Теория и практика экструзии полимеров

ВЛИЯНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ЭКСТРУЗИОННО-РАЗДУВНОГО ФОРМОВАНИЯ НА КАЧЕСТВО ИЗДЕЛИЙ

Температурные режимы формования и охлаждения. Параметры получения объемных изделий могут колебаться в широких пре­делах в зависимости от типа и марок исходного сырья, коиструк - швных особенностей оборудования (в первую очередь, парамет­ров шнека экструдера, головки и системы охлаждения заготов­ки), геометрической конфигурации, размеров и толщины стенки изделия и т. д. Поэтому можно указать лишь усредненные тем­пературные режимы переработки, которые могут служить отправ­ными данными при технологической наладке агрегатов (табл. 6.1) 127, 281.

I а б д и и а 6.1. Ориентировочные температурные режимы получения выданных

и (делий

Тип

НО

Индекс

Температуры расплава по зонам. °С

Давление

Вместимость изделий, дм3

текучести.

экс трудера

головки

воздуха.

г/10 мин

/

2

4

1

2

МПа

иэвд

Ок. 0,5

140

140

150

150

160

165

0,20—0.25

0,5—5,0

>2.0

120

125

130

130

130

135

0.15—0.20

0.05—0.5

ПЭНД

Ок. 0,5

150

160

170

170

180

185

0,35—0.40

30—200

>2.0

140

155

165

165

170

170

0.20—0.30

©

1

О

IIII

0.2—0.5

190

200

215

215

225

235

0.30—0.35

10—50

CJ

т

г-

О

180

190

200

200

210

215

0.20—0.30

1—2

Температурные режимы переработки одного и того же обратим полиолефинов могут существенно изменяться в зависимости oi основных параметров экструзионной машины. Сказанное мял им трируется, например, приводимыми ниже данными по nepcpaOoi ке ПЭНД в высококачественные изделия одного и того же типа « помощью двух агрегатов на базе экструдеров со шнеками различ ной конструкции (55):

Диа­

Длина

Температура по зонам

Температура

Часгота

Данлсшн-

метр

шнека

экструдера, С

но зонам го­

вращения

вочдучи

шнека

ловки, °С

шнека.

МПа

П, мм

1

2

4

1

2

мни 1

50

15/Т

150

160

165

175

180

165

35

0.40

45

201)

185

195

200

200

195

185

70

0.35 ,

Относительно высокие температуры по зонам экструдером и этом примере объясняются, по-видимому, применением шнекой сравнительно небольшой длины (L/D равно 15 и 20). В больший стве современных выдувных агрегатов используют экструдеры со шнеками, L/D которых равно 20—25 (и даже 30), степень сжатия в пределах 3 : 1+4 : 1 (для ПП предпочтительно 4 : 1) и постоянным шаг винтовой нарезки (обычно равный наружному диаметру шне ка). Шнек должен обеспечивать плавное возрастание давлении массы и выход экструдата без пульсаций во избежание колебаний толщины стенки и массы формуемых изделий. Как правило, к по догреву или охлаждению внутренней полости шнека при экстру­зии заготовок из ПО не прибегают.

Другим важным параметром является температура формы. I г конструкция должна предусматривать возможность интенсивною охлаждения изделия, особенно в зоне горловины и дна. Охлаждс ние обеспечивают циркуляцией жидкого теплоносителя в каналах форм. Удовлетворительного охлаждения изделий можно добиться при использовании воды с температурой не более 20X2 (предпоч­тительно 4—12 °С). Применение хладагентов с температурой ниже (ГС приводит к сильной конденсации влаги на поверхностях полуформ и даже к их обледенению. Хороших результатов дости­гают при разделении общего охлаждающего потока воды на от­дельные (зональные) рукава, направляемые к дорну головки, гор ловине, корпусу и дну полости формы. При автономном термо - статировании таких потоков обеспечиваются оптимальные температурные режимы охлаждения.

Для получения изделий из полиолефинов с хорошими эксплуа­тационными свойствами выдувные формы не должны быть холод­ными. Гак, для ПЭНД наилучшие показатели качества достига­ются при температурах форм около 55—60^С. Однако это справсл - шио лишь в рамках теоретических оценок, так как приводит к не­приемлемой для промышленной практики длительности стадии и ыждения и общего цикла формования. Поэтому обычно рабо - I. HOI при гораздо более низких температурах форм, чтобы сокра­ти, до минимума время охлаждения изделия.

При изготовлении крупногабаритных (толстостенных) изделий форма не должна охлаждаться резко, и часто цель термостатирова - мич <|юрмы сводится к уменьшению скорости охлаждения матери­ей Этого достигают применением в качестве теплоносителя воды и ли масла, нагретых до 40—60 °С, а иногда использованием элект­ронагревателей.

( увеличением параметра 6„ (толщина стенки изделия) время оч ыждения увеличивается. При слишком низкой температуре формы в материале возникают значительные термические напря­жения, которые могут быть причиной повышенной хрупкости из - ic шй. Это особенно опасно для толстостенных изделий из поли­пропилена (ПП). Резкое охлаждение приводит к образованию в поверхностных слоях мелкосферолитных структур, в то время как сердцевинные слои содержат сферолиты больших размеров, дос - I тающих иногда 200—350 мкм.

Медленнее охлаждаются те части объемных изделий, которые примыкают к горловине и дну, где происходит сваривание заго - говки. Так как горлышко раздувается значительно меньше, чем корпус, а дно практически совсем не раздувается, то толщина ма - и риала в этих зонах всегда оказывается больше, чем в стенках. Поэтому температурный режим и продолжительность охлаждения юлжны выбираться по одному из наиболее толстых участков про­екта. Тепло, сохранившееся в материале горловины, может при­водить к ее «осадке», деформированию и даже к слипанию изле­ти, сбрасываемых в сборник готовой продукции.

Время охлаждения зависит не только от толщины стенки, тем­пературы расплава и формы, но и от давления воздуха, подаваемо - ю на выдувание (см. ниже). Повышение давления раздува улучша - ei контакт материала со стенками формы и, следовательно, спо­собствует возрастанию коэффициента теплопередачи в системе полимер—металл. Аналогичный положительный эффект дает по­вышение плотности полимера. Переход от ПЭВД к ПЭНД сокра­щает длительность охлаждения изделия до температуры, при ко - трой оно может удаляться из формы без опасности повреждения.

Температурные условия формования оказывают также замет­ное влияние на внешний вид и качество поверхности изделий. Повышение температуры экструзии способствует улучшению по­верхностного глянца и снижению шероховатости, однако сопро­вождается возрастанием разнотолшинности стенок (вследствие вытягивании заготовки) и удлинением цикла формования (в пер­вую очередь, за счет времени охлаждения изделия). На практике приходится устанавливать наиболее целесообразную температуру

экструзии с учетом как внешнего вила изделий, так и прои июли тельности агрегата.

Температура материала влияет также на прочность сварною шва на горловине и донышке изделия. Повышение темпераiурм экструзии ослабляет шов, причем эта тенденция выражена сип. нее всего для ПП, что, по-видимому, связано с интенсификации! термоокислительной деструкции полимера в зоне сварки.

Давление раздува. Давление воздуха при формовании изделии из ПО может варьироваться в пределах от 0,15 МПа для ПЭВД и» 0,7 МПа для ПП. Повышение давления раздув;» до 0,5—0,6 N1IU способствует сокращению времени охлаждения и повышении! производительности агрегатов. Однако дальнейшее увеличен)!# давления воздуха оказывается бесполезным |8|. Как правило, но вышение давления раздува увеличивает прочность сварных твои и улучшает внешний вид изделий. Изготовление объемных изделии из полиолефинов относительно большой емкости (4 дм3 и более)# тонкими стенками (0,6—1 мм) требует быстрого повышения дли ления внутри заготовки, что возможно при использовании подан» щих каналов с большой пропускной способностью |29|.

Подача воздуха с высокой скоростью обеспечивает компепен цию усадки полиолефинов. При этом скорость повышения давле­ния при формовании изделий из ПП должна быть несколько мет. шей, чем для линейного ПЭ. Это объясняется тем, что вязкое п. расплава ПП при температурах формования, как правило, ниже, чем у ПЭ, и слишком большое давление раздува может быть при чиной разрыва заготовок. Кроме того, усадка ПП при охлаждении также меньше, чем усадка линейного ПЭ (для ПП она составляй 1—2,5 %, а для линейного ПЭ — 2—5 % |29)). Давление воздуха при раздувании мелких изделий из ПП задается обычно равным 0,2.у •» 0,28 МПа, а при раздувании крупногабаритных и толстостенных изделий — 0,30—0,35 МПа. При изготовлении тары из ПЭНД это» параметр возрастает соответственно до 0,3—0,4 М11а.

Усадка полиолефинов. Усадка приводит к тому, что размеры из делий практически не совпадают с соответствующими размерами полостей выдувных форм. В порядке возрастания усадки (и разлп чия в геометрических параметрах изделий и форм) ПО можно рас­положить в следующий ряд: ПЭВД—ПП —ПЭНД. Основная при чина усадки материала — релаксация упругих деформаций, имев­ших место при вытягивании (продольная усадка) и раздуве заготовки (поперечная или радиальная усадка). Заранее оценить величину и характер усадки при охлаждении выдувных изделий (особенно сложной конфигурации) трудно, поэтому размеры усадки определяют эмпирически, при различных режимах перера­ботки. На величину усадки влияют технологические режимы про цесса (в первую очередь температура головки и формы, коэффици­ент раздува), плотность перерабатываемого термопласта, конфигу­рация и размеры изделия. С увеличением плотности материала ■пачка изделий возрастает из-за высокой степени кристалличнос- III полимера. Усадка растет также при повышении коэффициента |м шува, так как при этом возрастают остаточные напряжения в и шел и и.

Характер влияния температуры формы на усадку сложен. С од­ним стороны, понижение температуры формы приводит к «замо­раживанию» внутренних напряжений в материале, что является причиной высокой усадки, но с другой стороны, более резкое ох­меление способствует тому, что изделие быстрее приобретает прочность, жесткость и формоустойчивость, затрудняющие реа - III шпик» усадки. Практика показывает, что более важным оказы­ваемся второй фактор: при снижении температуры формы в боль­шинстве случаев усадка выдувных изделий из полиолефинов уменьшается.

Удаление воздуха из полости форм. Этот фактор оказывает суше - ||ценное влияние на качество поверхности изделий. Воздушные включения (пузыри) не приводят при раздувном формовании по - шюлефинов к появлению нагара («прожогов»), как это может иметь место, например, при литье под давлением, однако поверх - IIIк:гь изделий становится неровной и плохо воспринимает печать. Мри недостаточной эффективности системы удаления воздуха из н|и)странства между наружной стенкой заготовки и полостью фор­мы на поверхности изделия появляются продольные полосы. Кро­ме того, наличие остаточного воздуха вызывает в местах его скоп - 1сния плохое прилегание материала к форме и ухудшение условий охлаждения. Следствием этого становятся локальные утончения 11снки изделия, так как недостаточно охлажденный материал сильней растягивается («плывет») при раздуве. Улучшение усло­вий удаления воздуха достигается огрублением поверхности фор­мы. например в результате пескоструйной обработки. Если этого мероприятия недостаточно, то в застойных (тупиковых) зонах форм просверливают отверстия-«воздушники* глубиной около 3 мм и шаметром около 0,4 мм |29| или выполняют фрезерованием кольцевые канавки длиной 8—15 мм и глубиной 0,05—0,075 мм. Наличие подобных «выпоров» существенно улучшает глянец по­верхности изделий.

Теория и практика экструзии полимеров

Причины перейти на инженерные пластики

За последние десятилетия появилось множество полимерных материалов. Физические, механические свойства ряда из них настолько хороши, что они активно используются как альтернатива металлу. Особым спросом пользуются так называемые инженерные пластики. Полипропилен, …

СИСТЕМЫ ОХЛАЖДЕНИЯ РУКАВНЫХ ПЛЕНОК

Системы охлаждения экструзионных агрегатов для производ­ства рукавных пленок должны обеспечивать: — заданную интенсивность охлаждения с целыо получения ка­чественного изделия при заданной производительности экструдера; — заданную структуру пленки; — равномерность охлаждения …

РАСЧЕТ ПРОЦЕССА НАМОТКИ ПЛЕНКИ

При расчете процесса намотки пленки задают длину полотна или массу готового продукта. Если расчет рулона проводят по мас­се, то часто бывает необходимо исходя из диаметра рулона оце­нить толщину намотанной пленки. …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Партнеры МСД

Контакты для заказов оборудования:

Внимание! На этом сайте большинство материалов - техническая литература в помощь предпринимателю. Так же большинство производственного оборудования сегодня не актуально. Уточнить можно по почте: Эл. почта: msd@msd.com.ua

+38 050 512 1194 Александр
- телефон для консультаций и заказов спец.оборудования, дробилок, уловителей, дражираторов, гереторных насосов и инженерных решений.