Как организовать переход между цветами при экструзии пластикового профиля
Смена цвета на профильной линии часто приводит к убыткам. Пока на выходе идет полоса с разводами двух оттенков, оборудование работает, а пригодной к использованию продукции нет. Переход с белого на коричневый занимает от нескольких десятков минут. При этом возврат с темного на светлый растягивается на часы. На выпуск бракованных изделий тратятся десятки килограммов материала.
Технологи, главные инженеры и руководители производств, которые эксплуатируют экструзионные линии для производства профиля, считают эти потери в каждой смене. Поэтому следует разобрать, почему появляется смесь цветов, как выстроить очередность заказов и какие методы очистки действительно работают.
Откуда берется смесь цветов
Полимер не вытекает из системы целиком. Часть расплава остается на витках шнека, в зонах цилиндра и в каналах формующей головки. Новый материал вымывает остатки старого постепенно. Поэтому сначала в профиле появляется цветная «дымка», затем полосы, и только потом чистый цвет.
- Скорость вымывания зависит от трех факторов:
- Конструкция шнека и головки определяет число застойных зон.
- Вязкость расплава влияет на то, как легко он вытесняется.
Разница между цветами определяет видимость остатков: белый после черного очищается долго, а черный после белого проходит быстро, так как темный краситель перекрывает следы светлого.
Экструзионная линия для производства профиля пропускает расплав через несколько узлов подряд: цилиндр, фильтрующий пакет, адаптер, головку и калибратор. Остатки цвета есть в каждом из них, поэтому время перехода считают по всему тракту, а не только по шнеку.
Как спланировать очередность цветов
Самый дешевый способ сократить потери – не допускать лишних переходов. Планирование выполнение заказов по цветам экономит больше, чем промывка. Базовый порядок выглядит так:
- Группирование заказов по цвету и материалу, чтобы не чередовать оттенки в течение недели.
- Размещение заказов от светлого к темному: натуральный, белый, серый, коричневый, черный.
- Постановка в одну цепочку близкие оттенки, например бежевый и светло-коричневый.
- Перенос перехода с темного на светлый на конец смены или на плановую остановку.
При производстве небольших партий разных цветов помогает другая схема. Основная часть профиля выпускается из белого или натурального материала, а цветной слой наносится отдельно. Экструзионная машина в этом случае меняет цвет только на небольшом дополнительном узле.
Способы очистки при смене цвета
Выбор метода очистки зависит от полимера, температуры переработки и допустимых потерь. На линиях, которые выпускают профили, применяются три способа.
Вымывание самим материалом
Оператор снижает долю красителя, затем загружает базовый полимер без пигмента и ждет, пока профиль достигнет нужного оттенка. Метод не требует дополнительных расходов, но дает наибольший объем отходов. Он используется при переходе между близкими по тону цветами.
Промывочные составы
Промывочный состав вытесняет остатки расплава со стенок цилиндра и шнека. Одни составы действуют механически за счет абразивных частиц, другие химически, третьи сочетают оба принципа.
Для ПВХ нужен состав, совместимый с этим полимером. Универсальный полиэтиленовый гранулят здесь не подходит, так как ПВХ чувствителен к перегреву. При длительном нахождении в зоне нагрева он разлагается с выделением хлороводорода. Остатки в застойных зонах окрашивают профиль и дают темные включения.
Разборка и механическая чистка
При редких переходах или подгоревших частицах в расплаве головку и шнек разбирают и чистят вручную. Метод трудоемкий, но дает обеспечивает высокий уровень чистоты. Его применяют при смене материала, после длительной остановки и при серьезном загрязнении.
Дозирование красителя и соэкструзия
Цветной профиль выпускают с мастербатчем или сухим пигментом, который подмешивается к базовому полимеру. Долю красителя определяет производитель мастербатча, обычно она составляет несколько процентов от массы.
Стабильность оттенка зависит от точности дозирования. Гравиметрический дозатор взвешивает компоненты и корректирует подачу, поэтому цвет не «плывет» на каждой последующей партии. Объемный дозатор проще и дешевле, но точность у него ниже.
Соэкструзия еще больше сокращает потери. Профиль формируется из двух потоков:
- Основной слой идет из главного шнека.
- Тонкий цветной слой наносит второй, небольшой экструдер.
Для смены цвета достаточно очистить малый узел, шнек, который подает основной поток, продолжает работать.
Какое оборудование упрощает переходы
От конструкции линии зависит, сколько времени займет очистка. При сравнении вариантов нужно обратить внимание на 4 параметра:
- Форму каналов головки. Плавные переходы без тупиков уменьшают застой расплава.
- Конструкцию шнека. Геометрия и смесительные участки влияют на скорость вымывания.
- Качество поверхности каналов. Полированные и хромированные поверхности хуже удерживают остатки.
- Возможность разборки. Быстросъемные элементы сокращают время обслуживания.
Параметры нужно уточнять до заказа. Если предприятие планирует купить экструдер, то вопрос о частоте смены цветов стоит задавать первым. От этого зависит конфигурация головки, наличие второго шнека и тип дозирования.
Компания «Полимер-Техника» изготавливает экструзионные линии и оснастку по техническому заданию заказчика. Требование по быстрому переходу на другой цвет можно включить в ТЗ. Головку и шнек в этом случае проектируем под частые смены. Подобрать экструдер для пластика под такую задачу можно в нашем каталоге.
Контроль цвета и учет переходов
Определить на глаз, когда профиль стал нужного оттенка, сложно, особенно при работе со светлыми цветами. Для объективной оценки применяют колориметр или спектрофотометр, который выдает отклонение ΔE от эталона. Принято считать, что при ΔE меньше 1 человек практически не видит. Допуск дополнительно согласовывается с заказчиком.
Специалисты рекомендуют вести журнал переходов. В нем фиксируют:
- дату и время перехода;
- с какого и на какой цвет осуществляется переход;
- способ очистки и расход материала;
- длительность перехода и объем брака.
За месяц накопится статистика, которая покажет, какие пары цветов стоят дороже всего. В этом случае график заказов корректируют, а дорогие переходы переносятся на остановки.
Типичные ошибки при смене цвета
Наиболее распространенная ошибка – выполнение заказов без плана, когда светлый профиль идет после черного. Также часто промывка осуществляется ПВХ полиэтиленом. Из-за этого в тракте остаются несовместимые остатки. Еще одна ошибка – слишком ранний выпуск продукции. Профиль уходит на склад с легким оттенком. На объекте разница становится сильно заметна на фоне другой партии профиля.
Отдельная проблема – износ оснастки. Царапины в каналах головки и выработка шнека создают места, где остатки задерживаются, и правильная промывка перестает работать. Поэтому состояние шнека и головки проверяется на плановом обслуживании, а не после появления брака. Если износ сильно заметен, то дешевле заменить узел, чем терять материал на каждом переходе. Подойдет новая экструзионная машина или отдельные узлы линии, а при расширении ассортимента – дополнительный экструдер для пластика под цветной слой.
Вывод
Переход между цветами – управляемый процесс, а не неизбежный брак. На потери влияет очередность выполнения заказов, метод очистки, точность дозирования красителя и конструкция оборудования. Начинать нужно с планирования: идти от светлого к темному, группировать заказы и переносить сложные переходы на плановые остановки.
Метод очистки подбирается под полимер, а при частых сменах цвета лучше подключить соэкструзию. Контроль цвета и журнал переходов показывает, где теряются время и материал. Заметный износ шнека и головки дешевле устранить, чем мириться с потерями.
Для новых проектов смену цвета закладывают в ТЗ на этапе проектирования. При таком подходе экструзионные линии для производства профиля комплектуются головками и шнеками, которые соответствуют требованиям. Экструзионная линия для производства цветного профиля быстрее выходит на нужный оттенок. Если планируете купить экструдер или заменить узлы действующей линии, опишите ассортимент и частоту переходов нашим специалистам. Предложим наиболее подходящие варианты.