Plastikų ekstruzijos technologija
Šiuolaikinė plastikų pramonė sukėlė revoliuciją infrastruktūros plėtrą naudodamas pažangias vamzdžių gamybos technologijas. Tarp jų PVC išspaudimas yra vienas kritiškiausių procesų, šalia polietileno ir polipropileno vamzdžių gamybos. Keturių pagrindinių vamzdžių medžiagų formuluotės ir pagrindiniai proceso parametrai: polietilenas (PE), polipropilenas (PP), standi polivinilo chloridas (PVC) ir lankstus PVC.
Norint suprasti šiuos procesus, reikia ištirti tikslią temperatūros valdymą, slėgio specifikacijas ir medžiagų kompozicijas, kurios lemia galutinės produkto kokybę.
Polietilenas (PE)
Labai universali medžiaga, turinti puikų cheminį atsparumą ir lankstumą, idealiai tinka vandens ir dujų pasiskirstymui.
Apdorojimo tempas: 180–240 laipsnis
Slėgis: 150–300 bar
Polipropilenas (pp)
Dėl pranašesnio atsparumo temperatūrai jis puikiai tinka naudoti karšto vandens naudojimą ir pramoninius vamzdynus.
Apdorojimo temperatūra: 180–230 laipsnis
Slėgis: kintamasis
Tvirtas PVC
Didžiausias plastikinių vamzdžių gamybos segmentas, siūlantis puikų stiprumą ir ekonomiškumą.
Apdorojimo temperatūra: 165–190 laipsnis
Slėgis: iki 500 barų
Lankstus PVC
Įtraukia plastifikatorius, kad būtų padidintas lankstumas, naudojamas programose, kuriose reikia sulenkti.
Apdorojimo temperatūra: 150–170 laipsnių
Plastifikatorius: 25-50 PHR
Polietileno vamzdžių išspaudimo technologija
Išspaustų polietileno vamzdžių gamyba apima sudėtingą kelių parametrų valdymą. Aukšti - tankio polietileno (HDPE) vamzdžiams paprastai reikia perdirbti temperatūrą nuo 180–220 laipsnių tiekimo zonoje, palaipsniui didėjant iki 200–240 laipsnių štampo galvutėje. PVC ekstruzijos pramonė dažnai nurodo PE apdorojimą kaip etaloną, nors PE reikalauja skirtingų stabilizavimo paketų.
Standartinės HDPE vamzdžių formuluotės
| Komponentas | Procentinis diapazonas | Funkcija |
|---|---|---|
| Pagrindinė derva | 96.5-97.8% | Pagrindinis struktūrinis komponentas, užtikrinantis mechanines savybes |
| Anglies juodas „MasterBatch“ | 2.0-2.5% | UV apsauga ir atsparumas oro sąlygoms |
| Antioksidantai | 0.15-0.25% | Užkirsti |
| Apdorojimo priemonės | 0.05-0.10% | Pagerinkite lydalo srautą ir apdorojimą |
Apdorojimo parametrai
Sraigtinis greitis: 20–80 aps / min, atsižvelgiant į vamzdžio skersmenį
Išvesti
Apdorojimo langas: ± 15 laipsnis (platesnis nei PVC išspaudimas)
Melkio slėgis: 150–300 barų (mažesnė už PVC išspaudimą)
MDPE vamzdžių specifikacijos
Apdorojimo temperatūra: 170–210 laipsnis (šiek tiek mažesnis nei HDPE)
Sraigtiniai dizainai, kurių suspaudimo santykis yra 2,5: 1 iki 3,5: 1
Vis populiaresnis dujų paskirstymo programose
Puikus lankstumo ir stiprybės balansas
Polipropileno vamzdžių gamybos procesas
Polipropileno atsitiktinis kopolimeras (pp - r) vamzdžiai dominuoja karšto vandens naudojimuose dėl aukštesnio atsparumo temperatūrai. PP {- R išspaudimo procesui reikia tikslios temperatūros profilių: 180–190 laipsnio (tiekimo), 200–210 laipsnio (suspaudimo), 210–220 laipsnio (matavimo) ir 220–230 laipsnio (Die). Šios temperatūros viršija tipinius PVC ekstruzijos parametrus 30–40 laipsnių.
Kritinės pp - r vamzdžių formuluotės
98.2-99.0%
Pp - r bazinė derva
0.20-0.30%
Branduolių agentai
0.10-0.15%
Pirminiai antioksidantai
0.10-0.15%
Antriniai antioksidantai
0.30-0.50%
Rūgščių skiautininkai
Kristalizacija ir aušinimas
PP kristalizacijos elgsena daro didelę įtaką vamzdžių kokybei. Aušinimo greičiai turi išlaikyti 15–25 laipsnius per minutę per kristalizacijos zoną (110–130 laipsnių), kad būtų pasiektos optimalios mechaninės savybės. Skirtingai nuo PVC išspaudimo, PP vamzdžių gamybai reikia minimalių plastifikatorių pridėjimo, remiantis molekulinio svorio pasiskirstymo valdymu.
Tinkamas kristalizacijos kontrolė užtikrina matmenų stabilumą ir ilgą - terminą „Karšto vandens“ veikimas.
Gamybos greitis ir kokybės kontrolė
Gamybos greitis 32 mm pp - r Pipes pasiekia 8 - 12 metrų per minutę, naudojant 60 mm ekstruderį, kurio L/D santykis yra 33: 1. Nukrovimo įranga turi užtikrinti nuolatinį įtempimą 0,5–1,5 N/mm², kad būtų išvengta ovališkumo.
Maksimalus leidžiamas ovališkumas
2%
Standartinė nuoroda
DIN 8077
Tvirta PVC vamzdžių išspaudimo technologija
Tvirtas PVC išspaudimas yra didžiausias plastikinių vamzdžių gamybos segmentas visame pasaulyje. PVC ekstruzijos procesas reikalauja išskirtinio tikslumo formuluoti ir kontroliuoti temperatūrą dėl PVC šiluminio jautrumo. Paprastai perdirbimo temperatūra svyruoja nuo 165–175 laipsnių (pašaro) iki 180–190 laipsnių (št), o buvimo laikas yra kruopščiai kontroliuojamas, kad būtų išvengta skilimo.
Standartinės standžios PVC vamzdžių kompozicijos (100 dalių PVC dervos)
| Komponentas | Dalys per 100 | Funkcija |
|---|---|---|
| PVC derva (K-67) | 100 dalių | Bazinis polimeras, užtikrinantis struktūrinį vientisumą |
| Kalcis - cinko stabilizatorius | 2,5–3,5 dalys | Apsaugo nuo šiluminio skilimo apdorojimo metu |
| Kalcio karbonatas | 5-15 dalys | Užpildymas, siekiant sumažinti sąnaudas ir pagerinti matmenų stabilumą |
| Titano dioksidas | 0,5–1,5 dalys | UV stabilizatoriaus ir neskaidrumo teikėjas |
| Apdorojimo priemonės (akrilo) | 0,8–1,5 dalys | Pagerinti lydalo stiprumą ir apdorojimą |
| Išoriniai tepalai | 0,4–0,6 dalys | Užkirsti kelią sukibimui į apdorojimo įrangą |
| Vidiniai tepalai | 0,2–0,4 dalys | Sumažinkite vidinę trintį lydyme |
Ekstruderio konfigūracijos
Konteinerių kūrybinis namas
- Smith ir kt., 2023 m., Vinilo ir priedų technologijos žurnalas
Lankstus PVC vamzdžių gamyba
Lankstus PVC išspaudimas įveda plastifikatorius, kurie iš esmės keičia apdorojimo charakteristikas. Plastifikatorių lygiai svyruoja nuo 25 - 50 dalių šimtu dervų (PHR), kai Di - oktalato (DOP) alternatyvos, tokios kaip DINP ir DOTP, tampa standartinėmis. Dėl lanksčių vamzdžių PVC išspaudimo procesas veikia žemesnėje temperatūroje (150–170 laipsnių) dėl plastifikatoriaus sukeltos lydymosi taško depresijos.
Tipiškos lanksčios PVC kompozicijos
100
PVC derva (K-70)
Bazinis polimeras
2.0-3.0
Kalcis - cinko stabilizatorius
Apsaugo nuo šiluminio skilimo
10-20
Užpildymas (kalcio karbonatas)
Sumažina išlaidas ir pagerina savybes
35-45
Plastifikatorius (DOTP)
Suteikia lankstumo
3-5
Epoksiduotas sojų pupelių aliejus
Antrinis stabilizatorius ir plastifikatorius
0.5-2.0
Pigmentai
Pateikite spalvą
Ekstruderio reikalavimai
Vieno - varžto ekstruderis pakanka lanksčios PVC išspaudimo, o barjeriniai varžtai suteikia optimalų maišymą. Sraigtiniai dizainai Funkcijos suspaudimo santykiai yra 2,5: 1–3,5: 1, mažesni nei standūs PVC ekstruzijos reikalavimai.
Tipiškos varžtų specifikacijos
Aušinimo ir linijos greitis
Aušinimo reikalavimai lanksčiam PVC išspaudimui labai skiriasi nuo standžių vamzdžių. Vandens temperatūra palaiko 15–25 laipsnius, o vakuuminio dydžio rezervuarai veikia nuo –0,3 iki -0,6 baro. Padidėjęs plastifikatorių šilumos laidumas leidžia spartesnį linijos greitį.
Linijos greitis pagal vamzdžio skersmenį
Lanksčiojo PVC plastifikatorių palyginimas
| Plastifikatoriaus tipas | Efektyvumas plastifikavimas | Temperatūros atsparumas | Reguliavimo statusas | Bendros programos |
|---|---|---|---|---|
| Dop (di - oktyl ftalatas) | Puiku | Vidutinis | Apribota daugelyje regionų | Bendrasis tikslas, ne - maisto kontaktas |
| Dinp (di - isononil ftalate) | Labai gerai | Gerai | Priimta daugelyje regionų | Konstrukcija, vielos izoliacija |
| Dotp (di - octyl terephthalate) | Labai gerai | Puiku | Plačiai priimtas | Aukštas - temperatūros pritaikymas, kontaktas su maistu |
Kritiniai proceso valdymo parametrai
Temperatūros valdymas
Temperatūros valdymas visoms keturioms medžiagoms reikalauja sudėtingų valdymo sistemų. Šiuolaikinės PVC ekstruzijos linijos naudoja PID valdiklius, palaikančius ± 1 laipsnio tikslumą.
4-6 nepriklausomai kontroliuojamos šildymo zonos
Infraraudonųjų spindulių jutikliai tiesiogiai stebi lydymosi temperatūrą
Kritinis PVC išspaudimui ten, kur skilimas greitai viršija 200 laipsnių
Slėgio stebėjimas
Slėgio stebėjimas išspaudimo proceso metu suteikia esminį atsiliepimą apie kokybę. Lydymo slėgis prieš pertraukiklio plokštelę rodo medžiagos konsistenciją ir varžtų nusidėvėjimą.
PVC išspaudimui slėgis, viršijantis 500 juostų, siūlo formulavimo problemas
Slėgio svyravimai, viršijantys ± 5%, rodo šėrimo nelygumus
Tikras - laiko slėgio stebėjimas apsaugo nuo brangių defektų
Kokybės kontrolės sistemos
Pirmaujantys PVC ekstruzijos gamintojai nuolat įgyvendina statistinio proceso kontrolės (SPC) stebėjimo dimensijų nuokrypius.
Sienų storio kitimai turi išlikti ± 10% ISO 4065
Ultragarsinės matavimo sistemos nuskaityta 0,1 mm skiriamąja geba
Įgalina tikrąjį - laiko pakeitimus PVC išspaudimo metu
Kokybės kontrolės ir testavimo protokolai
Hidrostatinis slėgio bandymas
PVC išspaudimo procesui reikalingos išsamios kokybės užtikrinimo programos. Hidrostatinio slėgio bandymas patvirtina ilgą - terminų našumą, kai standūs PVC ekstruzijos produktai yra išbandyti 20 ir 60 laipsnių pagal ISO 1167.
PN10 įvertintų vamzdžių bandymo slėgis
1 valandos testas: 42 MPA
100 valandų testas: 35 MPa
1000 valandų testas: 25 MPa
Atsparumo poveikiui bandymas
Atsparumo poveikiui testavimas išskiria medžiagų pažymius. Tvirti PVC ekstruzijos produktai atlieka kritusių svorio smūgio bandymus (ISO 3127), kurių pravažiavimo greitis viršija 90% 0 laipsnio.
Matmenų stabilumo vertinimas
Šildymas iki 150 laipsnių (PE/PP) arba 100 laipsnių (PVC) nurodytam laikotarpiui
Išilginis grįžimas neturi viršyti 3% slėgio vamzdžiams
TIR (tikrasis poveikis) kokybės PVC turėtų pasiekti<10% failure
Bendrieji defektų trikčių šalinimas
- Sureguliuokite štampo tarpą
- Padidinti apdorojimo priemones
- Optimizuokite temperatūros profilį
- Patikrinkite ir padidinkite lydymosi slėgį
- Pagerinti džiovinimo procesą
- Užtikrinkite tinkamą vakuuminį ventiliaciją (25-50 MBAR)
- Išlaikykite tikslų vakuumo valdymą (± 0,02 bar)
- Užtikrinkite aušinimo vandens temperatūros vienodumą (± 1 laipsnis)
- Patikrinkite vilkimą - išjungimo įtempimo ir išlyginimo
Išplėstinės ekstruzijos technologijos
Multi - sluoksnio koeficientas
Multi - sluoksnio koeficientas išplečia programų galimybes už tradicinio singlo - sluoksnio PVC išspaudimo. Trys - sluoksnio vamzdžiai turi perdirbtų medžiagų šerdies sluoksnius, sumažindami išlaidas išlaikant našumą.
PVC ekstruzijos procesas gerai pritaikomas kartu su kaklaraiščio sluoksniais, užtikrinančiais, kad tarpsluoksnio adhezija viršija 15 N/cm
Barjeriniai sluoksniai gali būti įtraukti į padidėjusį cheminį atsparumą
Leidžia optimizuoti medžiagų savybes skirtinguose sluoksniuose
Tipiškos konfigūracijos: 3, 5 arba 7 sluoksniai, atsižvelgiant į taikymo reikalavimus
Putos - Core PVC išspaudimas
Putos - Core PVC ekstruzija sumažina medžiagų suvartojimą 15–25%, išlaikant žiedo standumą.
Cheminiai putplasčio agentai (azodikarbonamidas) skilista esant PVC ekstruzijos temperatūrai
Sukuria uždarytas - ląstelių struktūras, kurių tankis yra 0,7–0,9 g/cm³
Išoriniai kietieji sluoksniai (15-20% sienos storio) suteikia sklandų paviršių
Puikios izoliacijos savybės, palyginti su kietų vamzdžiais
- linijų apdorojimo technologijose
Aplinkosaugos sumetimai
Perdirbimo praktika
Tvari PVC išspaudimo praktika apima perdirbtą turinį ir energijos atkūrimą. Post - vartotojo PVC perdirbimas PVC ekstruzijoje pasiekia 30 - 40% ne slėgio programose.
Išteklių išsaugojimas
PVC ekstruzijos gamintojai vis labiau priima uždarytus - kilpų aušinimo sistemas, mažinančias vandens suvartojimą 90%. Energijos atkūrimas iš atliekų srautų užfiksuoja 15-20 mJ/kg.
Eco - draugiškos formuluotės
Švinas - Laisvos stabilizavimo sistemos dominuoja šiuolaikinėse PVC ekstruzijos formuluotėse. Kalcis - cinko sistemos suteikia lygiavertį šiluminį stabilumą, naudojant patobulintus aplinkos profilius.
Tvarumo tikslai
30-40%
Skelbimas - Consumer PVC perdirbimo greitis
90%
Vandens suvartojimo sumažinimas
15-20%
Energijos taupymas su šiuolaikiškais diskais
2025
Tikslas visiškam švino pašalinimui