Co powoduje narastanie matrycy w procesie wytłaczania tworzyw sztucznych i jak można temu zapobiec?

Nagromadzenie materiału na matrycy, często określane jako ślinienie się matrycy, wyciek z matrycy lub wypływka, jest częstym wyzwaniem w wytłaczaniu tworzyw sztucznych, które może obniżyć jakość produktu i utrudnić wydajność produkcji. Zjawisko to występuje, gdy materiał gromadzi się na matrycy, szczególnie na wyjściu matrycy lub w jego pobliżu, z powodu czynników takich jak konstrukcja matrycy, właściwości materiału¹lub warunków procesu. Uzyskanie wglądu w jego przyczyny i wdrożenie skutecznych strategii zapobiegawczych ma zasadnicze znaczenie dla zapewnienia płynności i wysokiej jakości procesów wytłaczania.

Narastanie matrycy w procesie wytłaczania tworzyw sztucznych jest napędzane głównie przez geometria wyjścia matrycy²właściwości materiału i warunki procesu, takie jak wysokie ciśnienie i prędkość, ale można je złagodzić poprzez zoptymalizowaną konstrukcję matrycy, pomoce procesowe i kontrolę materiału.

Co powoduje narastanie matrycy w procesie wytłaczania tworzyw sztucznych?

Narastanie matrycy wynika z kombinacji czynników, które oddziałują na siebie podczas procesu wytłaczania. Oto bliższe spojrzenie na głównych winowajców:

• Geometria wyjścia matrycy: Kształt i kąt wyjścia matrycy znacząco wpływają na narastanie. Badania pokazują, że ostre krawędzie lub zbieżne wyjścia matrycy, takie jak kąt 90°, mogą zwiększać narastanie wargi matrycy (DLBU). W przeciwieństwie do tego, skośne wyjście (np. 15° dla HDPE) może je zmniejszyć poprzez zmniejszenie ciśnienia i prędkości topnienia. Nawet niewielkie niedoskonałości, takie jak mały promień 0,010 cala na wyjściu matrycy, mogą powodować rozrywanie powierzchni i narastanie w przypadku niektórych polimerów Wpływ geometrii wyjścia matrycy na zjawisko ślinienia się matrycy wewnętrznej podczas liniowego wytłaczania stopionego HDPE; Ostrzejsze matryce zapewniają gładsze wytłaczanie | Technologia tworzyw sztucznych.

• Właściwości materiału: Szczególnie podatne są polimery z dodatkami, nieorganiczne lub o szerokim rozkładzie masy cząsteczkowej (MWD). Na przykład, wilgoć w materiale może przyspieszyć separację komponentów pod wpływem wysokiego ścinania i temperatury, prowadząc do ich gromadzenia się. Materiały takie jak HDPE są podatne na ten problem ze względu na degradację termiczną, która zwiększa elastyczność stopu NOVA-Chem-Tech-Bulletin-Die-Lip-Buildup-FINAL.pdf; Badanie zjawiska ślinienia się matrycy dla stopionego polimeru HDPE.

• Warunki procesu: Wysokie ciśnienie i prędkość topnienia mogą tworzyć podciśnienia lub wiry, które przyciągają lżejsze elementy do krawędzi matrycy, pogarszając gromadzenie się materiału. Jest to szczególnie widoczne w przypadku wytłaczania z dużą prędkością lub podczas przetwarzania materiałów o różnych profilach reologicznych.

Jak zapobiegać gromadzeniu się matrycy?

Zapobieganie gromadzeniu się matrycy wymaga proaktywnego, dostosowanego do potrzeb podejścia. Oto kilka sprawdzonych strategii:

• Optymalizacja konstrukcji matrycy: Dostosowanie wylotu matrycy do rozbieżnego kształtu, takiego jak skos 15° dla HDPE, zmniejsza ciśnienie i prędkość topnienia, minimalizując gromadzenie się. Zaleca się przetestowanie tych modyfikacji najpierw na mniejszym sprzęcie i skonsultowanie się z producentami maszyn NOVA-Chem-Tech-Bulletin-Die-Lip-Buildup-FINAL.pdf.

• Korzystanie z pomocy procesowych: Dodatki, które zmniejszają pękanie stopu, mogą również łagodzić narastanie matrycy, oferując elastyczne rozwiązanie bez większych zmian sprzętu.

• Kontrola wilgotności materiału: Suszenie materiałów do wilgotności poniżej 0,05 wt% zapobiega separacji i gromadzeniu się wilgoci, szczególnie w mieszankach polimerów. Dopasowanie komponentów o podobnych profilach reologicznych dodatkowo zmniejsza ryzyko.

• Nakładanie powłok matryc: Jednolite powłoki metaliczne wewnątrz matrycy są odporne na ścieranie i przywieranie polimeru, choć mogą wymagać okresowego ponownego powlekania.

• Regularna konserwacja i czyszczenie: Rutynowy harmonogram kontroli i czyszczenia matrycy zapobiega eskalacji narostu, w tym sprawdzanie zużycia i zapewnienie prawidłowego wyrównania.

Jakie są typowe materiały, na które wpływa osadzanie się matrycy?

Niektóre materiały są bardziej podatne na narastanie matrycy³ ze względu na ich nieodłączne cechy. Oto podział:

• HDPE (polietylen o wysokiej gęstości): Wysoka podatność na wpływ pęcznienia matrycy i degradacji termicznej na elastyczność stopu⁴.

• LDPE (polietylen o niskiej gęstości): Umiarkowany wpływ, często związany z właściwościami przepływu i wilgocią.

• PP (polipropylen): Różni się w zależności od klasy, z szerszym MWD zwiększającym podatność.

• Mieszanki polimerów: Wysokie ryzyko oddzielenia się komponentów pod wpływem ścinania i temperatury.

Jakie są kroki w celu rozwiązania problemu nagromadzenia matrycy?

Gdy dojdzie do nagromadzenia matrycy, ustrukturyzowane podejście może wskazać i rozwiązać problem:

1. Odizoluj źródło: Zdemontuj poszczególne elementy mieszanki, aby zidentyfikować winowajcę.

2. Zastąpienie głównego polimeru: Przetestuj inny polimer, aby ustalić, czy problem jest specyficzny dla materiału.

3. Sprawdź wyjście matrycy: Sprawdzić pod kątem zużycia, uszkodzeń lub nieprawidłowej geometrii przyczyniającej się do gromadzenia się osadów.

4. Ocena szerszego wyjścia matrycy: Tymczasowo użyj szerszego wyjścia, aby ocenić rolę geometrii.

5. Przeanalizuj skład kompostu: Zbadaj nagromadzenie, aby zidentyfikować gromadzące się składniki i dostosuj formułę.

Wnioski

Osadzanie się w matrycy podczas wytłaczania tworzyw sztucznych jest złożonym wyzwaniem, które wpływa na jakość i wydajność produktu. Zajmując się jego przyczynami - geometrią wyjścia matrycy, właściwościami materiału i warunkami procesu - oraz stosując rozwiązania, takie jak zoptymalizowana konstrukcja matrycy, pomoce procesowe i kontrola materiałów, producenci mogą utrzymać go pod kontrolą. Regularna konserwacja i systematyczne rozwiązywanie problemów dodatkowo zapewniają płynne działanie.