吹膜版须知：吹膜 |
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| 楼主-发帖时间:2022/12/30 16:58:54吹膜挤出技术故障诊断！如果你做薄膜，这些必须懂！ |
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挤出问题
这一篇探讨排除吹膜过程中常遇到的各种故障的方法。这部分内容主要针对挤出机进行探讨。挤出机问题对于挤出效益，制品尺寸及质量的影响是重大的，值得深入研究。 干货集中，文字比较多。请耐心看~ 如果觉得有用，请点赞转发。 NO1、挤出波动 挤出波动是指熔体经过模头挤出的质量流率随时间变化过大，姑且说是挤出波动。这种情况下可以观察到料筒前端压力即网前压力有比较大的快速的波动。有时候也能观察到电机电流的瞬时波动很大。熔体压力波动可以达到±15%甚至更大，而且是随机的。压力波动上下限出现的周期在几秒到几十秒不等。 挤出波动区别于螺杆跳动。螺杆跳动造成的模头压力波动通常小于±10%且与螺杆转动周期相匹配。螺杆跳动产生的挤出脉冲会受到多孔板和模头背压的平抑。挤出波动带来的是薄膜纵向厚薄偏差。 挤出波动有两个主要的原因：喂料不稳定和熔融不稳定。 喂料不稳定产生的波动沿着螺杆进入模头进行传递。在一个有效的挤出系统内，固体颗粒与机筒摩擦较大并受到螺棱推动往前输送，与螺槽底部相对滑动。固体输送的关键因素是固体料与机筒内壁摩擦系数与螺杆摩擦系数之比。比值越大，固体输送越高效。如果螺杆温度高，表面未清理干净或者有损伤，则使得物料容易粘附在螺杆上从而增大螺杆摩擦系数。 另外，固体形态差异大，比如固体原料含有粉状物料，会导致其熔融速率差异较大，颗粒小的原料较早熔融并粘附在螺杆上从而增大螺杆摩擦系数。不管什么原因，只要有原料粘附在螺杆上，其输送就会暂停直到粘附的物料后端产生足够大的压力推动其运动进入螺槽前端。 对于吹膜挤出，尤其是聚乙烯，解决喂料量不稳定问题的最好办法是使用开槽机筒。这项技术极大提高了料筒与原料的摩擦，提高喂料稳定性并提高了挤出机整体的挤出量。 另一个使喂料稳定的方法是保持螺杆表面光滑并使用颗粒形状一致的原料。螺杆表面干净不黏料，如果进行抛光电镀降低摩擦系数，那效果就更好了。使用形状一致的原料颗粒可以得到更加均匀的熔融过程，降低原料粘附在螺杆上产生降解的风险。 熔融不稳定是挤出波动的另一个主要原因。固体床沿螺杆往前输送，应保持完整并均匀熔融。但是情况并不总是这样如意，固体床会破碎并影响下游的挤出波动。除了引起挤出波动，固体床破碎还会导致挤出量下降。 固体床破碎通常与固体熔融速率不一致有关，未及时融化的固体堵塞螺槽导致后来固体床受力破碎。比如说，压缩比太高导致螺杆出料端方向的螺槽容积不足以容纳进料端输送过来的固体床和熔池。这种情况下固体床到这里就不停的破碎变形以适应小容积螺槽。 解决固体床破碎问题的主要手段是提高固体受热熔融效率。可以通过变化螺杆转速（提高转速以提高剪切热，或降低转速延长停留时间），改变机筒温度设置，或者重新设计螺杆（分离型螺杆专门解决这个问题）。 NO2、熔体温度过高 挤出设计原则是低温挤出。算笔经济账就很明白：产生热量熔融物料要成本，移除热量冷却原料也要成本。所以最好的情况是只提供必要限度下的热量，多余热量都是浪费。另一个原因是冷却系统效率是有上限的，热量冗余是个不小负担，限制了产量和制品质量。挤出物温度较低，在冷却效率一定的条件下，意味着可以把产量开高点，提升了经济效益。低温挤出的前提当然是温度还要足够高可以保障制品质量和设备安全。 熔体温度过高的原因可以分为两类：设备工艺和时间积累。设备工艺上的原因导致高溶体温度是很常见的，比如不合理的温度设置或者螺杆设计。所有的聚合物挤出都有一个最低的挤出温度。如果机筒温度设置过低，则螺杆旋转带来的剪切热势必将原料温度升高到所要求的最低温度。这种情况是失控的，从工艺角度，还需要调整工艺温度到符合挤出温度要求。 螺杆设计不合理不能满足工艺条件，比如原料、模头压力和产量等要求，也是非常常见的情况。这就需要更换一根更适应的螺杆使得挤出温度可以降低，同时也就提高了挤出产量。更深的计量段螺槽通常可以降低剪切热并提高产量。这是在压力回流不大的情况下才成立，所以通常要同时配置开槽机筒。 如果是时间积累导致的高熔体温度，原因大多是过滤网堵塞或者螺杆磨损。随着过滤网上杂质的积累，换网器对于熔体流动的阻碍作用增加，相当于模头背压增大。由此，挤出产量下降，挤出机内熔体滞留时间延长。原料滞留导致吸收了更多的热量而升高温度。此时需要更换滤网。如果换网要停机花费较长时间，则可以考虑多工位或者连续换网装置。 除了滤网堵塞，螺杆磨损也是导致熔体温度过高的一个原因。螺棱磨损导致螺棱顶部与机筒内壁间隙增大，挤出量下降。这是因为间隙的漏流量增大，螺杆的泵送机能下降。同时，固体床与螺杆内壁摩擦温和，熔融效率下降使得挤出量下降。随着间隙越来越大，要保持原来的挤出量需要提高螺杆转速。这是个周期比较长的现象。其结果是原料受到更大的剪切才能获得跟原来相同的产量，熔体温度升高了。所以要定期记录各种开机数据，包括产量和螺杆转速。定期测量螺杆机筒各位置的磨损情况也很重要。如果操作人员比较了解螺杆磨损机理，则测量可不必太过频繁。 原料更换也是另一个导致熔体温度升高的原因。原料类型或配方比例的更换，甚至是一些微小的变化，都会影响挤出机内部原料的流变行为。因为这些变动带来的剪切热和压力的产生都会使熔体温度升高。 最后，高熔体温度的原因可以仅仅就是错误的温度设置。偶尔，一个操作人员设置好温度后，又来一个人重新设置温度。一段时间以后，温度设置曲线完全变样了不适应该套螺杆机筒与原料产能的配合。这也是我们为什么要填写工作日志的原因。有记录才能形成有效的可常规重复执行的操作。 NO3、冷却冗余 所有的挤出机都有机筒冷却系统，比如风扇或者水循环，作用是带走熔体剪切产生的多余热量。但是，最好情况还是这些多余热量根本没有产生。因此，如果温控器经常对机筒进行冷却，这表明挤出系统有很低的效益。 在高效挤出系统中，挤出机仅提供最低限度必要的热量将原料加热到所需的温度。这需要剪切热和传导热的共同作用。理想情况是螺杆转动为原料升温提供了绝大部分热量，而加热器的作用仅是保持温度并控制温度波动。如果剪切热过多，就不得不冷却了。冷却就是浪费。 造成冷却冗余的原因跟造成熔温过高的原因是一样的。略微有区别的地方在于加热区温度设置过高，虽然所在加热区冷却风扇不会进行冷却，但是造成的熔体温度过高还是会在制品冷却时需要更高的冷却效率。即使有一个加热区温度过高，而出口熔体温度并没有过高，这样也是不经济的。因为保持一个加热区高温是要耗费能量的。解决办法取决于这个加热区过热的原因是螺杆设计问题还是加热问题。 NO4、挤出量过低 挤出量过低通常指的是比流率过低，也就是挤出机每转每分钟的挤出量过低。大多数情况下，要增加产量只需要提高螺杆转速即可。但是提高螺杆转速并不是适用于所有情况。所以这个问题讨论比流率更有意义。 产量过低的主要原因是挤出阻力过大，通常是换网器堵塞和螺杆磨损。过滤网的杂质积累使得流道通流面积缩小，从而降低产量。这相当于增加了模头背压。另外，背压增大导致挤出机内压力回流增大，有更多熔体滞留在挤出机内做环流运动。如上所述，这也导致熔体温度升高。此时需要更换滤网。也有其它可能的原因，比如滤网过密或者模头前端有调压阀等。 螺杆磨损，一般表现为螺棱与机筒间隙的增大，可从两个方面降低挤出量。一方面是间隙漏流加大降低了总输出量。另一方面是减小了固体床受到的机筒剪切，降低熔融速率。所以需要再次强调，定期检查并记录螺杆磨损情况非常有用。分辨产量降低的原因是来自滤网堵塞还是螺杆磨损，主要看模头压力是不是增大。 挤出量过低还可以由其它原因引起的。原料，硬件，工艺的变化都可能带来挤出量下降。定期检查挤出量是个好习惯。测量时可以检测四到五个不同转速相同时间长度的挤出量。将挤出量除以转速可以得到比流率。比流率可以作为工艺修改时的比较基准。 |
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