Kérdéseid vannak az extrudálással kapcsolatban, és Allan Griff tudja a válaszokat. Amije azonban nem volt a PlasticsToday által a közelmúltban rendezett, az extrudálás legfontosabb alapelveiről szóló webináriumon, az az idő. Több tucatnyi kérdés érkezett a résztvevők részéről, és csak néhányra tudott válaszolni az élő kérdésekre rendelkezésre álló idő alatt. A webcast elején tett ígéretének megfelelően azonban e-mailben válaszolt a sorban maradt megválaszolatlan kérdésekre. Úgy gondoltuk, hogy az extrudálási ágazatban dolgozóknak is hasznára válhat ez a levélváltás, ezért itt megosztjuk.
Apropó, ha lemaradt a webináriumról, még mindig meghallgathatja igény szerint, ingyenesen. Egyszerűen kattintson ide, dőljön hátra és élvezze!
És most térjünk át a technikára.
K: Le tudná írni a vizuális hibák, például a fekete foltok vagy zselék leggyakoribb forrásait, és mit lehet tenni ezek kezelésére?
A: A degradáció a fej és a szerszám lassan mozgó területein történik, különösen, ha a szerszámot hosszú ideig tele és forrón hagyják. A kevésbé hőstabil (kevesebb antioxidáns) gyanta hamarabb lebomlik. A hőstabilitás vizsgálható, de ritkán része a beszerzési specifikációnak. Csökken, ha a keverékben jelentős mennyiségű őrleményt használnak, de több antioxidáns adható hozzá koncentrátumként, mint a színezőanyagok.
A külső peremszéleken lévő csorgás is okozhatja, különösen a fúvott fóliánál, ahol a szerszám felfelé extrudál és a felület vízszintes. A folyamat segédanyagok és a kilépő vonalra irányított levegő csökkenti a nyálképződést.
A szennyezett etetőanyagba szinte bármi kerülhet, de sok minden fennakadhat a szitákon, az alkalmazott hálótól függően. A nagyon finom szűréshez szinterezett fémszálas szitákat használnak. A szűrés segít mindenen, ami a csigából kijön, de azon nem, ami a szerszámban képződik.
A valódi gélek a túlhevített reakció korai szakaszában lévő térhálósodott polimerek – tiszta, ha a termék tiszta, de esetleg megsárgult, és oldhatatlan olyan oldószerekben, amelyek feloldják a nem reagált polimert. Bárhol kialakulhatnak, akár a csavarban is, és átjuthatnak a rostákon, ahol gél “záporokra” bomolhatnak.”
K: Van-e szabály a helyes szakítólemez kiszámítására, ha 3000 PSI-t futtatok?
A: Ez a gép biztonsági határaitól és a leállás következményeitől függ. Minden kereskedelmi szempontból felelős extruder könnyedén kibírja a 3000 psi-t. Győződjön meg róla, hogy a szerszám és a fej is elviseli a várható nyomást, de a maximális nyomás a csavarcsúcsnál (ahol a nyomásmérőnek lennie kell, a sziták mögött) vagy néha hátrébb a hordóban. A nyomásmérő riasztása fontos, és megelőzheti a felesleges leállásokat. Lehet, hogy 4500-ra állítson be riasztást, de tegyen be egy lemezt 5000-re vagy még többre.
K: Mi a véleménye a regrind anyag felhasználásáról?
A: Annyit használjon, amennyit csak tud anélkül, hogy elveszítené az eladást vagy a vevőt. Tesztelje a konzisztencia és a minimális romlás biztosítása érdekében, de ne várjon szigorú színhűséget. Tartsa tisztán, hogy elkerülje a szennyeződést és a termékben lévő feszültségkoncentrátorokat. Ha kívülről vásárol, vásároljon bölcsen, hogy alacsony árakat és minimális hőstabilitásvesztést érjen el.
K: Tudna nyilatkozni a regrind részecskék méretének a szűz gyantához viszonyított hatásáról a teljes folyamatra és a kapott minőségre?
A: Ha nem egyenletes és hasonló, akkor lehetnek több regrind tartományok (jobban elszíneződött, esetleg gyengébb) és szűz tartományok. Ha előkevert, akkor a sűrűbb szűz leülepedhet az aljára és szintén ilyen egyenlőtlenséget okozhat. Ha a regrind termikusan nem károsodott (minimális antioxidáns fogyott el), akkor ez nem biztos, hogy nagy különbséget jelent. Minden részecskének lényegesen kisebbnek kell lennie, mint a csatornamélység a betáplálási zónában. A legjobb, ha két külön adagolót használunk, amelyeket a kívánt arányokra állítunk be.
K: Vannak különböző csiga (állás) kialakítások a különböző műanyagokhoz?
A: Nem, a legtöbb állás vagy szögletes (17,6˚), vagy speciális okokból, például egy akadályszelvényben vagy könnyű, bolyhos adagoláshoz megváltoztatott.
K: Tudna nyilatkozni az extrudált lemezen végzett olvadékáramlási vizsgálatok hasznosságáról, a másodlagos (pl.,
A: Ha a nyersanyagot is megvizsgálta, akkor láthatja, hogy a feldolgozási lépés során mennyire, vagy egyáltalán mennyire romlott az anyag. Az oldat viszkozitása is megmutatja ezt PVC, PET és néhány más anyag esetében.
K: Hogyan ellenőrzi a különböző polimerek keverését?
A: Nagyon nagy kérdés: Néhány kulcsszó: a csiga kialakítása, a csiga járatának kopása (néha segít), statikus keverők, szorosabb vagy nyitottabb szűrőcsomag, a csigagyökér hőmérsékletének szabályozása, a szerszám ellenállása és az alapanyagnál sokkal nagyobb áramlású koncentrátumhordozók kiválasztása.
K: Hogyan befolyásolja a nedvességtartalom (vagy az anyag szárítása a feldolgozás előtt) az extrudálási folyamatot és a kapott extrudált terméket?
A: Ez a polimertől és az adalékanyagoktól függ. A legtöbb adalékpolimer (PE, PP, PS, PVC) nem szívja magába a nedvességet, de adalékanyagaik, mint például a töltőanyagok és pigmentek, igen. Ilyen esetekben minden, ami meghaladja a 0,1 tömegszázalék H2O-t, felforr, amikor elhagyja a szerszámot, és pöttyös vonalakat vagy buborékokat hoz létre az extrudált felületen. Ez a nedvességmennyiség eltávolítható egy szellőzőnyíláson keresztül vagy egy forrólevegős szárítóval, amelyet a legjobb az extruderre vagy közvetlenül az extruderre szerelni. Néhány kiegészítő polimer, nevezetesen az ABS és az akril, több mint 0,1% nedvességet vesz fel, különösen a párás területeken. Ezekben az esetekben agresszívebb szárításra lehet szükség, például páramentesítő szárítóra vagy néha dupla szellőzőre. A kondenzációs polimerek (PET, PC és a nejlonok) esetében a víz a polimerizációs reakció során távozik, és olvadási hőmérsékleten a víz megtámadja és felbontja a kötést, ahonnan származik. A termék ilyenkor gyengébb szakító- és ütésállóságú, de nem kevésbé merev. Ezeket a polimereket sokkal alacsonyabb szintre kell szárítani (0,01% vagy kevesebb); a páramentesítő szárítók gyakoriak, de néha egy szellőző is elegendő, ha az extrudálás elég gyors (alacsonyabb tartózkodási idő az olvadékhőmérsékleten) ahhoz, hogy ez a degradáció elviselhető szintre csökkenjen.
K: Mi a legjobb technika az olvadék hőmérsékletének mérésére, és melyek a leggyakoribb buktatók, amelyek befolyásolják a hőmérséklet-leolvasás megbízhatóságát?
A: Külön olvadékhőmérséklet-szonda a fejben, lehetőleg jóval a rosták és a statikus keverő után; a változó mélység a legjobb, de könnyen sérül. A kilépő extrudátum infravörös mérése is jó, ha a mérőműszert szilárdan tartják vagy fixen rögzítik. Kerek termékeknél lassan pásztázza végig a terméket, és figyelje a legmagasabb értéket. A csavarhegynél lévő kettős mérő kevésbé megbízható, de jobb, mint a semmi. Ne ítéljen a hordó vagy a szerszám fémhőmérséklete alapján, és ne feltételezze, hogy az összes tömeg azonos hőmérsékletű az áramlási útvonalon.
A buktatók közé tartozik a mérőműszerek kalibrálása (forrásban lévő víz 212 F és tiszta etilénglikol = fagyálló 387 F).
K: A repedés a túlmelegedés gonoszságaiból származik?
A: Ha a kész alkatrész repedésére gondol, akkor igen; az extra hő lebonthatja a műanyagot, különösen a levegőnek kitett felületen, és törékenyebbé teheti. Ha a környezeti feszültség okozta repedésre gondol, akkor talán, de többet kellene tudnunk magáról a polimerről, a molekulatömegéről/olvadásindexéről, a környezetről (mosószerek?) és a termékre ható feszültségekről.
K: Honnan lehet tudni, hogy az extruder beállításai rontják-e az adalékanyagok, például az égésgátlók hatékonyságát?
A: Ismerje a késleltetőszer bomlási hőmérséklettartományát. Mérje meg az olvadékhőmérsékletet a kilépéshez minél közelebb és minél megbízhatóbban, és nézze meg, hogy az a retardálószer elfogadható olvadékhőmérséklete közelében vagy azon túl van-e.
K: Miért nem terjedtek el a közvetlen meghajtású, sebességváltó nélküli extruderek? Azért, mert az energiamegtakarítás nem érte meg?
A: A jelenlegi motorok jó munkát végeznek, és a közvetlenek nem egyértelműen jobbak, sem az ár, sem a teljesítmény, sem az energiamegtakarítás szempontjából. Van egy résük ott, ahol a helyet minimalizálni kell (némi koextrúzió), és néhány OEMS új sorokba helyezi őket még ott is, ahol a hely nem korlátozott.
K: Lehetséges-e magas olvadásindexű (MI) anyaggal (1 felett) profilos extrudálást végezni? Milyen jellemzői vannak a magasabb olvadásindexű anyagoknak?
A: A magasabb MI-jű anyagok rövidebb, kisebb molekulákkal rendelkeznek, és olvadékként kevésbé merevek (alacsonyabb viszkozitásúak), de ez a hőmérséklettől függ, így ezeket hűvösebb helyen kell futtatni, mint az alacsonyabb MI-jű anyagokat. Az 1-es MI nem túl magas, és a legtöbb profil futtatásának lehetségesnek kell lennie. Figyeljen a szerszám és az első hűtés közötti távolságra, mert lehet, hogy ezen változtatnia kell, hogy elkerülje a túl nagy megereszkedést abban a térben. Érdemes lehet hűtővizet permetezni vagy csepegtetni a kialakuló műanyagra ebben a térben, valamint a hűtőberendezésekben. Többet nem tudok mondani anélkül, hogy többet tudnék a profilról és a gyanta típusáról.
K: Néhány európai extruder lényegesen gyorsabban forgatja a csigát, mint a hagyományos egycsigás extruder, látja ezt javulásnak, azaz nagyobb teljesítményt egy adott hordóméretből?
A: Engem kevésbé érdekel a hordóméret vagy a fordulatszám, hanem inkább az egységnyi teljesítményre jutó költség azonos minőség (keveredés, szilárdság) és a hőmérséklet ellenőrzés alatt tartásának képessége. A nagyobb fordulatszám forróbb olvadást jelent, de kevesebb időt is a magas hőmérsékleten, ami lehet, hogy kompenzál, de lehet, hogy nem. A sebesség a sebesség kedvéért olyan, mint az új az új kedvéért, és gyakran elvonja a figyelmet a felelős költségelemzésről.
K: Vannak speciális feltételek a poliamidok, a polilaktid vagy más polimerek feldolgozásához, amelyek segítenek megakadályozni a degradációt? Például mely gyantákat kell szárítani? Melyiket kell oxigénmentesen futtatni?
A: Az Ön példáihoz hasonló kondenzációs polimerek esetében a víz megtámadja és felbontja a monomerek közötti kötéseket olvadási hőmérsékleten. A termék ekkor gyengébb szakító- és ütésállóságú, de nem kevésbé merev. Ezeket a polimereket nagyon alacsony szintre kell szárítani; a páramentesítő szárítók gyakoriak, de néha egy szellőző is elegendő, ha az extrudálás elég gyors (alacsonyabb tartózkodási idő az olvadékhőmérsékleten), hogy a degradáció elviselhető szinten maradjon.
A poliamidok egy kicsit mások, mivel sok nedvességet vesznek fel, de az is lágyítóként hat, így túl sokat száríthat, nagyobb viszkozitást kaphat, és így több hőt termel a csigában. Van egy optimális szárítási szint, nem csak a “minél szárazabb”.
Ami az oxigént illeti, az okozhat elszíneződést és lebomlást, de az extruderben nincs oxigén, kivéve a részecskék közötti levegőt, ami általában túl hideg ahhoz, hogy reagáljon. Néhány nitrogén alatt futó fóliasor még ezt az oxidációs esélyt is kiküszöböli. Az oxidációval kapcsolatos nagyobb aggodalmak a felületi hőmérséklettel kapcsolatosak, amikor elhagyja a szerszámot – a melegebb a nyomtatás jobb tapadását, de lassabb hőszigetelést és lehetséges szag/ízhatásokat jelent.
K: Tudna többet mondani a nyírási hígításról?
A: Minél gyorsabban mozog az olvadék a hordó vagy a szerszám falához képest, annál hígabb lesz (kevesebb erő kell egy adott mennyiség kinyomásához = kisebb viszkozitás). Ez különösen hasznos az olyan nagy viszkozitású olvadékoknál, mint a PVC, az ABS és az alacsony MI-értékű PE, és azt jelenti, hogy alacsonyabb olvadékhőmérsékleten lehet őket futtatni, vagy kevesebb hőt termelnek az extruderben, vagy mindkettőből valamit. A nyírási hígulás mértéke a power-law exponenssel fejezhető ki, amely a nyomást az áramláshoz viszonyítja. A 2-es exponens esetén a tolóerő megduplázása 4-szeres áramlást eredményez (2 négyzet = 4). 3-as exponens esetén a tolóerő megduplázása = az áramlás 8-szorosa (2 köbös = 8).
K: Mi a legjobb módja az adagolási hőmérséklet optimalizálásának?
A: Ha van, használjunk meleglevegős szárítótárolót, még akkor is, ha nincs szükség szárításra. Próbálkozással és sikerrel találja meg a megfelelő takarmányhőmérsékletet. A tényleges hőmérséklet nem biztos, hogy sokat számít, mivel a konzisztencia a legfontosabb.