Как полностью устранить внутренние пустоты, поверхностные пузырьки и скрытые микропор в толстой экструзии ТПУ (для прекурсорных листов сверхкритического пенообразования)

Ключевая предпосылка: Любые мельчайшие поры в заготовке-прекурсоре разовьются в крупные пузыри, разрыв клеток, неравномерное распределение клеток и образование пузырей при вспенивании в автоклаве в сверхкритических условиях. Заготовки-прекурсоры из ТПУ должны иметь нулевое содержание внутренних пустот, отсутствие захваченного воздуха и отсутствие пор, вызванных летучими веществами. Поры в основном возникают из четырех источников: влага / низкомолекулярные летучие вещества в сырье, захват воздуха в зоне подачи, унос газа при транспортировке расплава и осаждение газа при охлаждении. Практические меры контроля процесса приведены ниже в последовательности технологического процесса.

1. Секция сырья: Поры, вызванные гидролизом влаги и летучими веществами (наиболее частая причина)

ТПУ легко поглощает влагу; вода при высокой температуре генерирует CO2 и образует пузыри в расплаве.

1. Обязательные спецификации сушки

• Полиэфирный ТПУ: 80–85 °C, 2,5–4 ч; Полиэфирный ТПУ: 85–90 °C, 3–4 ч
• Целевое содержание влаги: ≤300 ppm, предпочтительно контролируется в пределах 200 ppm.
• Запреты: Открытая загрузка через бункер; воздух для сушки должен быть осушен, а не обычный горячий воздух; высушенные гранулы должны транспортироваться через изолированные бункеры для предотвращения повторного поглощения влаги.

2. Контроль перерабатываемого материала Дробленые края перерабатываемого материала быстрее поглощают влагу из-за большей удельной поверхности. Коэффициент переработки ≤20%; перерабатываемый материал должен быть повторно высушен. Просеивайте дробленый материал для удаления пыли, которая уносит воздух.
3. Добавки Нуклеаторы, тальк и пигменты склонны к поглощению влаги; предварительно высушивайте порошкообразные добавки заранее.

2. Секция подачи: Предотвращение захвата воздуха из твердых гранул (легко упускается из виду при экструзии толстых листов)

Воздух, захваченный между неплотно уложенными гранулами, может быть инкапсулирован движущимся вперед расплавом и образовывать удлиненные внутренние пустоты, если его вовремя не удалить.

1. Используйте принудительную подачу (предпочтительно питатель с потерей веса) для предотвращения образования сводов и пульсирующей подачи из-за свободного падения.
2. Поддерживайте умеренно низкую температуру в зоне подачи экструдера: Поддерживайте гранулы в твердом состоянии для уплотнения; воздух выталкивается назад из бункера сжатием шнека. Чрезмерно высокая температура в зоне подачи вызывает преждевременное плавление, запечатывает зазоры между гранулами и захватывает воздух внутри расплава.
3. Согласуйте глубину канала шнека в зоне подачи и степень сжатия для ТПУ: Применяйте умеренную степень сжатия для постепенного сжатия и оставьте достаточное окно для вентиляции.

3. Основной блок экструдера: Система вакуумной дегазации — удаление газов из расплава (основная конфигурация)

Сушка удаляет только свободную воду. Низкомолекулярные олигомеры, образующиеся в процессе малые молекулы и остаточные мономеры ТПУ могут быть удалены только путем вакуумной вентиляции.

Требования к конфигурации

1. Зона вакуумной вентиляции как минимум одна; двухзонная конфигурация для премиальных линий.
2. Степень вакуума: ≥-0,095 МПа. Оснастите вакуумный насос сепаратором вода-газ и конденсатором, чтобы избежать обратного загрязнения парами воды и масляным туманом.
3. Конструкция вентиляционного отверстия: Расплав должен создавать непрерывный поток для обновления поверхности расплава для достаточного выхода газа. Избегайте запечатывания вентиляционного отверстия расплавом. Применяйте глубокий канал шнека в зоне вентиляции для поддержания низкого давления расплава.

Табу: Чрезмерно высокое давление расплава в зоне вентиляции → газы не могут отделиться, скрытые поры переносятся в заготовки-прекурсоры.

4. Оптимизируйте температурный профиль для подавления термической деградации Газы малых молекул образуются при перегреве ТПУ и деградации: Избегайте локального перегрева по зонам цилиндра; температура расплава контролируется в пределах 190–220 °C (регулируется в зависимости от марки твердости). Используйте конструкцию шнека с низким сдвигом для уменьшения повышения температуры, вызванного сдвигом. Перегрев от сдвига является скрытым источником газа.

4. Секция транспортировки расплава и фильеры: Избегайте вторичного захвата воздуха и колебаний давления

1. Тщательно полируйте каналы для расплава и внутреннюю поверхность фильеры без мертвых зон, чтобы предотвратить образование стагнирующего материала, вызывающего деградацию и выделение газов; проводите регулярную очистку.
2. Установите статический смеситель перед фильерой Гомогенизируйте температуру и давление расплава, устраните локальные зоны низкого давления, где растворенные газы осаждаются в пузыри.
3. Поддерживайте стабильное и достаточное противодавление расплава Обеспечьте непрерывное стабильное противодавление на протяжении всей экструзии. Сильные колебания давления вызывают мгновенное локальное низкое давление и осаждение растворенного газа. Избегайте чрезмерного противодавления, которое вызывает термическую деградацию, вызванную сдвигом.
4. Предотвращайте частичное засорение губок фильеры и образование нагара; падающие продукты деградации приносят захваченный воздух.

5. Секция трехвалковой каландрирования: Поверхностные пузыри и кожные волдыри

Дефекты в виде пузырей могут возникать после выхода расплава из фильеры, а не только внутри экструдера:

1. Равномерный выгрузка из фильеры по всей ширине для предотвращения захвата воздуха турбулентным локальным потоком расплава.
2. Полное ламинирование расплава на валки; воздух не должен попадать между расплавом и поверхностью валка. Отрегулируйте горизонтальный уровень фильеры, зазор между тремя валками и скорость отвода в соответствии.
3. Реализуйте градиентную температуру валков: Не устанавливайте первый охлаждающий валок слишком холодным. Внезапное охлаждение преждевременно образует твердую корку и запирает внутренние газы внутри листа в виде подповерхностных пор. Применяйте постепенное охлаждение, чтобы обеспечить выход для внутренних газов до затвердевания корки.

6. Практическая последовательность устранения неисправностей при возникновении пор

1. Проверьте содержание влаги в сырье и подтвердите эффективность сушки.
2. Проверьте вакуумную систему: степень вакуума, утечки в трубопроводе, засорение расплавом в вентиляционном отверстии.
3. Снизьте температуру в зоне подачи для улучшения транспортировки твердого материала и обратной вентиляции.
4. Согласуйте скорость шнека и скорость отвода для стабилизации давления расплава.
5. Уменьшите локальный перегрев для смягчения термической деградации.
6. Оптимизируйте температуру трех валков и условия ламинирования для устранения захваченного воздуха.

7. Дополнительные критические требования к заготовкам-прекурсорам ТПУ для сверхкритического вспенивания

Незначительные подповерхностные поры допустимы для общей экструзии, но не для заготовок-прекурсоров для вспенивания. Даже скрытые поры микронного масштаба действуют как предпочтительные центры нуклеации ячеек внутри автоклава, что приводит к неконтролируемому коэффициенту вспенивания, смешанным крупным/мелким ячейкам и дефектам отверстий в листе.

• Онлайн-контроль: Отсутствие видимых пустот на поперечном срезе нарезанных листов. При наличии проведите тест в кипящей воде: выдержите заготовку-прекурсор в горячей воде 90 °C в течение 30 минут; отсутствие поверхностных пузырей указывает на отсутствие растворенного газа или микропор внутри.
• Спецификация остановки: Полностью продуйте расплав для длительной остановки, чтобы предотвратить накопление деградированных малых молекул внутри цилиндра, иначе поры сохранятся после перезапуска.

8. Быстрое выявление первопричин типичных дефектов пор

1. Удлиненные сквозные пустоты: Захват воздуха при подаче, недостаточная вентиляция
2. Мелкие дисперсные микропузырьки: Чрезмерная влага / недостаточный вакуум, осаждение летучих веществ
3. Случайные крупные пузыри неправильной формы: Локальный перегрев расплава и деградация
4. Подповерхностные пузыри только на поверхности: Захват воздуха в трехвалковом стеке, преждевременное затвердевание корки
5. Периодические прерывистые пузыри: Нестабильная подача, пульсация шнека, прерывистая утечка вакуумной линии