Белый налет, который появляется на кристалле через несколько часов после каждой очистки, состоит не из компаунда, проходящего через станок.
Результаты анализа восьми отложений, снятых с промышленных линий по производству жесткого ПВХ, проведенного в Университете Лафборо, опровергают обычную последовательность поиска и устранения неисправностей. Смазка является носителем, а не нагрузкой, поэтому удаление стеарата кальция иногда очищает матрицу, а иногда ничего не меняет.
Изучение состава материала перед началом работы над рецептом сужает круг поиска до одной переменной группы. Местонахождение материала и его состав указывают на то, с какой группы следует начать.
Что содержатся в отложениях, образующихся при осаждении осадка?
Отложения, образующиеся при экструзии ПВХ, состоят из пигмента (диоксида титана), наполнителя (карбоната кальция) и остатков металломыльного стабилизатора, переносимых к оснастке расплавленной восковой и стеаратной несущей фазой. Сам ПВХ, как правило, не обнаруживается. За пределами ПВХ такие же отложения называются «капельным вытеканием» или «вытеканием из фильеры».
Белый налет на готовой детали — это поверхностное выцветание , а не оплавление. Оплавление остается на оснастке и восстанавливается в течение нескольких часов после очистки. Разложившийся полимер содержит ПВХ и обесцвечивается; оплавление не содержит ни того, ни другого.
Отложения на матрице и отложения в калибраторе — это два разных вида дефектов. Отложения на матрице имеют неорганическую природу: остатки пигмента, наполнителя и стабилизатора выносятся из расплава расплавленной фазой воска и стеарата. Отложения в калибраторе в основном имеют органическую природу и образуются в результате испарения и конденсации более легких фракций на более холодной поверхности инструмента.
Методом ДСК органическую фракцию разделили по температуре плавления: смесь жирных кислот – 40-55 °C, углеводородный воск – 80-85 °C, стеарат цинка – 125 °C, стеарат кальция – 140 °C. Если осадок находится на калибраторе, сначала проверьте летучую часть рецепта. Если он остается на матрице, то исходной точкой является неорганическая загрузка.
Какие добавки к ПВХ вызывают образование отложений?
При температуре выше 175 °C расплавленный углеводород растворяет стабилизатор и стеарат кальция, образуя комплекс, который покрывает полярные неорганические частицы. В зонах декомпрессии этот конгломерат выпадает в осадок при понижении температуры ниже 175 °C, осаждается на металлических поверхностях, теряет углеводородное вещество и становится местом образования следующего слоя.
| Потому что семья | Подпись о внесении депозита | Первая проверка |
|---|---|---|
| Внешняя смазка (стеарат кальция, полиэтиленовый воск) | Несущая фаза, малая по массе. | Соотношение внутреннего и внешнего слоев; тип воска |
| Стабилизатор на основе металлического мыла (остатки кальция и цинка) | Высокое содержание Ca и Ti, Zn лишь в следовых количествах. | Система стабилизации на твердой и жидкой основе |
| Наполнитель и пигмент | CaCO3 и TiO2 в каждом образце | Нагрузка TiO2 (увеличивает осаждение); CaCO3 уменьшает его |
| Марка смолы | Та же упаковка, другой результат. | Пористость и значение K |
В образце осадка Ca/Zn из того же исследования, SEM-EDX показал сильное присутствие кальция и титана, а цинка – лишь в следовых количествах. Металл стабилизатора вносит свой вклад в образование осадка, но в гораздо меньшей концентрации, чем наполнитель и пигмент вокруг него.
Было замечено, что увеличение содержания карбоната кальция снижает образование осадка за счет абразивной очистки стенок экструдера. Увеличение содержания диоксида титана, наоборот, увеличивает его. Мелкодисперсный диоксид кремния действует как добавка, предотвращающая образование осадка, по тому же принципу абразивного воздействия.
Полиэтиленовые воски и стеараты металлов образуют сплавы в расплаве. Замена типа воска при том же соотношении частей на 100 частей смолы представляет собой реальное изменение рецептуры, а не замену на аналогичный материал.
Количество смазки, достигающей металла, частично зависит от типа смолы. Для труб марки K-66 пористость составляет около 0.25 см³/г; для мягких компаундов марки K-70 — около 0.41 см³/г.
Частицы с меньшей пористостью поглощают меньше смазки внутри, поэтому один и тот же пакет может работать без смазывания на одном типе ПВХ-суспензии , но при этом образовывать осадок на другом. Перед добавлением смазки проверьте осажденный слой на соответствие спецификации пористости вашего типа смолы.
Условия процесса, вызывающие осаждение осадка.
Температура плавления является наиболее четко выраженным технологическим фактором: осаждение увеличивается с повышением температуры, что обусловлено снижением вязкости, позволяющим добавкам мигрировать. Технологический диапазон сужен в пределах от 175 до 195 °C, где первичные частицы все еще присутствуют в расплаве, и соединение еще не завершило плавление.
Более высокий крутящий момент экструзии увеличивает выход готовой продукции. Крутящий момент является индикатором истории сдвига на производственной линии и зависит от скорости вращения шнека, вязкости компаунда и температуры цилиндра.
Остаточная влага является первостепенным фактором. В ходе патентного исследования 1983 года, проведенного на непластифицированном ПВХ, количество добавок в составе оставалось постоянным, но показатели осаждения шлака различались в зависимости от марки ПВХ. Добавление 44.5 мл воды в течение шестиминутного эксперимента позволило улучшить показатели наилучшего состава с 3 до 5.
Геометрия кристалла концентрирует осадок независимо от рецептуры. Более длинная площадка кристалла увеличивает напряжение на выходе, а выходная поверхность охлаждается сильнее, чем корпус кристалла, поэтому термопара на поверхности кристалла дает более точные показания, чем стандартная термопара на кристалле, расположенная выше по потоку.
Металлические следы от цилиндра экструдера были обнаружены только в двух из восьми исследованных промышленных отложений. Перед заказом проверки цилиндра проверьте рецептуру и температурный профиль.
Что нужно проверить перед очисткой смазочного материала
Обычно в таких случаях происходит отщепление стеарата кальция. Это замедляет движение носителя, и осаждение может замедлиться, но неорганическая нагрузка остается в расплаве.
Если вы обнаружили этот дефект, начните с определения места образования отложений и их внешнего вида. Отложения на кристалле указывают на баланс добавок и температурный профиль; отложения калибратора указывают на летучие вещества в рецептуре.
Сопоставьте отложения с одной из четырех групп причин, затем проверьте технологическое окно вокруг них. Баланс состава, а не соотношение частей на 100 частей продукта, определяет, останется ли производственный процесс чистым или отложения будут восстанавливаться при каждой смене.