🐢Медленные пульсации: Почему экструдер "кашляет" и теряет стабильность?
Мы уже обсуждали "биение шнека" (высокочастотные пульсации), но в экструзии есть и более медленные, низкочастотные проблемы, которые могут серьезно влиять на качество продукции. Эти нестабильности могут длиться от нескольких секунд до нескольких минут.
1. Низкочастотная нестабильность (10–30 секунд)
Основной причиной таких колебаний часто является проблема в зоне пластикации: разрыв твердого слоя полимера.
Что такое разрыв твердого слоя?
В экструдере полимер плавится, образуя расплавленную пленку между шнеком и твердым слоем. Если твердый слой ускоряется или движется неравномерно, он может разрушиться, что мгновенно меняет условия плавления и перекачки, вызывая пульсацию давления и расхода.
Как это предотвратить?
• Охлаждение шнека: Охлаждение шнека снижает температуру на границе раздела, уменьшая образование пленки расплава. Это замедляет скорость перекачки, но способствует более быстрому завершению процесса плавления (на более коротком участке шнека), снижая нагрузку на твердый слой.
• Степень сжатия: Шнеки с высокой степенью сжатия (3:1, 4:1) гораздо более склонны к разрыву твердого слоя, чем шнеки с низкой степенью сжатия (например, 2,25:1). Шнек с низкой степенью сжатия часто является лучшим решением для стабильности, чем высококомпрессионный шнек с охлаждением.
• Барьерные шнеки: Использование барьерной геометрии шнека помогает лучше контролировать процесс плавления и снижает вероятность образования нестабильной пленки расплава.
2. Температурные колебания (15–20 секунд)
Пульсации с периодом 10–30 секунд могут быть вызваны и нестабильностью системы контроля температуры вдоль цилиндра экструдера.
• Проблема датчиков: Из-за медленного отклика датчиков или их расположения далеко от интерфейса полимер/металл, фактическая температура на границе раздела может колебаться, даже если показания приборов стабильны.
• Регулирование "Вкл/Выкл": В системах с простым временным пропорциональным регулированием (on/off) нагрев или охлаждение включается и выключается относительно короткими интервалами (15–20 сек). Эти "всплески" энергии вызывают кратковременные изменения температуры на поверхности цилиндра, что может привести к колебаниям производительности на 5–10%!
• Решение: Для стабильности критически важно использовать истинное пропорциональное регулирование температуры (PID-регулирование) вместо простого временного пропорционирования.
3. Очень медленные колебания (Минуты/Часы)
Эти самые медленные изменения чаще всего связаны с внешними или долгосрочными факторами:
• Плохой температурный контроль: Неисправность или неточность терморегуляторов.
• Внешняя среда: Изменения температуры или влажности в цеху.
• Инфраструктура: Колебания напряжения в электросети завода.
• Засорение: Постоянное медленное снижение производительности часто является признаком накопления загрязнений на сетчатом пакете или частичного засорения шнека.
4. Случайные колебания
Случайные скачки давления и производительности обычно являются результатом:
• Нерегулярной подачи: Неравномерный уровень заполнения загрузочной воронки.
• Комбинации циклов: Иногда то, что кажется случайным, на самом деле является наложением нескольких регулярных циклов (например, "биение шнека" + температурная пульсация), которые вместе создают хаотичную картину.
Стабильность экструзии — это борьба с нестабильностью на всех частотах!
#Экструзия #НизкочастотнаяНестабильность #Пластикация #ТехнологииПолимеров #Шнек #Терморегулирование #ДефектыПроизводства #Инженерия #ПереработкаПластиков
