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见招拆招!教你应付7种常见挤出切粒问题

艾邦高分子2018-11-08 08:33:46

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本文以线料切粒与水下切粒两种工艺为出发点,详细分析了常见的7种切粒问题及相应的解决方案,为您的切粒生产线能持续大量生产出优质产品提供了一些建议.



图1 切粒过程中常遇到的问题是切粒拖尾(粒料突起),它可通过调整切割系统来解决


通常,塑料粒料在模面切粒机上生产,呈阿司匹林药片的形状,或者在一条线料生产线上制造,呈直角圆柱形。但无论采用哪种生产方式,它们对注塑成型商、型材挤出商和配混商(他们把再生废料引入到新料加工体系中)而言都是进行生产的首选材料。


图2 收缩空隙的存在说明线料回火不恰当



常见切粒问题及解决方案

线料切粒和水下切粒都为树脂制造商、配混商和回收操作提出了一些独特的挑战,包括以下几类经常遇到的问题:



1. 处理料末

对于许多结晶性材料而言,如通用聚苯乙烯,料末似乎是一种常见且特有的危害。它们之所以成为加工商需要面对的问题,是因为它们会改变材料的体积密度,在挤出机机筒中降解或烧焦,为输送过程带来麻烦。树脂生产商的主要目标是生产均一的粒形,即具有既定的长度和直径,没有来自料末或外来物质的污染。

针对此问题,可通过调节设备并控制一些重要的工艺参数,达到减轻料末的目的当进入切刀时,线料生产线的温度应尽可能接近材料的维卡软化点,以确保线料尽可能受到热切,从而避免破裂。

针对特定的聚合物,选择带有适当切粒角度的滚刀,在减少料末方面发挥着重要作用。对于未填充聚合物,应尽量使用司太立合金钢(Stellite)或工具钢滚刀,并使滚刀和底刀刀口保持锋利,以避免弄碎聚合物。对于切粒之后的后续设备,无论加压还是真空设备,都要避免裹入空气。

对于水下切粒线,要确保在加工过程中保持足够的顶住模面的刀压,并适当调节切粒后的停留时间,以确保粒子进入干燥机时是热的。回复【挤出】,查看更多


2. 解决拖尾问题

所谓拖尾,就是粒子边缘有些突出,切割边缘就像曲棍球杆的形状,它看起来像一个位于切口底部的污染物或者撕扯物。其产生的原因是,切割装置在此处没能进行干脆利落的切割。一般情况下,从线料切粒机出来的正确切割粒子应该是一个直角圆柱体,从水下切粒机出来的正确切粒应该是一个近乎完美的球形。

通常,不容易出现料末的材料也会因为拖尾而产生料末。假定所有的加工参数都经过了检查,拖尾一般可能被诊断为切割问题。对于线料切粒生产线而言,其解决方法是更换滚刀与底刀以提供崭新且锋利的切刃;或按照制造商手册规定的数值重新确定设备间距。对于水下切粒线而言,需要检查模板与刀刃,以确保没有刻痕,因为刻痕和沟槽常常引起拖尾。


图3 相互粘连的一系列粒料,通常被称为双联或拉链,其产生的原因可能是加工水温过高或水流速度太低


3. 改进线料控制

细长条(Jack straws)是切粒机生产出的一类非正常的产品,顾名思义,其长度比常规粒子尺寸长,长出的尺寸通常在几英寸范围内变动。细长条(也称为斜角切割粒子)的出现表明线料喂入滚刀时的线料姿态控制不好,具体而言是由于线料在喂入滚刀时并非处于垂直角度,因此在切割时,线料末端将出现一个倾斜角度。

喂入辊(咬入点)和滚刀(切割点)之间的距离称为压进距离,在这个跨度上没有任何东西用以控制线料。切粒机不同于木板刨床,如果喂入辊安装不正,或者工况差,那么塑料线料将不会以垂直于切割面的角度喂入到切割装置中,如此一来,线料开始彼此交叉,引起切割质量的进一步恶化,最终产生严重问题。交叉的线料将迫使两个喂入辊彼此分开,使线料失去张力,进而导致线料暂时垂落,使线料偏向喂入辊的两边。


出现上述问题的预警信号是,上喂入辊处于糟糕的工况,存在沟槽、裂纹或者变色(老化或热导致的硬化)等现象。其他线料控制方面的常见问题还包括:下喂入辊磨损,这将引起牵引力的损失;不正确的线料淬火工艺,这将会导致线料象蛇一样剧烈弯曲;还有磨损的线料模板,它将产生各种直径不同的线料。不仅如此,制造商们还要警惕极端磨损的滚刀和顶住线料的底刀,因为底刀负责把线料推到切割点,防止切刀在超高转速下运转,因为这种超高转速会引起线料摇摆。回复【挤出】,查看更多


在水下切粒系统中,细长条产生的主要原因是由于喂入速度与切刀速度不匹配,在此情况下,需要增加切刀速度来匹配喂入速度,或者减小喂入速度来匹配切刀速度。另外,在加工过程中还要确保切割刀头上有足够的刀片,以保证粒子具有正确的几何形状,并检查是否有模孔发生聚合物料流的慢动或阻塞。


4. 线料漂移

线料漂移是线料在喂入平台上存在的向一边集束的倾向状态,它会引起料粒质量变差、存在细长条和加工紊乱等问题。如果切粒机切割平面没有平行于挤出机挤条模板,那么线料将会出现向左边或右边拥挤的趋势,最终导致线料漂移。另外,造成线料漂移的其他原因还包括下喂入辊与刮刀的间隙不恒定、下喂入辊的直径不一致等。


5. 避免收缩空隙

收缩空隙和空心粒料表明线料的回火不恰当。收缩空隙轻微时可能只是粒子端面上的一个小坑,而严重时可能会产生空心粒子,就象调酒棒一样,这种现象出现的情况是,线料的芯部温度接近熔融状态,且线料被切粒后马上收缩。而得到正确回火的线料,其界面的温度梯度会保持恒定,且其被切割时对冷却介质(空气或水)没有响应。


收缩空隙出现的具体原因是,当加工水对特定的聚合物太热或太冷时,线料的外表层冷冻住,产生了一个硬壳,而把热量留在了线料芯部;另外,线料在空气或水中没有足够的浸泡时间,导致线料芯部的热量不能转移到线料表面,从而无法进行良好的截面冷却。


水下切粒生产的粒子,由于熔体中存在被困的挥发物,也会出现收缩空隙,一种有效的预防措施是检查挤出机上的真空孔


6. 工艺调整防止连粒

连粒是指一系列粒子彼此相连的情形,即在某些情况下,粒子之间通过薄膜端面对端面或者以切向的方式连接在一起。在加工过程中,几个工艺问题可能独自或共同导致此种现象的发生。例如,加工水太热就是造成连粒的一个原因,在此情况下,应该降低水温以给予粒子表面足够的淬冷;另外,水流速度过低也是引起连粒的一个原因,它会导致粒子切粒室速度减慢,进而出现粒子团聚。此外,如果模头的孔眼距离过近,在加工过程中出口膨胀将会造成粒子触碰,其解决方法就是采用大间距、孔数少的模头替换现有模头。



7. 破刀可能更费钱

切粒设备的底刀是一种坚硬的碳化钢片,在其适当位置上焊有因瓦合金,能使它通过螺纹安装到支架上。通常,底刀的刀刃转动后就会出现底刀破裂的现象,对此,可采取适当措施来避免这种问题,在此过程中需要仔细遵照制造商设备手册上推荐的办法进行。在此,需要特别强调的一点是,有螺纹的因瓦合金芯棒是通过银焊固定到位的,它有一个剪切限制,容易在安装时被过大的转矩破坏。另外,在旋转或安装中,破裂的底刀易发生移位,并会在切粒机中飞散,破坏滚刀的刀刃,提高维修费用。回复【挤出】,查看更多


文章来源:Reduction Engineering Scheer,艾邦高分子编辑整理

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