Производство соэкструдированных ПВХ-плит: пять критически важных этапов, от которых зависит жизнь.
На первый взгляд, ПВХ-панель, полученная методом соэкструдирования, выглядит всего лишь как разноцветная пластиковая панель, но внутри неё скрывается целая вселенная. Её качество – это не вопрос удачи, а результат почти маниакального контроля каждого параметра. Один градус выше нормы, один оборот быстрее, доля миллиметра отклонения – и готовый продукт может оказаться совершенно другим.
Производство соэкструдированных ПВХ-плит означает прохождение пяти критических этапов, от которых зависит жизнь. Каждый из них смертельно опасен.
Ворота 1: Температура — доля градуса, миля металлолома.
Температура — это важнейший фактор в процессе соэкструзии. Температуры обработки различных соэкструдированных материалов значительно отличаются от температур базового ПВХ-материала. Плохой контроль приводит в лучшем случае к неравномерному цвету, в худшем — к пригоранию материала.
Температура основного оборудования (материал основания ПВХ)Для одношнекового экструдера температуру цилиндра следует устанавливать последовательно на уровне 140°C, 150–160°C и 170–180°C. Температура головки матрицы контролируется на уровне 170–180°C, а температура кромки матрицы — на уровне 175–180°C. Для двухшнекового экструдера температура зоны подачи должна быть немного выше, чтобы материал плавился к концу зоны подачи, покрывая шнеки и предотвращая отрыв материала от подложки в зоне вентиляции.
Температура соэкструдераИменно здесь кроется реальное техническое различие. В качестве примера возьмем ПММА (акрил): температура в зонах должна составлять 195±5°C, 210±5°C, 220±10°C, при температуре головки экструдера 215±5°C. В качестве примера возьмем АСА: температура в зонах составляет 185±5°C, 190±5°C, 195±5°C, при температуре головки экструдера 195±5°C. Температуры обработки обоих материалов на несколько десятков градусов выше, чем у ПВХ, при этом сам ПВХ начинает разлагаться примерно при 170°C — это означает, что контроль температуры нагрева в первой зоне соэкструдера имеет решающее значение. Если температура слишком высока, вязкость материала слишком низка, выходное качество неравномерное, материал прилипает и растекается на входе в форму. При слишком низкой температуре вязкость расплава материала для основания становится высокой, текучесть — плохой, а обволакивание основного материала — недостаточным.
Нагрев необходимо проводить в два этапа.Сначала нагрейте каждую зону до 130°C и выдерживайте в течение 30–40 минут, затем нагрейте каждую зону до заданной производственной температуры и выдерживайте не менее 30 минут. Во время нагрева без нагрузки, чтобы обеспечить равномерный нагрев шнеков соэкструдера, запускайте его на низкой скорости на 1 минуту каждый час. Это правило медленного нагрева нельзя игнорировать.
Температура плесениОбычно температура контролируется на уровне 190–200 °C, при этом температура экструзии поверхности немного выше, чем температура сердцевины, для обеспечения прочного соединения с подложкой. Для крупных изделий следует добавить устройство контроля температуры нагрева в соединительный элемент между пресс-формой и соэкструдером. В противном случае процент брака при запуске останется упорно высоким.
Второй этап: согласование скорости вращения (об/мин) и скорости подачи материала — на одно деление быстрее означает толщину, на одно деление медленнее — толщину.
Основная сложность в производстве методом соэкструзии заключается в согласовании скорости вращения основного оборудования и соэкструдера. Это не простое вращение — это точное динамическое движение игрового полотна.
Существует незыблемое правило для последовательности запуска.При первоначальном запуске или запуске без нагрузки сначала следует запустить соэкструдер. Переместите бункер в положение подачи, запустите со скоростью 0 об/мин до 5–6 об/мин и медленно, пока канал соэкструзии в фильере не заполнится соэкструдированным материалом и он не начнет переливаться через край фильеры, после чего остановите. Только после этого следует запустить основную машину. Цель состоит в экономии соэкструдированного материала. Если используется новый материал и температура окружающей среды низкая, соэкструдер не следует останавливать при запуске основной машины. Вместо этого следует снизить скорость и продолжить экструзию, чтобы предотвратить охлаждение и накопление соэкструдированного материала в подающей линии, что может привести к срабатыванию защиты блока управления двигателем.
Ускоренная интеграция во время официального производстваПосле того, как основные параметры температуры зоны, скорости подачи, экструзии и волочения основного оборудования будут установлены, отрегулируйте частоту вращения соэкструдера для контроля толщины соэкструдируемого слоя. Включать охлаждение соэкструдера следует только после достижения целевой частоты вращения — включение охлаждения до запуска может помешать соэкструдеру запустить рабочую поверхность.
Золотое правило подбора скоростиПо мере увеличения скорости основного оборудования скорость соэкструдера соответственно увеличивается; по мере уменьшения скорости волочения скорость соэкструдера соответственно уменьшается. Если скорость соэкструдера слишком высока, давление на фильерную головку высокое, соэкструдированный слой слишком толстый, высока вероятность деформации, и увеличиваются затраты на изготовление подложки. Если скорость соэкструдера слишком низка, соэкструдированный слой слишком тонкий, возможны цветовые различия и темные полосы, а соэкструдированный материал слишком долго находится в зоне высокой температуры оборудования, что потенциально может привести к пригоранию материала.
Толщина соэкструдированного слоя регулируется с помощью частоты вращения соэкструдера: увеличение частоты вращения при толщине ниже заданного значения, уменьшение частоты вращения при толщине выше. В пределах допустимого отклонения толщины стенки профиля в качестве вспомогательной регулировки можно также использовать температуру кромки фильеры со стороны соэкструдированного слоя.
Третий этап: Сушка материала — содержание влаги более 0,1%, все теряется.
ПММА и АСА — это гидрофильные полимеры с коэффициентом влагопоглощения от 0,3% до 0,4%. Если их недостаточно высушить, последствия могут быть ужасающими: поверхность плиты теряет блеск, на ней появляются микропоры, пузыри и складки. В тяжелых случаях образуется плотный слой песчаных гранул — специалисты отрасли называют это состоянием «акульей кожи» — и устойчивость к атмосферным воздействиям и физическая прочность резко снижаются.
Процесс сушки должен выполняться в строгом соответствии с установленными правилами.:
ПММА необходимо тщательно высушить при температуре 75–85°C в течение 4–6 часов, доведя содержание влаги до уровня ниже 0,1%. АСК необходимо высушить при температуре 80–85°C в течение 3–4 часов. Если высушенный материал не используется немедленно, температуру сушилки можно отрегулировать до 30–50°C для поддержания необходимой температуры. Если добавляется новый материал, температуру можно снова повысить до номинального уровня и сушить еще 3–6 часов, после чего материал будет использоваться поочередно в зависимости от порядка добавления материала.
Этот шаг кажется простым, но его легче всего упустить из виду. Сколько партий брака, если выяснить первопричину, оказывается не проблемой температуры или скорости, а просто неправильной сушкой досок для ковки?
Четвертый затвор: Форма и канал потока — стабильность границы раздела определяет успех или неудачу.
Качество сцепления между соэкструдированным слоем и ПВХ-основой составляет семьдесят процентов в соответствии с конструкцией пресс-формы и тридцать процентов в соответствии с параметрами процесса изготовления подложки.
Очистка от плесени — обязательный инструктаж перед запуском. Модифицированный ПММА имеет относительно высокую твердость поверхности, примерно 3–4H по шкале Роквелла, и склонен к сколам и появлению следов трения. Материал ASA мягче, и его поверхность очень легко царапается. Загрязненная форма и охлаждающая вода с примесями приведут к царапинам или потере блеска на поверхности соэкструдированного слоя. Перед началом производства необходимо тщательно проверить оборудование, форму и систему охлаждения.доска для кроватиОчистка необходима для обеспечения отсутствия царапин, дефектов, гладкой и чистой внутренней поверхности канала потока расплава, а также примесей — особенно твердых частиц, таких как песок — на подложке для подачи воды в формовочную матрицу.
Конструкция каналов для потока напрямую определяет прочность межслойного сцепления. Поскольку вязкость и скорость потока двух материалов различаются в процессе соэкструзии, кривые распределения скорости в одном канале потока и в сходящемся канале потока совершенно разные. Когда два расплавленных материала сливаются в одном канале потока, их вязкость оказывает существенное влияние на качество поверхности соэкструдированного материала. К распространенным структурам каналов соэкструзии относятся: прямоточный канал, возвратный канал, подвесной канал и канал с формированием древесных волокон — каждая из них должна быть выбрана в зависимости от формы поперечного сечения профиля и соэкструдируемого материала.
Устранение межслойной нестабильностиПри использовании полимеров с широким распределением молекулярной массы единственный способ уменьшить нестабильность межфазной границы — это увеличить толщину соэкструдированного слоя, изменить соотношение слоев или заменить соэкструдированный материал. Толщина соэкструдированного слоя не должна быть менее 0,2 миллиметра.
Пятые ворота: охлаждение, закрепление и отступление — последний шаг, где случается больше всего горя.
Экструзия — это только половина дела. Охлаждение и затвердевание — это тот самый финальный толчок, который определяет конечное качество.
Настройка вакуумаСтепень вакуума должна поддерживаться на уровне 0,06–0,08 МПа, а температура охлаждающей воды — на уровне 20–25 °C. Вакуумный калибровочный стол обычно имеет четыре или более секций подложки, сегментированные водяные контуры и вакуумную всасывающую подложку. Благодаря вакуумному отрицательному давлению и охлаждению размеры подложки быстро фиксируются, подавляется чрезмерный рост ячеек подложки, а допуски по плоскостности и толщине гарантируются в пределах плюс-минус 0,1 миллиметра.
