ühtlaseks
Ebaühtlane kile paksus	1. Ebaühtlane stantsivahe 2. Südamiku vormi deformatsioon 3. Ebaühtlane stantsipea temperatuur 4. Liigne puhumissuhe- 5. Ebaühtlane jahutus 6. Ebastabiilne suruõhk	1. Reguleerige stantsi vahet 2. Vahetage südamiku vorm 3. Kontrollige stantsipea kuumutusrõngast 4. Vähendage puhumissuhet- 5. Reguleerige jahutusõhu kogust ühtlaseks 6. Kontrollige õhukompressorit
Kile kortsumine	1. Ebaühtlane kile paksus, kortsud õhukestel kohtadel 2. Ebapiisav või ebaühtlane jahutus 3. Kalasabaplaadi või matriitsipeaga tõmberullikute vale joondamine 4. Liigne kalasabaplaadi nurk 5. Ebaühtlane veorulli rõhk 6. Ebaühtlane mähise pinge 7. Liigne puhumissuhe-, ebakorrapärane mulli kuju 8. Keskkonna õhu mõju	1. Reguleerige kile paksust ühtluse tagamiseks 2. Suurendage jahutust või vähendage tootmiskiirust 3. Õige keskjoone joondus 4. Vähenda kalasabaplaadi nurka 5. Reguleerige veorullid 6. Reguleerige kerimisrulle 7. Vähendage puhumissuhet-või vahetage matriit välja, reguleerige mulli kuju 8. Stabiliseerige keskkonna õhuvool
Halb läbipaistvus	1. Madal plastifitseerimistemperatuur 2. Ebapiisav külmutusjoone kõrgus 3. Liigne veokiirus 4. Väike puhumissuhe-	1. Suurendage vormimistemperatuuri 2. Tõstke külmutusjoone kõrgust 3. Vähendage veojõu kiirust 4. Suurendage puhumissuhet-
Kilepinna õitsemine	1. Masina korpuse või stantsi madal temperatuur 2. Kruvi liigne kiirus 3. Kruvi temperatuur liiga kõrge või liiga madal 4. Vale sõnastus	1. Suurendage masina korpuse või stantsi temperatuuri 2. Vähendage kruvi kiirust 3. Reguleerige kruviga jahutusaine voolu 4. Parandage koostist
Lisandid või põletuslaigud kile pinnal	1. Lisandid tooraines 2. Katkine filtriekraan 3. Vaigu lagunemine 4. Ebaühtlane segamine	1. Ekraani tooraine 2. Vahetage filtriekraan välja 3. Puhastage stantsipea 4. Sõtkumise ja plastifitseerimise protsessi range kontrollimine
Mullid kilepinnal	Märg tooraine	Kuiv tooraine
Augud või pisarad filmis	1. Lisandid tooraines 2. Blokeeritud või katkine filtriekraan 3. Liigne puhumissuhe- 4. Liigne veojõu suhe 5. Blokeeritud stants 6. Võõrkehad jahutusplaadil või rullidel kriimustavad kilet	1. Vahetage tooraine välja 2. Puhastage või vahetage filtri ekraan 3. Reguleerige puhumissuhet- 4. Vähendage veojõu suhet 5. Puhas stants 6. Puhastage kalasabaplaadi või juhtrulli pinnad
Vesimärgid või pilvisus filmipinnal	1. Ekstruuderi tünni madal temperatuur 2. Madal stantsi temperatuur 3. Kruvi liigne kiirus 4. Filtri ekraaniavad on liiga suured või ebapiisavad kihid 5. Vale tooraine valik	1. Tõstke tünni temperatuuri 2. Suurendage stantsi temperatuuri 3. Vähendage kruvi kiirust 4. Asendage peenema filtriekraaniga või lisage kihte 5. Valige sobiv tooraine
Kalasilmad või kõvad plokid kilepinnal	1. Ekstruuderi madal temperatuur 2. Saastumine teiste vaikudega 3. Tooraine madal sulamiskiirus 4. Kehv kruvi plastifitseerimine	1. Suurendage ekstrusiooni temperatuuri 2. Vahetage tooraine välja või eemaldage saastunud vaik 3. Kasutage sobivat toorainet 4. Vahetage kvalifitseeritud kruvi
Ilmsed õmblusjoonte jäljed	1. Liigne stantsi või konnektori temperatuur 2. Materjali lagunemine südamiku varda šundi juures	1. Madalam matriitsi või konnektori temperatuuri 2. Eemaldage südamikuvarras ja puhastage
Kleepuv kile (halb avamine)	1. Liigne vormimistemperatuur 2. Ebapiisav jahutus 3. Liigne veokiirus 4. Liigne niprulli surve 5. Vale koostis (ebapiisav avamisaine)	1. Madalam temperatuur, eriti stantsi temperatuur 2. Suurendage jahutust 3. Vähendage veojõu kiirust 4. Reguleerige niprulli rõhku 5. Suurendage avamisaine annust
Ebaühtlane mähis	1. Ebaühtlane kile paksus 2. Ebapiisav jahutus 3. Ebaühtlane kalasaba raami vahe 4. Veorulli vale joondamine 5. Õhk jääb kiletorusse, põhjustades kortse	1. Reguleerige kile paksust 2. Suurendage jahutust 3. Korrigeeri kalasaba raami vahe 4. Reguleerige veorulli kinnitusjõudu ühtluse tagamiseks 5. Eemaldage kortsude eemaldamiseks kinni jäänud õhk
Kilerulli ebaühtlased servad	1. Ebapiisav mähispinge põhjustab serva-ärajooksu 2. Tuim kile{1}}lõiketera 3. Ebaühtlane mähise pinge	1. Suurendage sobivalt mähise pinget 2. Asendage uue teraga 3. Kontrollige pinge juhtimissüsteemi