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改性塑料造粒加工常見問題及對策

發布日期:2018-8-28    閱讀數:156

  一、黑點偏多的原因

  原料本身質量差,黑點偏多;

  螺杆局部過熱,造成物料炭化加重,炭化物被帶到料條中,造成給點偏多;螺杆局部剪切太強,造成物料炭化加重,炭化物被帶到料條中,造成黑點偏多;機頭壓力太大(包括堵塞、濾網太多、機頭溫度太低等),回流料太多,物料炭化加重,炭化物被帶到料條中,造成給點偏多;機台使用年限偏長,螺杆與機筒間隙增加,機筒壁粘附炭化物增多,隨擠出時間推移,被逐步帶到料條中,造成黑點偏多;自然排氣口和真空排氣口長時間不清理,堆積的炭化物增多,隨後期連續擠出被帶到料條中,造成給點偏多;外部環境或人為造成其他雜質混入,造成黑點偏多;口模(包括出料口和內部死角)清理不幹淨,造成黑點偏多;出料口不夠光滑(如,一些淺槽及坑窪等),長時間可能積存物料,隨擠出時間推移,被逐漸炭化,再被帶到料條中,造成黑點偏多;部分螺紋原件損壞(缺角、磨損等形成死角),造成死角處的物料炭化加重,在後續連續擠出過程中,被逐步帶出到料條,造成黑點偏多;自然排氣和真空排氣不暢,造成螺杆內物料炭化,造成黑點偏多。

  二、成品加工過程問題分析

  斷條產生原不足:

  增加濾網目數或張數;

  適當調低主機轉速或調高喂料轉速;

  適當降低擠出加工溫度(機頭或其他各區)。

  外部雜質

  檢查混料和放料各環節的設備死角是否清理幹淨及是否有雜質混入;盡量少加破碎料或人工對破碎料進行初篩,除去雜質;增加濾網目數及張數;盡量蓋住可能有雜物掉落的孔洞(實蓋或網蓋)。

  內部雜質

  機頭壓力太高(包括口模堵塞、濾網太多、機頭溫度太低等),造成回流增加而導致炭化加重,炭化物被帶出到料條中,在牽引力作用下,造成斷條;擠出機局部過熱,造成炭化加重,炭化物被帶出到料條,在牽引力作用下,造成斷條;螺杆剪切局部太強,造成物料局部炭化加重,炭化物被帶出到料條,在牽引力作用下,造成斷條;機器使用年限長,螺杆和機筒磨損,縫隙增大,回流增加,機筒壁粘附的炭化物增加,隨擠出時間延長,炭化物逐步被帶出到料條,在牽引力作用下,造成斷條;真空或自然排氣口(此處包括墊片和死角)長時間不清理,存在的炭化物被帶到料條,在牽引力作用下,造成斷條;機頭口模(此處包括出料口和機頭內部死角)未清理幹淨,口模裏麵含有炭化物或雜質被帶到料條,在牽引力作用下,造成斷條;更換濾網的時間間隔太長,濾網被堵住,物料出不來,造成斷條。

  物料塑化不良:

  擠出溫度偏低或螺杆剪切太弱,物料未充分塑化,出現料疙瘩,在牽引力作用下,造成斷條配方體係中低熔點助劑(包括EBS或PETS等),在螺杆剪切弱或螺杆與機筒間隙增大及剪切偏弱的前提下,造成塑化不良,造成斷條。

  原料物性變化:

  共混組分在同一溫度,流動性存在太大差異,由於流動性不匹配或未完全相容(包括物理纏結和化學反應),理論上講這種叫“相分離”,“相分離”一般在共混擠出不會出現,較多出現在注塑過程中,但如果MFR相差太大,在螺杆相對剪切較弱的前提下,可能出現斷條;共混組分黏度變化:對同一材料而言,如果MFR減小,硬度、剛性和缺口變大,有可能該批料的分子量較之前有所偏大,造成黏度變大,在原有的加工溫度和工藝作用下,造成塑化不良,此時提高擠出溫度或降低主機螺杆轉速可解決。

  料條困汽或排氣不暢:

  加工溫度太高或螺杆局部剪切太強或螺杆局部過熱,造成某些阻燃劑等助劑的分解,釋放出氣體,真空未及時將氣體抽出,氣體困在料條裏麵,在牽引力作用下,造成斷條;物料受潮嚴重,加工水汽未及時經過自然排氣和真空排除,汽體困在料條,在牽引力作用下,造成斷條;自然排氣或真空排氣不暢(包括堵塞、漏氣、墊片太高等),造成有氣(或汽)困在料條裏,在牽引力作用下,造成斷條。

  物料剛性大、水冷或過水多、牽引不匹配:

  物料剛性太大,水溫太低,過水太多,機頭的出料很軟,過水則立刻變得非常硬,在牽引力不匹配的作用下,造成斷條——這種現象常出現在PBT或PET加纖、PC加纖、AS加纖、ABS加纖等結晶速度非常快或剛性非常大的料,尤其是小機做實驗較嚴重,此時提高水溫、降低過水量,讓進入切粒機的料條保持一定柔軟度,可解決。

  濾網目數過低或張數不夠:

  這種現象常出現在上述機頭壓力不足、外部雜質和內部雜質的時候。

  連粒問題:

  相互粘連的一係列粒料,通常被稱為雙聯或粒鏈。

  其產生的原因可能是加工水溫過高或水流速度太低。

  連粒是指一係列粒子彼此相連的情形,即在某些情況下,粒子之間通過薄膜端麵對端麵或者以切向的方式連接在一起。在加工過程中,幾個工藝問題可能獨自或共同導致此種現象的發生。

  例如,加工水太熱就是造成連粒的一個原因,在此情況下,應該降低水溫以給予粒子表麵足夠的淬冷;另外,水流速度過低也是引起連粒的一個原因,它會導致粒子切粒室速度減慢,進而出現粒子團聚。此外,如果模頭的孔眼距離過近,在加工過程中出口膨脹將會造成粒子觸碰,其解決方法就是采用大間距、孔數少的模頭替換現有模頭。

  拖尾問題:

  所謂拖尾,就是粒子邊緣有些突出,切割邊緣就像曲棍球杆的形狀,它看起來像一個位於切口底部的汙染物或者撕扯物。其產生的原因是,切割裝置在此處沒能進行幹脆利落的切割。一般情況下,從線料切粒機出來的正確切割粒子應該是一個直角圓柱體,從水下切粒機出來的正確切粒應該是一個近乎完美的球形。

  通常,不容易出現料末的材料也會因為拖尾而產生料末。假定所有的加工參數都經過了檢查,拖尾一般可能被診斷為切割問題。對於線料切粒生產線而言,其解決方法是更換滾刀與底刀以提供嶄新且鋒利的切刃;或按照製造商手冊規定的數值重新確定設備間距。對於水下切粒線而言,需要檢查模板與刀刃,以確保沒有刻痕,因為刻痕和溝槽常常引起拖尾。

  粉末問題:

  對於許多結晶性材料而言,如通用聚苯乙烯,料末似乎是一種常見且特有的危害。它們之所以成為加工商需要麵對的問題,是因為它們會改變材料的體積密度,在擠出機機筒中降解或燒焦,為輸送過程帶來麻煩。樹脂生產商的主要目標是生產均一的粒形,即具有既定的長度和直徑,沒有來自料末或外來物質的汙染。

  針對此問題,可通過調節設備並控製一些重要的工藝參數,達到減輕料末的目的。當進入切刀時,線料生產線的溫度應盡可能接近材料的維卡軟化點,以確保線料盡可能受到熱切,從而避免破裂。

  針對特定的聚合物,選擇帶有適當切粒角度的滾刀,在減少料末方麵發揮著重要作用。對於未填充聚合物,應盡量使用司太立合金鋼(Stellite)或工具鋼滾刀,並使滾刀和底刀刀口保持鋒利,以避免弄碎聚合物。對於切粒之後的後續設備,無論加壓還是真空設備,都要避免裹入空氣。

  對於水下切粒線,要確保在加工過程中保持足夠的頂住模麵的刀壓,並適當調節切粒後的停留時間,以確保粒子進入幹燥機時是熱的。

  底刀破裂問題:

  切粒設備的底刀是一種堅硬的碳化鋼片,在其適當位置上焊有因瓦合金,能使它通過螺紋安裝到支架上。通常,底刀的刀刃轉動後就會出現底刀破裂的現象,對此,可采取適當措施來避免這種問題,在此過程中需要仔細遵照製造商設備手冊上推薦的辦法進行。在此,需要特別強調的一點是,有螺紋的因瓦合金芯棒是通過銀焊固定到位的,它有一個剪切限製,容易在安裝時被過大的轉矩破壞。另外,在旋轉或安裝中,破裂的底刀易發生移位,並會在切粒機中飛散,破壞滾刀的刀刃,提高維修費用。

  線料漂移問題:

  線料漂移是線料在喂入平台上存在的向一邊集束的傾向狀態,它會引起料粒質量變差、存在細長條和加工紊亂等問題。如果切粒機切割平麵沒有平行於擠出機擠條模板,那麽線料將會出現向左邊或右邊擁擠的趨勢,最終導致線料漂移。另外,造成線料漂移的其他原因還包括下喂入輥與刮刀的間隙不恒定、下喂入輥的直徑不一致等。

  線性控製問題:

  細長條是切粒機生產出的一類非正常的產品,顧名思義,其長度比常規粒子尺寸長,長出的尺寸通常在幾英寸範圍內變動。細長條(也稱為斜角切割粒子)的出現表明線料喂入滾刀時的線料姿態控製不好,具體而言是由於線料在喂入滾刀時並非處於垂直角度,因此在切割時,線料末端將出現一個傾斜角度。

  喂入輥(咬入點)和滾刀(切割點)之間的距離稱為壓進距離,在這個跨度上沒有任何東西用以控製線料。切粒機不同於木板刨床,如果喂入輥安裝不正,或者工況差,那麽塑料線料將不會以垂直於切割麵的角度喂入到切割裝置中,如此一來,線料開始彼此交叉,引起切割質量的進一步惡化,最終產生嚴重問題。交叉的線料將迫使兩個喂入輥彼此分開,使線料失去張力,進而導致線料暫時垂落,使線料偏向喂入輥的兩邊。出現上述問題的預警信號是,上喂入輥處於糟糕的工況,存在溝槽、裂紋或者變色(老化或熱導致的硬化)等現象。

  其他線料控製方麵的常見問題還包括:下喂入輥磨損,這將引起牽引力的損失;不正確的線料淬火工藝,這將會導致線料象蛇一樣劇烈彎曲;還有磨損的線料模板,它將產生各種直徑不同的線料。不僅如此,製造商們還要警惕極端磨損的滾刀和頂住線料的底刀,因為底刀負責把線料推到切割點,防止切刀在超高轉速下運轉,因為這種超高轉速會引起線料搖擺。

  在水下切粒係統中,細長條產生的主要原因是由於喂入速度與切刀速度不匹配,在此情況下,需要增加切刀速度來匹配喂入速度,或者減小喂入速度來匹配切刀速度。另外,在加工過程中還要確保切割刀頭上有足夠的刀片,以保證粒子具有正確的幾何形狀,並檢查是否有模孔發生聚合物料流的慢動或阻塞。

  三、造粒空心問題分析

  排氣不良:

  排氣(或汽)不暢:由於自然排氣或真空排氣不暢(可能材料自身水汽太重,也可能阻燃劑等助劑分解,還有可能真空堵塞或真空太小或漏氣或真空墊片墊得太高等原因),造成顆粒中存在氣(汽)體,形成空心。

  塑化不良:

  加工溫度偏低,物料未完全塑化,輕者(小孔)造成顆粒空心,重者(大孔)造成斷條;低熔點助劑(包括EBS或PETS)太多,在螺杆剪切偏弱(例如,2號線生產普通ABS,EBS不能太多,太多出現“氣孔”)前提下,造成物料塑化不良,形成空心;低熔點助劑(包括EBS或PETS)太多,在螺杆與機筒間隙增大(例如,1號線生產普通ABS,有時候EBS也不能太多,太多出現“氣孔”)或螺杆剪切偏弱前提下,造成塑化不良,形成空心。

  水溫太低:冷卻水溫太低,物料遇水收縮,造成收縮孔,例如做PP類產品——此類現象主要針對結晶類塑料;一般情況下,結晶類塑料(如PP、PA、PBT等)宜采用低水溫,非結晶類塑料(如ABS、PC/ABS、HIPS等)采用高水溫。

  收縮空隙問題

  收縮空隙的存在說明線料回縮不恰當。

  收縮空隙和空心粒料表明線料的回火不恰當。收縮空隙輕微時可能隻是粒子端麵上的一個小坑,而嚴重時可能會產生空心粒子,就像調酒棒一樣,這種現象出現的情況是,線料的芯部溫度接近熔融狀態,且線料被切粒後馬上收縮。

  而得到正確回火的線料,其界麵的溫度梯度會保持恒定,且其被切割時對冷卻介質(空氣或水)沒有響應。

  收縮空隙出現的具體原因是,當加工水對特定的聚合物太冷時,線料的外表層冷凍住,產生了一個硬殼,而把熱量留在了線料芯部;另外,線料在空氣或水中沒有足夠的浸泡時間,導致線料芯部的熱量不能轉移到線料表麵,從而無法進行良好的截麵冷卻。

  水下切粒生產的粒子,由於熔體中存在被困的揮發物,也會出現收縮空隙,一種有效的預防措施是檢查擠出機上的真空孔。

  四、自然排氣口、真空冒料

  自然排氣口冒料:

  喂料轉速與主機轉速不匹配,適當降低喂料轉速或提高主機轉速;加料段到自然排氣口所含區域的溫度太低,物料沒塑化,在螺杆擠壓作用下,造成冒生料;自然排氣口附近溫度太高,物料黏度嚴重下降,此段螺杆打滑,物料不能及時被輸送至前段,在後續的料流擠壓作用下,造成冒熟料;螺杆的自然排氣口位置與機筒的自然排氣口位置不相匹配,造成冒料;此處未設置反向輸送元件或反向齧合塊,不能降低自然排氣口螺槽壓力,在後續料流擠壓作用下,造成冒料。

  真空冒料:

  真空抽力太大,把物料吸進真空管道,造成冒料;螺杆真空位沒有設置反向輸送元件或反向齧合塊,不能降低真空段螺槽壓力,在抽真空作用下,造成冒料;真空段溫度太高,物料黏度嚴重下降,此段螺杆打滑,物料不能及時輸送至前段,在真空抽力作用下,造成冒料;擠出加工溫度太低,物料未塑化或阻燃劑等助劑未得到在樹脂中得充分分散,在真空抽力作用下,造成冒料;螺杆組合也合理,位置也匹配,溫度以及主機和喂料轉速也匹配的前提下,真空墊片偏低,在料流擠壓和真空抽力作用下,造成冒料;機頭壓力太大(原因包括:口模堵塞、過濾網太多、機頭溫度太低等),造成回流增加,在真空抽力作用下,造成冒料。

  五、料鬥架橋

  填料太多、吸潮、團聚,造成混合料與料鬥壁摩擦增大,添加“白油”等液態外潤滑劑,降低混合料與料鬥壁以及混合料之間的摩擦,可解決;混合料結塊(包括高溫結塊和液態助劑添加太多而結塊),降低烘幹溫度或高混時間,減少液態助劑添加量,添加對“油狀”物具有吸收作用的粉狀樹脂或助劑(如,高膠粉、AS粉料、PP粉料等),可解決。

  六、下料架橋

  主要是因某些加工助劑熔點太低,一區、二區加工溫度偏高,物料在喂料料倉軟化,粘附在設備壁,造成後續下料困難,適當降低一區、二區加工溫度,可解決。

  

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