Aveți întrebări despre extrudare, iar Allan Griff are răspunsurile. Dar ceea ce nu a avut în timpul unui recent webinar despre principiile cheie ale extrudării, găzduit de PlasticsToday, a fost timpul. Zeci de întrebări au inundat participanții și el a putut răspunde doar la câteva în timpul alocat pentru Q&A live. Cu toate acestea, așa cum a promis la începutul transmisiunii, a răspuns prin e-mail la toate întrebările rămase fără răspuns în coada de așteptare. Ne-am gândit că și alte persoane din sectorul de extrudare ar putea beneficia de acest schimb de replici, așa că îl împărtășim aici.
Apropo, dacă ați ratat webinarul, îl puteți asculta în continuare la cerere, gratuit. Pur și simplu faceți clic aici, stați pe spate și bucurați-vă!
Și acum, să trecem la partea tehnică.
Întrebare: Puteți descrie cele mai frecvente surse pentru defectele vizuale, cum ar fi petele negre sau gelurile, și ce se poate face pentru a le rezolva?
R: Degradarea are loc în zonele cu mișcare lentă ale capului și ale matriței, în special dacă matrița este lăsată plină și fierbinte pentru o perioadă lungă de timp. Rășina cu mai puțină stabilitate termică (mai puțin antioxidant) se va degrada mai repede. Stabilitatea termică poate fi testată, dar rareori face parte din specificațiile de achiziție. Aceasta este redusă dacă în amestec se utilizează o cantitate substanțială de reșlefuire, dar se poate adăuga mai mult antioxidant sub formă de concentrat, la fel ca și coloranții.
Spuma de pe marginile exterioare ale buzelor poate fi și ea o cauză, în special în cazul filmului suflat, unde filiera extrude în sus, iar suprafața este orizontală. Ajutoarele de proces și aerul direcționat spre linia emergentă vor reduce drobul.
Alimentația contaminată poate introduce cam orice, dar multe pot fi prinse pe site, în funcție de ochiurile folosite. Pentru o filtrare foarte fină, se folosesc plase din fibre metalice sinterizate. Ecranarea va ajuta cu tot ceea ce iese din șurub, dar nu și cu ceea ce se formează în filieră.
Gelurile adevărate sunt polimeri reticulați într-un stadiu incipient al reacției de supraîncălzire – limpezi dacă produsul este clar, dar poate îngălbenit, și insolubili în solvenți care dizolvă polimerul nereacționat. Aceștia se pot forma oriunde, chiar și în șurub, și pot trece prin ecrane, unde se pot sparge în „dușuri” de gel.”
Întrebare: Există o regulă pentru a calcula corect discul de rupere dacă funcționez la 3000 PSI?
R: Aceasta depinde de limitele de siguranță ale mașinii și de consecințele unei opriri. Toate extruderele responsabile din punct de vedere comercial pot suporta cu ușurință 3000 PSI. Asigurați-vă că și filiera și capul pot suporta presiunile așteptate, dar presiunea maximă este la vârful șurubului (unde ar trebui să fie manometrul, în spatele ecranelor) sau, uneori, mai în spate în butoi. Alarmarea manometrului este importantă și ar putea evita opriri inutile. Ați putea seta o alarmă la 4500, dar puneți un disc pentru 5000 sau mai mult.
Întrebare: Ce părere aveți despre utilizarea materialului reșlefuit?
R: Folosiți cât de mult puteți fără a pierde vânzarea sau clientul. Testați pentru a asigura consistența și degradarea minimă, dar nu vă așteptați la o fidelitate riguroasă a culorilor. Păstrați-l curat pentru a evita contaminarea și concentratorii de stres în produs. Dacă cumpărați din exterior, cumpărați cu înțelepciune pentru a obține prețuri mici și o pierdere minimă a stabilității termice.
Întrebare: Puteți comenta efectul dimensiunii particulelor de reșlefuire în raport cu rășina virgină asupra procesului general și a calității rezultate?
A: Dacă nu sunt uniforme și similare, pot exista domenii cu mai multă reșlefuire (mai decolorate, poate mai slabe) și domenii de virgină. Dacă este preamestecat, virginul mai dens se poate depune pe fund și poate cauza o astfel de inegalitate, de asemenea. Dacă regrind-ul nu este compromis din punct de vedere termic (antioxidant minim consumat), s-ar putea să nu facă o mare diferență. Toate particulele trebuie să fie substanțial mai mici decât adâncimea canalului în zona de alimentare. Cel mai bine este să folosiți două alimentatoare separate, setate la proporțiile dorite.
Întrebare: Există modele diferite de șuruburi (pas) pentru diferite materiale plastice?
R: Nu, majoritatea pasurilor sunt fie pătrate (17,6˚), fie schimbate din motive specifice, cum ar fi într-o secțiune de barieră sau pentru o alimentare ușoară și pufoasă.
Întrebare: Puteți comenta utilitatea efectuării de teste de curgere a topiturii pe foaia extrudată, înainte de a fi extrudată secundar (de ex, termoformare)?
R: Dacă ați testat, de asemenea, materia primă, puteți vedea apoi cât de mult, dacă s-a degradat materialul în etapa de prelucrare. Vâscozitatea soluției va arăta, de asemenea, acest lucru pentru PVC, PET și alte câteva.
Întrebare: Cum controlați amestecul de polimeri diferiți?
R: O întrebare foarte importantă: Unele cuvinte cheie includ designul șurubului, uzura zborului șurubului (uneori ajută), mixerele statice, un pachet de ecran mai strâns sau mai deschis, controlul temperaturii rădăcinii șurubului, rezistența matriței și selectarea purtătorilor de concentrat care au un debit mult mai mare decât materialul de bază.
Întrebare: Cum afectează conținutul de umiditate (sau uscarea materialului înainte de prelucrare) procesul de extrudare și produsul extrudat rezultat?
A: Aceasta depinde de polimer și de aditivi. Majoritatea polimerilor de adaos (PE, PP, PS, PVC) nu absorb umezeala, dar aditivii lor, cum ar fi materialele de umplutură și pigmenții, ar putea să o facă. În astfel de cazuri, tot ceea ce depășește aproximativ 0,1% H2O în greutate va fierbe la ieșirea din matriță și va crea linii punctate sau bule pe suprafața extrudată. Această cantitate de umiditate poate fi eliminată printr-o gură de aerisire sau într-un uscător cu aer cald, cel mai bine montat pe sau chiar la extruder. Câțiva polimeri de adaos, în special ABS și acrilicele, absorb mai mult de 0,1%, în special în zonele umede. În aceste cazuri, poate fi necesară o uscare mai agresivă, cum ar fi un uscător de dezumidificare sau, uneori, o aerisire dublă. În cazul polimerilor de condensare (PET, PC și nylon), apa este alungată în reacția de polimerizare, iar la temperaturile de topire, apa va ataca și va rupe legătura de unde a venit. Produsul este atunci mai slab în ceea ce privește rezistența la tracțiune și la impact, dar nu mai puțin rigid. Acești polimeri trebuie să fie uscați la niveluri mult mai scăzute (0,01% sau mai puțin); uscătoarele cu dezumidificare sunt obișnuite, dar uneori este suficientă o gură de aerisire dacă extrudarea este suficient de rapidă (timp de rezidență mai mic la temperatura de topire) pentru a menține această degradare la niveluri tolerabile.
Întrebare: Care este cea mai bună tehnică de măsurare a temperaturii topiturii și care sunt cele mai frecvente capcane care afectează fiabilitatea citirii temperaturii?
R: Sonda de temperatură a topiturii separată în cap, bine după ecrane și mixerul static, dacă este posibil; adâncimea variabilă este cea mai bună, dar ușor de deteriorat. De asemenea, măsurarea în infraroșu a extrudatului care iese este bună dacă manometrul este ținut ferm sau montat fix. Pentru produsele rotunde, scanați încet în lungul produsului și urmăriți valoarea cea mai mare. Un indicator dublu la vârful șurubului este mai puțin fiabil, dar mai bine decât nimic. Nu judecați în funcție de temperaturile metalice ale butoiului sau ale matriței și nu presupuneți că toată masa se află la aceeași temperatură de-a lungul traseului de curgere.
Printre capcane se numără calibrarea manometrelor (apă clocotită 212 F și etilenglicol pur = antigel 387 F).
Întrebare: Fisurarea provine din răul supraîncălzirii?
R: Dacă vă referiți la fisurarea unei piese finite, da; căldura suplimentară ar putea degrada plasticul, în special pe suprafața care este expusă la aer, și îl poate face mai fragil. Dacă vă referiți la fisurarea la stresul mediului, poate, dar ar trebui să știm mai multe despre polimerul în sine, despre greutatea sa moleculară/indicele de topire, despre mediu (detergenți?) și despre tensiunile asupra produsului.
Întrebare: Cum puteți ști dacă setările extruderului degradează eficacitatea aditivilor, cum ar fi substanțele ignifuge?
R: Cunoașteți intervalul de temperatură de descompunere a substanțelor ignifuge. Măsurați temperatura de topire, cât mai aproape de ieșire și cât mai fiabil posibil, și vedeți dacă este aproape sau dincolo de temperatura de topire acceptabilă pentru retardator.
Q: De ce nu au luat avânt extrușoarele fără cutie de viteze cu acționare directă? Este pentru că economiile de energie nu au meritat?
R: Motoarele actuale fac o treabă bună, iar cele directe nu sunt net superioare, nici în ceea ce privește prețul, nici în ceea ce privește performanța și nici în ceea ce privește economiile de energie. Ele au o nișă în care spațiul trebuie să fie minimizat (unele co-extrudări), iar unii OEMS le pun pe linii noi chiar și acolo unde spațiul nu este limitat.
Întrebare: Este posibil să se ruleze extrudare de profil cu un material cu indice de topire (MI) ridicat (peste 1)? Ce caracteristici au materialele cu indice de topire mai mare?
R: Materialele cu indice de topire mai mare au molecule mai scurte și mai mici și sunt mai puțin rigide (vâscozitate mai mică) ca materiale topite, dar acest lucru depinde de temperatură, astfel încât acestea ar fi rulate mai rece decât cele cu indice de topire mai mic. Un MI de 1 nu este foarte mare și ar trebui să fie posibil să se ruleze majoritatea profilelor. Fiți atenți la distanța dintre matriță și prima răcire, deoarece este posibil să trebuiască să o modificați pentru a evita o curbură prea mare în acel spațiu. Este posibil să doriți să pulverizați sau să picurați apă de răcire pe plasticul emergent în acest spațiu, precum și în dispozitivele de răcire. Nu pot spune mai multe fără să știu mai multe despre profil și tipul de rășină.
Întrebare: Unele extrudoare europene învârt șurubul considerabil mai repede decât extrudoarele tradiționale cu un singur șurub, vedeți acest lucru ca pe o îmbunătățire, adică o producție mai mare de la o dimensiune dată a butoiului?
R: Sunt mai puțin preocupat de dimensiunea butoiului sau de turație, ci mai mult de costul pe unitate de producție la o calitate egală (amestecare, rezistență) și de capacitatea de a menține temperaturile sub control. O turație mai mare înseamnă o topire mai fierbinte, dar și mai puțin timp la temperaturi ridicate, ceea ce poate sau nu să compenseze. Viteza de dragul vitezei este ca noul de dragul noului și adesea distrage atenția de la o analiză responsabilă a costurilor.
Întrebare: Există condiții speciale de prelucrare a poliamidelor, a polilactidei sau a altor polimeri pentru a ajuta la evitarea degradării? De exemplu, ce rășini trebuie să fie uscate? Care trebuie să fie rulate în absența oxigenului?
R: Pentru polimerii de condensare, cum ar fi exemplele dumneavoastră, apa va ataca și va rupe legăturile dintre monomeri la temperaturi de topire. Produsul este atunci mai slab la tracțiune și la impact, dar nu mai puțin rigid. Acești polimeri trebuie uscați la niveluri foarte scăzute; uscătoarele cu dezumidificare sunt obișnuite, dar uneori este suficientă o gură de aerisire dacă extrudarea este suficient de rapidă (timp de rezidență mai mic la temperatura de topire) pentru a menține degradarea la niveluri tolerabile.
Poliamidele sunt puțin diferite, deoarece absorb multă umiditate, dar aceasta acționează și ca un plastifiant, astfel încât puteți usca prea mult, obține o vâscozitate mai mare și, astfel, genera mai multă căldură în șurub. Există un nivel optim de uscare, nu doar „cât mai uscat posibil”.
În ceea ce privește oxigenul, acesta poate cauza decolorare și degradare, dar nu există oxigen în interiorul extruderului, cu excepția aerului dintre particule, care în mod normal sunt prea reci pentru a reacționa. Câteva linii de film rulate sub azot elimină chiar și această șansă de oxidare. Preocupările mai mari legate de oxidare se referă la temperatura suprafeței la ieșirea din matriță – încălzirea înseamnă o mai bună aderență a imprimării, dar o termosigilare mai lentă și posibile efecte de miros/ gust.
Întrebare: Ne puteți spune mai multe despre subțierea prin forfecare?
A: Cu cât o masă topită se mișcă mai repede în raport cu butoiul sau cu pereții matriței, cu atât devine mai subțire (mai puțină forță pentru a împinge o anumită cantitate = vâscozitate mai mică). Acest lucru este util în special pentru topiturile cu vâscozitate ridicată, cum ar fi PVC, ABS și PE cu conținut scăzut de MI, și înseamnă că acestea pot fi rulate cu temperaturi mai scăzute ale topiturii, sau generează mai puțină căldură în extruder, sau o parte din ambele. Cantitatea de subțiere prin forfecare poate fi exprimată prin exponentul lege-putere, raportând împingerea la curgere. Cu un exponent de 2, o împingere dublă determină un flux de 4 ori mai mare (2 la pătrat = 4). Cu un exponent de 3, dublul împingerii = de 8 ori mai mare decât debitul (2 cubi = 8).
Întrebare: Care este cea mai bună modalitate de a optimiza temperatura de alimentare?
R: Folosiți un buncăr de uscare cu aer cald, dacă este disponibil, chiar dacă nu este nevoie de uscare. Găsiți temperatura adecvată a furajelor prin încercări și succese. Este posibil ca temperatura reală să nu facă o mare diferență, deoarece consistența contează cel mai mult.
.