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挤出温度控制主要有温度设定、控制和调整三个部分构成设定温度是控制温度的依据和基准调整温度是对设定温度的修正和完善
2.1 温度设定设定温度的目的是为了控制物料挤出成型过程始终在熔融温度与分解温度区间即160~180℃进行要正确设定温度则需充分考虑制约物料成型温度的相关因素1配方组分、剂量和原料质量据文献介绍和生产实践验证不同配方或同一配方不同厂家生产的物料PVC、CPE、热稳定剂等挤出成型温度往往有很大差异有的达10℃左右这一点在没有实验条件或生产经验的情况下是不可预知的只有通过生产实践依据塑料型坯的质量适时调整设定温度开始设定温度时不易过高应从低向高逐步调整2塑料挤出亦是一个能量守恒的过程单位体积的固体转化为熔体所需的总能量相对是恒定的物料的输送速率基本上平衡于物料的熔化速率因受口模物料流速和定型模冷却条件的限制不同规格的异型材单位时间挤出量差异亦很大因物料输送速率不同物料熔融所需热量亦不同对于单螺杆挤出机或双螺杆挤出机没有内热存在的加热区域即机头、大小过渡段、口模等部位生产大规格型材时设定温度宜高一些;生产小规格异型材设定温度宜低一些对于双螺杆挤出机有内热存在的加热区域由于内热的作用挤出速率反过来又直接影响物料的熔融速率设定温度应视该段物料的形态、承受温度程度及对热量的需求情况而定3塑料挤出需经历一定时间历程在这一历程的不同阶段由物料的__特性和挤出机职能所决定不同形态的物料承温情况和对热量的需求有所不同要正确设定温度亦有必要深入了解物料在挤出不同阶段的形态、承受温度程度及对热量的需求情况双螺杆挤出机温控系统由10个温控点组成依据物料在挤出过程各个阶段的形态、承受温度程度及对热量的需求情况可将10个温控点归纳为加温、恒温、保温三个区域其中加温与恒温区主要在挤出机内以排气孔为界划分为两个相对__又互为关联的部分;保温区主要由机头、大小过渡段、口模部分构成加温区由送料段、压缩段两温控点组成由于物料由室温状态经给料机螺杆输送给挤出机送料段螺杆距物料熔融温度温差较大同时物料经压缩段螺杆将通过排气孔挤出要求物料在该区域内完成由固体向熔体的转化过程并紧紧包覆于螺槽表面方不致从排气孔排出或阻塞排气孔因此物料在加温区域需要的热量较大送料段、压缩段的温度宜设定的高一些值得注意的是如送料段温度设定过高由于距离料斗与挤出机扭矩分配器较近易导致物料在料斗内架桥扭矩分配器齿轮受热变形及加速磨损故送料段温度设定还应视料斗冷却情况和扭矩分配器油温而定一般以油温≤60℃为宜恒温区由熔融段和计量段两温控点组成物料经过加温区后已基本呈熔体状态但温度不甚均匀且并未完全塑化还须进一步恒温并完全塑化同时随螺杆容积减少在机头均布盘亦称过滤盘、导流盘阻力作用下物料粘度、密实度进一步提高单位体积物料量增加,为保证物料温度,因此该区域物料还需一定热量;但该区双螺杆对物料剪切和压延作用所转化的内热往往又超过了物料的需求故熔融段和计量段温度的设定应注意:在挤出机开机前升温时温度设定略高一些以利于螺筒恒温;开机正常后要适当降低以防物料降解保温区由机头、过渡段、口模等温控点组成物料经过恒温区后已完全呈熔体状态进入保温区将由螺旋运动改变为匀速直线运动并通过均布盘过渡段和口模建立熔体压力使之温度、应力、粘度、密实度和流速更趋均匀为顺利地从口模挤出做最后的准备由于改变运动方向建立熔体压力需牺牲一定的热量为代价同时在该区域,内热已不复存在故仍需要一定外热做补充该区域温度设定一般应高于前两个区域设定的温度口模处的温度还应依据型材截面结构进行设定截面复杂或壁厚部位温度设定应高一些;截面简单或壁薄部位温度设定应低一些;截面对称或壁厚均匀部位温度设定应基本一致
2.2 温度控制塑料异型材挤出温度控制主要是围绕着设定温度进行的由于锥形双螺杆挤出机具有温度自控和手动冷却控制职能一般生产状态对所设定的温度实施自动控制即可当某段温控点温度跑高自动控制失效采用手动冷却控制也可将显示温度控制在设定温度界线之内在挤出温度控制时必须明确两个基本概念其一挤出机设定温度所控制的各个温控点显示温度仅仅是螺筒、机头及口模的温度并非物料的实际温度物料温度与显示温度在不同加热工况下存在不同的对应关系即当螺筒、机头、口模等温控点外加热器加热时物料温度实际上低于显示温度;当螺筒、机头、口模等温控点外加热器停止加热时物料温度则可能等于或高于显示温度锥形双螺杆挤出机有两个热源:
①外电加热器;
②双螺杆对物料剪切与压延作用转化的内热由于反映显示温度的测温点与外加热器和物料之间存在一定距离故三者之间亦存在一定的温度梯度即温差从挤出加温、恒温、保温三个区域供热情况分析图2可知加热区既存在外加热又存在内加热为双向导热显示温度基本上等同于物料温度;恒温区在显示温度未达到设定温度值时亦是双向导热;显示温度超越设定温度值时热量开始由内向外传递可称之为逆向导热显示温度则可能低于物料温度;保温区由于内热不复存在热量又开始由外向内传递亦称之为正向导热显示温度则高于物料温度其二双螺杆对物料的剪切与压延作用所转化的内热并不受自动温控系统的约束与支配通过挤出实践可以发现在塑料异型材挤出时不存在内热的机头过渡段和口模部位温控点显示温度一般比较稳定基本上可控制在设定温度的范围内;有内热存在的挤出机内各段温控点显示温度随挤出量增减往往波动很大有时远远偏离设定温度的控制界线例如要提高挤出量送料段物料对热量需求增大因挤出速度提高所增加的内热不足于平衡物料在该段停留时间缩短所减少的热量虽然外加热器一直工作但显示温度仍低于设定温度;熔融段和计量段的物料由于已完全转化为粘流态所需热量有限并由挤出速度提高所增加的内热超过物料在该段停留时间缩短所减少的热量虽然外加热器停止加热但显示温度仍高于设定温度鉴于挤出温度控制的主体是物料温度明确了物料温度、显示温度与设定温度在不同挤出工况下的对应关系也就明确了设定和控制挤出温度的依据和基准诸如提高加温区设定温度可充分发挥外加热器作用有助于迅速提高物料温度;降低恒温区设定温度可适时切断外加热源避免内热和外热叠加作用尽可能阻止物料温度持续跑高;提高保温区设定温度可借助外热源维持物料在最佳塑化状态挤出以得到__度塑料异型材型坯应该指出在设定温度时虽然已考虑到内热的作用与影响降低恒温区设定温度但也仅可使该部位物料达到设定温度适时切断外热而不能制止因挤出速度提高所增加的内热挤出实践证明有内热存在的挤出机内各段物料温度与挤出量直接相关降低与提高给料与挤出速度不仅决定着挤出产量而且是控制挤出温度不可缺少的必要手段但在采用加料与挤出速度控制挤出温度时还应明确即使熔融段计量段显示温度偏离设定温度但仍小于180℃时说明该段物料温度仍在熔融温度与分解温度区间亦属正常只有当显示温度接近180℃采用手动冷却控制无效时才有必要降低给料与挤出速度进行温度控制同时由于双螺杆挤出机有强制给料的特点挤出量是由加料速度所决定的加料速度和挤出速度亦存在相应的匹配关系提高或降低加料和挤出速度应同步进行其相互调整的幅度应视加料孔内物料在螺槽内的充斥量而定一般应控制物料在螺槽内2/3高度为宜过高则会产生挤出机过载或加料孔、排气孔冒料现象;过低则易导致双螺杆非正常磨损另外调整加料与挤出速度时还应密切观察主机电流变化物料塑化好时一般电流较低主机电流变化是判断挤出温度控制是否适当的一个重要依据
2.3 温度调整如果挤出温度控制适当设定温度正确与否直接决定了挤出塑料型坯的质量挤出塑料型坯的质量反过来又是对设定温度正确与否的检验由于挤出控制温度是挤出生产前设定的其设定温度正确与否又受配方组分、剂量和原料质量以及挤出机工艺条件的制约和影响新建企业或生产经验、技术水平不甚高的操作人员在开机设定温度时难免出现这样或那样的偏差因此有必要在生产过程中通过对挤出塑料型坯存在的质量缺陷进行系统对应分析检验适时调整所设定的温度附表 挤出型坯质量缺陷特征、原因与温度调整对策序号型坯质量缺陷特征原 因调整对策1型坯外观颜色泛黄机头、过渡段、口模温度偏高降低机头、过渡段、口模温度2型坯外观颜色发暗机头、过渡段、口模温度偏低提高机头、过渡段、口模温度3型坯内筋弯曲内壁发泡或截面呈气孔状脱离口模即下垂计量段或熔融段温度跑高原料含水量超标未开启真空排气降低计量段或熔融段温度或降低挤出速度;更换混合料开启真空排气4型坯切片粗糙脱离口模3~5cm仍坚挺不下垂计量或熔融温度过低提高计量段或熔融段温度5型坯切口宽度或厚度不均口模设定温度不当口模装配不当调整口模温度检查重新装配口模挤出塑料型坯质量大致可分为外观质量和内在质量挤出质量良好的塑料型坯主要特征是:外观光滑颜色纯正呈乳白色切片结晶细腻切口平齐规整宽度均匀由挤出机挤出后脱离口模3~5cm自然下垂当设定或控制温度过高时挤出塑料型坯颜色泛黄、内筋弯曲、内壁发泡或横截面上呈气孔状由挤出机挤出后脱离口模即软弱下垂;温度过低或加温不均匀时挤出塑料型坯颜色发暗无光泽切口结晶粗糙切口宽度与壁厚不均脱离口模3~5cm后仍坚挺不下垂或即向一侧弯曲经笔者几年挤出实践与统计资料表明:型坯的外观质量一般是由机头、过渡段、口模等部位温度设定控制不当所致;型坯内在质量一般是由挤出机内各段温度设定控制不当或物料实际温度跑高失控造成的因此在实际操作时应有的放矢地适时对设定温度进行调整具体调整方法见附表直至挤出型坯达到标准为止且忌盲目或大幅度调整致使挤出生产工况恶化如调整无效或因温度超高导致型坯出现黄线经反复切片挤压处理仍不好转时说明口模或机头流道内已发生“糊料”应即时停止加料减速改用清洗料进行清洗直至口模清洗料内无糊料杂质为止如清洗仍无效应停机拆除分解口模对机头和口模进行认真检查和清理如确诊糊料是由挤出机熔融段或计量段物料温度失控所致还须拆除挤出机螺杆检查、清理机筒和螺杆3 由挤出温度控制引出的高速挤出问题要实现高速挤出若不解决现有国产挤出机因提高挤出速度导致的送料段温度偏低与熔融段、计量段温度跑高问题仅采用高速模具则只能提高小规格或辅助型材的单位产量对大规格型材产量提高是难于奏效的高速挤出模具问题解决之后真正制约挤出产量进一步提高的是挤出机螺杆结构换热形式与加热条件笔者参照国外先进挤出机设计有关资料认为要提高挤出机生产能力需要在以下三个方面对国产挤出机进行改造和更新1实行超锥度双螺杆挤出锥形双螺杆与平行双螺杆挤出机相比最大的特点是在需要大量热量的送料段螺杆直径较大对物料的传热__和剪切速率比较大加速了物料的塑化;在物料已完全熔融不需要太多热量的计量段螺杆直径较小减少了传热__和对熔体的剪切速率可防止物料过热降解在同样长径比条件下挤出能力明显提高如对螺杆锥度进一步改进正向效应则会更佳2改变现螺杆内部换热形式现挤出机采用的硅油自调温螺杆结构简单不用维修有节能效果但换热率不高可采用硅油外循环冷却换热装置对计量段物料实行强制冷却换热提高螺杆换热效率3增加现挤出机送料段加热圈功率现挤出机送料段加热功率一般为3000W生产实践证明由于送料段物料需要热量较大在挤出速度提高后即使加热圈一直处于加热状态仍然满足不了物料所需热量故适当提高加热圈功率以利送料段物料加温。