Как решить проблему пожелтения при экструзии труб ПВХ?

Изменение цвета труб ПВХ во время экструзии: принцип + последовательность устранения неполадок + решения

Линия по производству труб ПВХ Yongte конструктивно оптимизирована для решения распространенной проблемы обесцвечивания во время экструзии труб ПВХ. Канал винтового потока имеет закругленные переходы, что минимизирует застой материала в мертвых зонах, эффективно предотвращая локальное удержание, деградацию или изменение цвета материала. Оборудование также оснащено независимой системой контроля температуры охлаждения шнека, которая позволяет точно регулировать температуру, предотвращая внутренний перегрев материала, вызванный накоплением тепла от трения в шнеке. В сочетании со встроенным модулем онлайн-мониторинга температуры производственной линии эта система может собирать данные о температуре в реальном времени из каждой секции ствола и головки, оперативно обнаруживать аномалии, такие как дрейф термопары или локальный перегрев, и помогать производственному персоналу быстро выявлять основные причины обесцвечивания, тем самым сокращая время простоя производства, связанное с этой проблемой.

Основная причина пожелтения ПВХ: нагревание или напряжение сдвига вызывают выделение HCl из ПВХ, что приводит к образованию сопряженных двойных связей; этот HCl затем ускоряет дальнейшее разложение (разложение типа молнии); для систем кальций-цинк необходимо соблюдать осторожность, чтобы предотвратить ожог цинка (сильное каталитическое разложение ZnCl₂). Быстрый диагностический подход: общее равномерное пожелтение обычно возникает из-за проблем, связанных с температурой, стабилизаторами или временем пребывания; желтые полосы или локальное пожелтение указывают на скопление материала в форме или в мертвой зоне винта; Пожелтение после запуска или остановки вызвано задержкой материала в зоне нагрева, что приводит к деградации.

I. Корректировка процесса (приоритезация корректировок процесса – они влекут за собой изменения с наименьшими затратами)

1. Контроль температуры (самый распространенный)

Указание зоны экструзии жесткого ПВХ-U: Температура головки: 155–170°C; Температура головки/формы: 165–175°C; Категорически запрещается длительное повышение температуры формы выше 180°C.

1. Постепенно снижайте температуру цилиндра, фланца и матрицы; отдайте приоритет снижению температуры матрицы и головки (поскольку матрица наиболее подвержена скоплению материала и перегреву).

2. Проверьте термопару и нагревательную спираль: дрейф термопары может привести к тому, что отображаемая температура будет казаться нормальной, в то время как фактическая местная температура может быть повышена; осмотрите вентилятор охлаждения.

3. Масляный контур охлаждения винта: отказ внутреннего охлаждения винта, накопление тепла от трения и внутренний перегрев материала (который выглядит пожелтевшим) – эти явления часто легко не заметить.

2. Скорость сдвига и время пребывания

1. Уменьшите скорость основного двигателя, соответствующим образом увеличьте скорость подачи, сведите к минимуму сдвиговый нагрев и сократите время пребывания материала; чем выше скорость вращения, тем сильнее сдвиговой нагрев.

2. Не оставляйте машину бездействующей в течение длительного времени; при остановке работы бункер для материала необходимо опорожнить. Категорически запрещается оставлять материал внутри горячего бункера машины: если оставить его там всего на несколько минут, материал разложится и пожелтеет.

3. Контроль соотношения переработанного материала: поскольку переработанный материал подвергается множественным циклам нагрева, что увеличивает расход стабилизаторов, рекомендуется, чтобы содержание переработанного материала составляло ≤15%; переработанный материал следует просеять для удаления частиц кокса; чрезмерное количество переработанного материала может привести к постоянному пожелтению.

3. Стадия смешивания (часто упускается из виду многими производителями)

· Конечная температура смешивания не должна быть слишком высокой (обычно 110–120°C), а время смешивания не должно быть слишком продолжительным; температура нагнетания после холодного смешивания должна быть ≤50°C.

· Недостаточное охлаждение горячей смеси приводит к преждевременной деградации стабилизатора, что делает экструдированный продукт склонным к пожелтению; Поглощение влаги карбонатом кальция также может мешать работе систем пластификации и стабилизации.

II. Оптимизация формулы (если после корректировки процесса продукт остается желтым, откорректируйте формулу)

1. Термостабилизатор (сердечник)

· Система солей свинца: увеличьте количество стабилизатора и выберите марку с длительной термостабильностью.

· Система кальций-цинк: Избегайте простого добавления избыточного количества солей цинка, так как это может привести к ожогу цинка; объединяться со вспомогательными стабилизаторами (полиолами, β-дикетонами, гидротальцитом) с образованием комплекса ZnCl₂ и ингибировать каталитическую деградацию; добавить небольшое количество затрудненного фенольного антиоксиданта (1010).

Внезапное пожелтение после замены партии стабилизатора – в первую очередь определите, является ли качество или эффективное содержание стабилизатора недостаточным.

2. Баланс смазки (Очень высокая частота! Жидкость также может пожелтеть, если стабилизатора недостаточно)

Недостаточная внешняя смазка: материалы прилипают к металлическим поверхностям, чрезмерная пластификация, повышенное напряжение сдвига – приводит к пожелтению и ломкости трубы; чрезмерная внешняя смазка: плохая пластификация, шероховатая внутренняя поверхность стенок.

· Внутренняя смазка (стеариновая кислота, эфиры): снижает внутреннее трение внутри расплава; Внешняя смазка (полиэтиленовый воск, окисленный воск): предотвращает прилипание расплава к металлическим поверхностям винта или матрицы.

· Система кальций-цинк более чувствительна к условиям смазки; внутренние и внешние параметры скольжения должны быть правильно согласованы – недостаточно просто отрегулировать стабилизатор.

3. Наполнитель и пигмент

· Карбонат кальция: используйте порошок кальция с низким содержанием тяжелых металлов и железа; ионы железа могут катализировать деградацию ПВХ; порошок кальция следует высушить, если он станет влажным.

· Диоксид титана: Для систем водоснабжения или наружных трубопроводов – используйте рутил-TiO₂, который обеспечивает превосходную устойчивость к атмосферным воздействиям; анатаз-TiO₂ подвержен фотоиндуцированному старению и со временем может пожелтеть; недостаточное содержание диоксида титана приводит к плохой белизне и визуально желтоватому виду.

· Флуоресцентные отбеливающие агенты: это дополнительные визуальные агенты, которые не решают проблему термического разложения как такового; они лишь улучшают белизну поверхности и не могут служить заменой стабилизаторов.

III. Оборудование и очистка (Особое внимание уделяется полосатому и прерывистому пожелтению)

1. Мертвые зоны шнека, цилиндра, шунтирующего челнока и матрицы: выполните разборку и осмотр при остановке для удаления накопленного углерода и закоксованных отложений; застойный материал будет постоянно вноситься в расплавленную массу, образуя желтые линии или полосы.

2. Износ винтов. Увеличение зазора между винтом и цилиндром приводит к рециркуляции материала, увеличению времени пребывания и повторному термическому разложению; сильный износ требует ремонта или замены винта.

3. Металлические примеси: железные опилки или ржавчина, попавшие в ствол; ионы металлов катализируют разложение ПВХ; система смешивания должна быть оборудована системой удаления железа.

IV. Процедура быстрого устранения неполадок (последовательность операций на месте)

1. Обратите внимание на характер пожелтения: равномерный желтый → производственный процесс/консервирующая добавка; желтые полосы → удержание материала за счет винта формы; пожелтение при запуске или выключении → проблема, связанная со временем удержания материала

2. Проверка температуры: убедитесь, что термопара и система охлаждения винта работают правильно; провести пробный запуск, немного снизив температуру головки машины.

3. Уменьшите скорость основного двигателя, поддерживайте стабильную подачу и минимизируйте сдвиговое тепло.

4. Очистите шнек и головку от остатков кокса.

5. Проверьте соотношение добавления перерабатываемого материала; временно приостановить проверку пробного производства перерабатываемого материала.

6. Проверьте процесс смешивания «холодный-горячий» и содержание влаги в порошке кальция.

7. Окончательная корректировка конструкции стабилизатора и системы смазки.

V. Распространенные ошибки и предупреждения

1. Даже при добавлении дополнительных стабилизаторов смазка все равно желтеет из-за дисбаланса; Слепое увеличение количества солей цинка в кальциево-цинковой композиции может привести к кратковременному побелению с последующим почернением слоя цинка с течением времени.

2. Флуоресцентные отбеливатели лишь обеспечивают визуальную маскировку и не могут предотвратить термическую деградацию ПВХ; высокотемпературная экструзия все равно приведет к разложению.

3. Неправильная степень сжатия матрицы или мертвые зоны канала потока могут вызвать локальный застой материала, что приводит к постоянному появлению желтой линии.