中國(guó)橡膠機(jī)械網(wǎng)擠出機(jī)剪切性能高低由擠出機(jī)的螺桿結(jié)構(gòu)所決定。但擠出質(zhì)量?jī)?yōu)劣與擠出效率高低,還在于擠出工藝與擠出機(jī)剪切性能相適應(yīng)。否則低剪切擠出機(jī)采用過高擠出速度擠出,難以生產(chǎn)擠出高質(zhì)量型材制品,高剪切擠出機(jī)在過低擠出速度下運(yùn)行,難以有效發(fā)揮擠出效率。不同剪切性能擠出機(jī)都有一定的工藝控制范圍,是有限度的。業(yè)內(nèi)倡導(dǎo)的擠出工藝路線為“馬鞍型”即加熱區(qū)設(shè)定溫度要高一些,恒溫區(qū)設(shè)定溫度要低一些,保溫區(qū)設(shè)定溫度要高一些。但不同剪切性能擠出機(jī)在不同擠出速度下運(yùn)行,“馬鞍型”的“鞍”與“座”高低是完全不同的。
在塑料異型材擠出時(shí),要最大限度發(fā)揮不同剪切性能擠出機(jī)的擠出效率,建立螺桿加熱區(qū)(供料段、壓縮段)與恒溫區(qū)(熔融段、計(jì)量段)所需熱量與所供熱量的平衡是關(guān)鍵所在。依據(jù)擠出機(jī)剪切性能特點(diǎn),不同剪切性能擠出機(jī),擠出不同規(guī)格塑料異型材,應(yīng)分別采取不同的擠出工藝,以適應(yīng)制品質(zhì)量性能的需求。
塑料異型材擠出,物料由玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化為熔融態(tài)共計(jì)有兩種熱源,一種是由電加熱器提供的外加熱,一種是由螺桿在旋轉(zhuǎn)過程中對(duì)物料壓延、摩擦、剪切產(chǎn)生的熱量。在開機(jī)生產(chǎn)時(shí),物料的熔融主要以外加熱為主,在正常生產(chǎn)階段,物料的熔融主要以螺桿對(duì)物料壓延、摩擦、剪切產(chǎn)生的內(nèi)熱為主。具有關(guān)資料表明:在型材擠出中,內(nèi)熱所占擠出機(jī)所供熱量的比例,大致在65%以上。
外加熱溫度控制系統(tǒng)主要是通過電器儀表元件實(shí)施溫度設(shè)定與顯示。當(dāng)顯示溫度超過設(shè)定溫度指標(biāo)參數(shù)時(shí),加熱圈即刻斷電,停止加溫,并由螺桿油冷裝置與螺筒風(fēng)冷裝置進(jìn)行強(qiáng)制冷卻;當(dāng)顯示溫度達(dá)不到設(shè)定溫度指標(biāo)參數(shù)時(shí),加熱圈就一直不間斷工作。由于內(nèi)熱主要受擠出機(jī)螺桿特性、加料與擠出速度的制約,不受外加熱溫度控制系統(tǒng)的影響。當(dāng)?shù)图羟袛D出機(jī)擠出速度過高時(shí),即使供料段與壓縮段外加熱圈工作頻率提高,間歇時(shí)間很短,其顯示溫度亦可能達(dá)不到設(shè)定溫度;即使熔融段與計(jì)量段外加熱停止工作并啟動(dòng)螺桿與螺筒冷卻裝置運(yùn)行,顯示溫度仍可能遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于設(shè)定溫度。
同時(shí)由于反映顯示溫度的測(cè)溫點(diǎn)(熱電偶)安裝在擠出機(jī)螺筒壁上,與螺筒內(nèi)物料有一定距離,儀表顯示溫度與物料實(shí)際溫度在不同工況下則有一定梯度,存在不同對(duì)應(yīng)關(guān)系。一般情況下加料段與壓縮段物料即存在外加熱,又存在剪切熱,為雙向加熱,顯示溫度基本等同于物料溫度;熔融段與計(jì)量段物料顯示溫度未達(dá)到設(shè)定溫度時(shí),亦為雙向加熱。當(dāng)顯示溫度超越設(shè)定溫度時(shí),熱量開始由內(nèi)向外傳遞,可稱之為逆向傳熱,顯示溫度低于物料溫度。由此可知低剪切擠出機(jī)擠出速度較高時(shí),螺桿熔融段、計(jì)量段物料實(shí)際溫度不僅高于設(shè)定溫度,也高于顯示溫度。
因此當(dāng)顯示溫度在設(shè)定溫度區(qū)域運(yùn)行時(shí),設(shè)定溫度參數(shù)基本等同于物料溫度,是物料塑化熔融的控制目標(biāo)與依據(jù)。當(dāng)顯示溫度偏離設(shè)定溫度區(qū)域運(yùn)行時(shí),顯示溫度可假定為物料溫度,即取代設(shè)定溫度成為物料塑化熔融的控制目標(biāo)與依據(jù)。設(shè)定溫度只是增加或減少外供熱的調(diào)控手段。
對(duì)于低剪切擠出機(jī),由于給料段、壓縮段壓縮比較小,所提供的內(nèi)熱遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了玻璃態(tài)物料塑化要求,故給料段、壓縮段溫度設(shè)定應(yīng)高一些,因配方不同,大致在190~200℃左右,盡管在提高擠出速度情況下,顯示溫度依然偏低,但提高設(shè)定溫度的目的,是為了供料段、壓縮段電加熱圈,一直不間斷工作,只要顯示溫度在180~185區(qū)間,物料緊包裹于螺桿,處于微熔狀態(tài),不出現(xiàn)排氣孔冒料現(xiàn)象,可視為正常;熔融段、計(jì)量段設(shè)定溫度應(yīng)低一些,因配方不同,大致在165~175℃左右,盡管在提高擠出速度情況下,顯示溫度依然偏高,但降低設(shè)定溫度的目的,是為了熔融段、計(jì)量段電加熱圈適時(shí)停止加熱,并啟動(dòng)螺桿油冷與螺筒風(fēng)冷對(duì)物料進(jìn)行冷卻,只要顯示溫度在180~185℃區(qū)間,擠出型坯截面未出現(xiàn)氣孔、麻點(diǎn)等癥狀,可視為擠出速度正常。反之即使給料段、壓縮段溫度設(shè)定的再高,加熱圈不間斷工作,排氣孔物料疏松,呈豆腐渣狀,未包裹住螺桿,從螺筒排氣孔出現(xiàn)冒料現(xiàn)象;熔融段、計(jì)量段設(shè)定溫度再低,電加熱圈已停止工作,螺桿油冷與螺筒風(fēng)冷一直對(duì)物料進(jìn)行冷卻,擠出型坯已出現(xiàn)氣孔、麻點(diǎn)等癥狀,可視為擠出速度已到極限,應(yīng)及時(shí)降低擠出速度或加料與擠出速度。
排氣孔冒料是低剪切擠出機(jī)塑化不良的表征。但并非排氣孔冒料都是低剪切擠出機(jī)所造成的。導(dǎo)致排氣孔冒料主要有以下原因:
①加料速度過快,所增加的剪切熱不足于平衡所增加的給料量需要的熱量,導(dǎo)致的塑料塑化不良;
②擠出速度過快,所增加的剪切熱不足于平衡物料在給料段與壓縮段停留時(shí)間減少而損失的熱量,導(dǎo)致的塑料塑化不良;
③配方采用CPE抗沖改性劑時(shí),加工助劑添加量偏少,物料摩擦性能差,到排氣孔時(shí)塑化不良;④配方中潤(rùn)滑劑過量,物料在擠出機(jī)內(nèi)移動(dòng)擠出速度過快,到排氣孔時(shí)塑化不良;
⑤擠出機(jī)螺桿與螺筒軸向間隙過大,漏流嚴(yán)重或螺桿給料段、壓縮段溫度過高,導(dǎo)致物料“過塑化”,已轉(zhuǎn)化為熔體的物料經(jīng)歷了壓縮段第一次壓力高峰后,到排氣孔時(shí)應(yīng)力釋放,體積膨脹,粘附在螺棱端面,隨螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)被排氣段螺筒刮落在排氣孔管壁上,積累到一定程度從排氣孔溢出。前兩種排氣孔冒料均和擠出機(jī)剪切性能差有關(guān),第三種與第四種排氣孔冒料主要與配方有關(guān),第五種排氣孔冒料主要與擠出機(jī)磨損及剪切性能高有關(guān)。在判斷排氣孔冒料原因時(shí),應(yīng)綜合考慮,不可盲目而定。如屬于試驗(yàn)配方發(fā)生的排氣孔冒料應(yīng)調(diào)整配方;如屬于擠出機(jī)磨損,應(yīng)調(diào)整擠出機(jī)螺桿與螺筒間隙;如發(fā)現(xiàn)物料在排氣孔“過塑化”應(yīng)調(diào)整加料擠出速度比;前三種排氣孔冒一般表現(xiàn)為扭距升高,后兩種排氣孔冒一般表現(xiàn)為扭矩降低。
對(duì)于高剪切擠出機(jī),由于給料段、壓縮段壓縮比較高,所提供的內(nèi)熱已能滿足玻璃態(tài)物料熔融的需要,故一般情況下,給料段、壓縮段設(shè)定溫度比低剪切擠出機(jī)設(shè)定溫度要低一些。依據(jù)物料在螺筒排氣孔的具體形態(tài)而定。不但要注意排氣孔是否冒料,而且要注意排氣孔物料是否“過塑化”;同樣道理,由于熔融段、計(jì)量段壓縮比較低,剪切熱少,故一般情況下熔融段、計(jì)量段設(shè)定溫度比低剪切擠出機(jī)設(shè)定溫度要高一些。亦按型料,而且要注意排氣孔物料是否“過塑化”;同樣道理,由于熔融段、計(jì)量段壓縮比較低,剪切熱少,故一般情況下熔融段、計(jì)量段設(shè)定溫度比低剪切擠出機(jī)設(shè)定溫度要高一些。亦按型坯在口模出口的形態(tài)而定。不但要注意型坯截面是否出現(xiàn)氣孔,還要注意型坯是否“欠塑塑化”。高剪切擠出機(jī)比低剪切擠出機(jī)設(shè)定溫度曲線相對(duì)比較平緩。
高剪切擠出機(jī)擠出最常見的問題不是排氣孔冒料,而是由給料段與壓縮段剪切熱過高,導(dǎo)致物料在排氣孔出現(xiàn)掛料“粘壁”癥狀。開機(jī)一段時(shí)間,型坯出現(xiàn)黃線,難以正常生產(chǎn)。因此應(yīng)盡降低該兩段設(shè)定溫度,減少外供熱量或調(diào)整配方,適量增加潤(rùn)滑劑或減少加工助劑。如果效果不顯著或配方潤(rùn)滑劑與加工助劑的變化導(dǎo)致型材質(zhì)量變化,以及同時(shí)采用不同剪切性能擠出機(jī)生產(chǎn),同一的混料、儲(chǔ)料、輸料系統(tǒng),不可能為高剪切擠出機(jī)單另配料,只有降低擠出速度,在較低擠出效率區(qū)間運(yùn)行。由此也可以提醒企業(yè)在增加或更新擠出機(jī)時(shí),最好購(gòu)置擠出機(jī)螺桿結(jié)構(gòu)與性能一致或相近的機(jī)型。
在擠出過程中,物料由玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化為熔融態(tài)的過程,除搞好物料塑化所需熱量與所供熱量的平衡,使物料完成理想的塑化外,熔壓也是一個(gè)十分重要的控制指標(biāo)。由于物料在擠出過程中受口模阻力、螺桿各段壓縮比的影響,本身不是以常壓存在的。不同口模,螺桿各段壓縮比基本是恒定的,不可變的。螺桿各段壓縮比也只是對(duì)各段螺桿物料壓力進(jìn)行分配與調(diào)整,不可能增加或減少熔體在擠出過程中的總壓力??倝毫φ{(diào)整主要依靠擠出速度、給料與W擠出速度比等工藝方法進(jìn)行。調(diào)整擠出速度、給料與擠出速度比不僅是調(diào)整擠出溫度的重要措施,也是調(diào)整調(diào)整熔體壓力與擠出效率的主要措施。
在擠出速度不變前提下,提高或降低給料速度,給料段螺桿物料容積發(fā)生變化,排氣段物料容積保持不變,故給料段、壓縮段隨壓縮比變化,其熔壓隨之提高或降低;在給料速度不變前提下,提高或降低擠出速度,給料段螺桿物料容積亦發(fā)生變化。排氣段物料容積依然不變,故給料段、壓縮段隨壓縮比變化,其熔壓隨之提高或降低;給料速度隨擠出速度同步提高或降低,由于給料段螺桿物料容積不變,僅是因速度增加或減少,導(dǎo)致的熔壓變化。由此可知:前兩種情況,隨熔體容積變化,熔體壓力同步變化,變化較大;后一種情況因熔體容積不變,熔體壓力變化較小。因此低剪切擠出機(jī)或高剪切擠出機(jī)在溫度調(diào)整時(shí),都要注意物料熔壓變化情況,擠出型坯應(yīng)在保證既不“欠塑化”又不“過塑化”前提下,盡量提高熔壓,從而確保型材具有較好光潔度、密實(shí)度、尺寸變化率與沖擊性能。
不論高剪切擠出機(jī)還是低剪切擠出機(jī)運(yùn)行一段時(shí)間,螺桿與螺筒軸向間隙磨損增加后,出現(xiàn)漏流現(xiàn)象,當(dāng)仍在允許范圍內(nèi),都存在一個(gè)工藝與配方調(diào)整問題。一般在不影響制品物化性能與外觀質(zhì)量的前提下,可以通過適當(dāng)降低擠出速度、設(shè)定溫度或適當(dāng)減少潤(rùn)滑劑,增加填料,以減少熔體流動(dòng)性的方法進(jìn)行處理。當(dāng)然停機(jī)調(diào)整螺桿與螺筒軸向間隙,進(jìn)行拋光處理,保持物料原有流變狀態(tài),無(wú)疑是最有效的解決措施。
關(guān)于機(jī)頭與過渡段、口模溫度控制情況,由于低剪切擠出機(jī)與高剪切擠出機(jī)剪切性能的差別主要在螺桿結(jié)構(gòu),與機(jī)頭、過渡段、口模等關(guān)系不大。同時(shí)機(jī)頭、過渡段、口模設(shè)定溫度僅僅是為熔體物料改變流動(dòng)方向、調(diào)整物料截面物料流速和提高制品外觀光潔度服務(wù)的。故兩種不同剪切性能擠出機(jī)在溫度控制上,沒有大的區(qū)別。主要依據(jù)出口型坯的形態(tài)與外觀色澤進(jìn)行調(diào)整。采用高剪切或低剪切擠出機(jī)時(shí)應(yīng)與擠出型材規(guī)格相配套。高剪切擠出機(jī)剪切產(chǎn)生熱量多、擠出量大,如果擠出型材規(guī)格過小,受口模與定型模線速度的制約,牽引速度又不能過高,使擠出效率得不到有效發(fā)揮,也不能有效利用擠出機(jī)自身機(jī)械能所轉(zhuǎn)化的熱能,達(dá)到節(jié)能的目的;低剪切擠出機(jī)剪切產(chǎn)生熱量少,擠出量小,如果擠出型材規(guī)格過大,擠出速度提高時(shí),制品質(zhì)量難以保證。因此在擠出機(jī)配置模具時(shí),高剪切擠出機(jī)應(yīng)配置大規(guī)格型材模具,低剪切擠出機(jī)應(yīng)配置小規(guī)格型材模具。以確保在相近的工藝條件下,擠出所供熱量與所需熱量的平衡。
不論采用高剪切或低剪切擠出機(jī)擠出生產(chǎn)型材,經(jīng)檢驗(yàn)制品質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)要求,工藝參數(shù)確定下來(lái),一定要嚴(yán)格執(zhí)行,一般不要輕易改變。在試驗(yàn)新配方時(shí),盡量以原工藝參數(shù)為參考體系,根據(jù)物料流變情況,特別是熔壓與制品成型尺寸變化、光潔度等外觀質(zhì)量,適當(dāng)調(diào)整工藝溫度或配方中加工助劑、潤(rùn)滑劑添加量。
總結(jié)
①、擠出機(jī)的剪切性能是由螺桿錐度、螺紋頭數(shù)、螺距、螺棱寬度、螺槽深度、螺旋角等因素所決定的。其中螺桿錐度、螺距、螺棱寬度、螺槽深度主要通過螺槽物料容積改變,來(lái)增加或減少螺紋剪切面積與剪切熱的;螺旋角改變是通過增加或減少物料行程的方法來(lái)增大或減少剪切熱的。螺紋頭數(shù)增加,例如供料段、壓縮段由單頭變?yōu)殡p頭主要是將加熱區(qū)螺桿物料流動(dòng)由串連流動(dòng)改為并聯(lián)流動(dòng),流動(dòng)速度加快,然后通過排氣段單頭螺紋堵截,提高其壓縮比和剪切熱的。實(shí)踐證明,增加螺桿前兩段螺紋頭數(shù)雖然導(dǎo)致物料行程減少,但增加的剪切熱遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于物料行程減少所損失的熱量,是提高擠出機(jī)剪切性能最有效的措施;
②、擠出機(jī)剪切熱是根據(jù)擠出物料特性、形態(tài)及塑化所需熱量進(jìn)行配置的。由于給料段、壓縮段物料基本呈玻璃態(tài),并要求至排氣段處于“微熔狀”并緊緊包裹螺桿,不被螺筒剝離,所需熱量較多;故該加熱區(qū)壓縮比較大;由于熔融段、計(jì)量段物料基本處于粘流態(tài),只是局部不甚均勻,需要進(jìn)一步恒溫,所需熱量較少,故恒溫區(qū)壓縮比較小。
③、擠出工藝要依據(jù)不同規(guī)格型材擠出對(duì)熱量的需求進(jìn)行控制,以確保擠出機(jī)所供熱量與不同規(guī)格型材物料體積所需熱量的平衡。對(duì)于低剪切擠出機(jī),供料段與壓縮段設(shè)定溫度要保證外加熱不間斷工作,對(duì)擠出機(jī)剪切熱依然不足進(jìn)行補(bǔ)充。熔融段與計(jì)量段設(shè)定溫度要保證外加熱適時(shí)停止工作,顯示溫度仍處于設(shè)定溫度的控制區(qū)間。否則應(yīng)降低擠出速度。對(duì)于高剪切擠出機(jī)除后兩段工藝控制基本相同外,最大不同點(diǎn)是前兩段剪切熱量即有可能不足,也可能過剩,應(yīng)依據(jù)顯示溫度偏離設(shè)定溫度的方向與幅度進(jìn)行調(diào)整,如顯示溫度低于設(shè)定溫度,應(yīng)提高設(shè)定溫度,保持外加熱圈處于不間斷加熱狀態(tài),如顯示溫度高于設(shè)定溫度,應(yīng)降低設(shè)定溫度,使外加熱熱圈適時(shí)停止工作并啟動(dòng)螺桿與螺筒冷卻裝置實(shí)施強(qiáng)制冷卻。
④、熔體壓力是保證型材密實(shí)度、尺寸變化率、沖擊強(qiáng)度等性能的主要指標(biāo),調(diào)整擠出溫度與速度時(shí),應(yīng)在保證型材外觀成型質(zhì)量前提下,盡量保持比較高的熔壓。
⑤、擠出機(jī)剪切性能強(qiáng)弱應(yīng)依據(jù)型材規(guī)格大小進(jìn)行配置,以充分發(fā)揮擠出機(jī)擠出效率。
⑥、不同剪切性能擠出機(jī)有不同工藝參數(shù)。經(jīng)檢驗(yàn)證明能保證型材質(zhì)量的工藝參數(shù)不要輕易改變,以免造成型材質(zhì)量波動(dòng)。
⑦、實(shí)驗(yàn)配方應(yīng)以原工藝參數(shù),特別是扭距為參照體系,以擠出機(jī)排氣孔是否冒料與口模擠出型坯形態(tài)為基準(zhǔn)進(jìn)行調(diào)整。
⑧擠出機(jī)螺桿與螺筒徑向間隙發(fā)生變化,在不影響型材質(zhì)量的前提下,可通過調(diào)整擠出溫度、速度與配方,減少熔體流動(dòng)性,適當(dāng)控制物料漏流。
在塑料異型材擠出時(shí),要最大限度發(fā)揮不同剪切性能擠出機(jī)的擠出效率,建立螺桿加熱區(qū)(供料段、壓縮段)與恒溫區(qū)(熔融段、計(jì)量段)所需熱量與所供熱量的平衡是關(guān)鍵所在。依據(jù)擠出機(jī)剪切性能特點(diǎn),不同剪切性能擠出機(jī),擠出不同規(guī)格塑料異型材,應(yīng)分別采取不同的擠出工藝,以適應(yīng)制品質(zhì)量性能的需求。
塑料異型材擠出,物料由玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化為熔融態(tài)共計(jì)有兩種熱源,一種是由電加熱器提供的外加熱,一種是由螺桿在旋轉(zhuǎn)過程中對(duì)物料壓延、摩擦、剪切產(chǎn)生的熱量。在開機(jī)生產(chǎn)時(shí),物料的熔融主要以外加熱為主,在正常生產(chǎn)階段,物料的熔融主要以螺桿對(duì)物料壓延、摩擦、剪切產(chǎn)生的內(nèi)熱為主。具有關(guān)資料表明:在型材擠出中,內(nèi)熱所占擠出機(jī)所供熱量的比例,大致在65%以上。
外加熱溫度控制系統(tǒng)主要是通過電器儀表元件實(shí)施溫度設(shè)定與顯示。當(dāng)顯示溫度超過設(shè)定溫度指標(biāo)參數(shù)時(shí),加熱圈即刻斷電,停止加溫,并由螺桿油冷裝置與螺筒風(fēng)冷裝置進(jìn)行強(qiáng)制冷卻;當(dāng)顯示溫度達(dá)不到設(shè)定溫度指標(biāo)參數(shù)時(shí),加熱圈就一直不間斷工作。由于內(nèi)熱主要受擠出機(jī)螺桿特性、加料與擠出速度的制約,不受外加熱溫度控制系統(tǒng)的影響。當(dāng)?shù)图羟袛D出機(jī)擠出速度過高時(shí),即使供料段與壓縮段外加熱圈工作頻率提高,間歇時(shí)間很短,其顯示溫度亦可能達(dá)不到設(shè)定溫度;即使熔融段與計(jì)量段外加熱停止工作并啟動(dòng)螺桿與螺筒冷卻裝置運(yùn)行,顯示溫度仍可能遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于設(shè)定溫度。
同時(shí)由于反映顯示溫度的測(cè)溫點(diǎn)(熱電偶)安裝在擠出機(jī)螺筒壁上,與螺筒內(nèi)物料有一定距離,儀表顯示溫度與物料實(shí)際溫度在不同工況下則有一定梯度,存在不同對(duì)應(yīng)關(guān)系。一般情況下加料段與壓縮段物料即存在外加熱,又存在剪切熱,為雙向加熱,顯示溫度基本等同于物料溫度;熔融段與計(jì)量段物料顯示溫度未達(dá)到設(shè)定溫度時(shí),亦為雙向加熱。當(dāng)顯示溫度超越設(shè)定溫度時(shí),熱量開始由內(nèi)向外傳遞,可稱之為逆向傳熱,顯示溫度低于物料溫度。由此可知低剪切擠出機(jī)擠出速度較高時(shí),螺桿熔融段、計(jì)量段物料實(shí)際溫度不僅高于設(shè)定溫度,也高于顯示溫度。
因此當(dāng)顯示溫度在設(shè)定溫度區(qū)域運(yùn)行時(shí),設(shè)定溫度參數(shù)基本等同于物料溫度,是物料塑化熔融的控制目標(biāo)與依據(jù)。當(dāng)顯示溫度偏離設(shè)定溫度區(qū)域運(yùn)行時(shí),顯示溫度可假定為物料溫度,即取代設(shè)定溫度成為物料塑化熔融的控制目標(biāo)與依據(jù)。設(shè)定溫度只是增加或減少外供熱的調(diào)控手段。
對(duì)于低剪切擠出機(jī),由于給料段、壓縮段壓縮比較小,所提供的內(nèi)熱遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了玻璃態(tài)物料塑化要求,故給料段、壓縮段溫度設(shè)定應(yīng)高一些,因配方不同,大致在190~200℃左右,盡管在提高擠出速度情況下,顯示溫度依然偏低,但提高設(shè)定溫度的目的,是為了供料段、壓縮段電加熱圈,一直不間斷工作,只要顯示溫度在180~185區(qū)間,物料緊包裹于螺桿,處于微熔狀態(tài),不出現(xiàn)排氣孔冒料現(xiàn)象,可視為正常;熔融段、計(jì)量段設(shè)定溫度應(yīng)低一些,因配方不同,大致在165~175℃左右,盡管在提高擠出速度情況下,顯示溫度依然偏高,但降低設(shè)定溫度的目的,是為了熔融段、計(jì)量段電加熱圈適時(shí)停止加熱,并啟動(dòng)螺桿油冷與螺筒風(fēng)冷對(duì)物料進(jìn)行冷卻,只要顯示溫度在180~185℃區(qū)間,擠出型坯截面未出現(xiàn)氣孔、麻點(diǎn)等癥狀,可視為擠出速度正常。反之即使給料段、壓縮段溫度設(shè)定的再高,加熱圈不間斷工作,排氣孔物料疏松,呈豆腐渣狀,未包裹住螺桿,從螺筒排氣孔出現(xiàn)冒料現(xiàn)象;熔融段、計(jì)量段設(shè)定溫度再低,電加熱圈已停止工作,螺桿油冷與螺筒風(fēng)冷一直對(duì)物料進(jìn)行冷卻,擠出型坯已出現(xiàn)氣孔、麻點(diǎn)等癥狀,可視為擠出速度已到極限,應(yīng)及時(shí)降低擠出速度或加料與擠出速度。
排氣孔冒料是低剪切擠出機(jī)塑化不良的表征。但并非排氣孔冒料都是低剪切擠出機(jī)所造成的。導(dǎo)致排氣孔冒料主要有以下原因:
①加料速度過快,所增加的剪切熱不足于平衡所增加的給料量需要的熱量,導(dǎo)致的塑料塑化不良;
②擠出速度過快,所增加的剪切熱不足于平衡物料在給料段與壓縮段停留時(shí)間減少而損失的熱量,導(dǎo)致的塑料塑化不良;
③配方采用CPE抗沖改性劑時(shí),加工助劑添加量偏少,物料摩擦性能差,到排氣孔時(shí)塑化不良;④配方中潤(rùn)滑劑過量,物料在擠出機(jī)內(nèi)移動(dòng)擠出速度過快,到排氣孔時(shí)塑化不良;
⑤擠出機(jī)螺桿與螺筒軸向間隙過大,漏流嚴(yán)重或螺桿給料段、壓縮段溫度過高,導(dǎo)致物料“過塑化”,已轉(zhuǎn)化為熔體的物料經(jīng)歷了壓縮段第一次壓力高峰后,到排氣孔時(shí)應(yīng)力釋放,體積膨脹,粘附在螺棱端面,隨螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)被排氣段螺筒刮落在排氣孔管壁上,積累到一定程度從排氣孔溢出。前兩種排氣孔冒料均和擠出機(jī)剪切性能差有關(guān),第三種與第四種排氣孔冒料主要與配方有關(guān),第五種排氣孔冒料主要與擠出機(jī)磨損及剪切性能高有關(guān)。在判斷排氣孔冒料原因時(shí),應(yīng)綜合考慮,不可盲目而定。如屬于試驗(yàn)配方發(fā)生的排氣孔冒料應(yīng)調(diào)整配方;如屬于擠出機(jī)磨損,應(yīng)調(diào)整擠出機(jī)螺桿與螺筒間隙;如發(fā)現(xiàn)物料在排氣孔“過塑化”應(yīng)調(diào)整加料擠出速度比;前三種排氣孔冒一般表現(xiàn)為扭距升高,后兩種排氣孔冒一般表現(xiàn)為扭矩降低。
對(duì)于高剪切擠出機(jī),由于給料段、壓縮段壓縮比較高,所提供的內(nèi)熱已能滿足玻璃態(tài)物料熔融的需要,故一般情況下,給料段、壓縮段設(shè)定溫度比低剪切擠出機(jī)設(shè)定溫度要低一些。依據(jù)物料在螺筒排氣孔的具體形態(tài)而定。不但要注意排氣孔是否冒料,而且要注意排氣孔物料是否“過塑化”;同樣道理,由于熔融段、計(jì)量段壓縮比較低,剪切熱少,故一般情況下熔融段、計(jì)量段設(shè)定溫度比低剪切擠出機(jī)設(shè)定溫度要高一些。亦按型料,而且要注意排氣孔物料是否“過塑化”;同樣道理,由于熔融段、計(jì)量段壓縮比較低,剪切熱少,故一般情況下熔融段、計(jì)量段設(shè)定溫度比低剪切擠出機(jī)設(shè)定溫度要高一些。亦按型坯在口模出口的形態(tài)而定。不但要注意型坯截面是否出現(xiàn)氣孔,還要注意型坯是否“欠塑塑化”。高剪切擠出機(jī)比低剪切擠出機(jī)設(shè)定溫度曲線相對(duì)比較平緩。
高剪切擠出機(jī)擠出最常見的問題不是排氣孔冒料,而是由給料段與壓縮段剪切熱過高,導(dǎo)致物料在排氣孔出現(xiàn)掛料“粘壁”癥狀。開機(jī)一段時(shí)間,型坯出現(xiàn)黃線,難以正常生產(chǎn)。因此應(yīng)盡降低該兩段設(shè)定溫度,減少外供熱量或調(diào)整配方,適量增加潤(rùn)滑劑或減少加工助劑。如果效果不顯著或配方潤(rùn)滑劑與加工助劑的變化導(dǎo)致型材質(zhì)量變化,以及同時(shí)采用不同剪切性能擠出機(jī)生產(chǎn),同一的混料、儲(chǔ)料、輸料系統(tǒng),不可能為高剪切擠出機(jī)單另配料,只有降低擠出速度,在較低擠出效率區(qū)間運(yùn)行。由此也可以提醒企業(yè)在增加或更新擠出機(jī)時(shí),最好購(gòu)置擠出機(jī)螺桿結(jié)構(gòu)與性能一致或相近的機(jī)型。
在擠出過程中,物料由玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化為熔融態(tài)的過程,除搞好物料塑化所需熱量與所供熱量的平衡,使物料完成理想的塑化外,熔壓也是一個(gè)十分重要的控制指標(biāo)。由于物料在擠出過程中受口模阻力、螺桿各段壓縮比的影響,本身不是以常壓存在的。不同口模,螺桿各段壓縮比基本是恒定的,不可變的。螺桿各段壓縮比也只是對(duì)各段螺桿物料壓力進(jìn)行分配與調(diào)整,不可能增加或減少熔體在擠出過程中的總壓力??倝毫φ{(diào)整主要依靠擠出速度、給料與W擠出速度比等工藝方法進(jìn)行。調(diào)整擠出速度、給料與擠出速度比不僅是調(diào)整擠出溫度的重要措施,也是調(diào)整調(diào)整熔體壓力與擠出效率的主要措施。
在擠出速度不變前提下,提高或降低給料速度,給料段螺桿物料容積發(fā)生變化,排氣段物料容積保持不變,故給料段、壓縮段隨壓縮比變化,其熔壓隨之提高或降低;在給料速度不變前提下,提高或降低擠出速度,給料段螺桿物料容積亦發(fā)生變化。排氣段物料容積依然不變,故給料段、壓縮段隨壓縮比變化,其熔壓隨之提高或降低;給料速度隨擠出速度同步提高或降低,由于給料段螺桿物料容積不變,僅是因速度增加或減少,導(dǎo)致的熔壓變化。由此可知:前兩種情況,隨熔體容積變化,熔體壓力同步變化,變化較大;后一種情況因熔體容積不變,熔體壓力變化較小。因此低剪切擠出機(jī)或高剪切擠出機(jī)在溫度調(diào)整時(shí),都要注意物料熔壓變化情況,擠出型坯應(yīng)在保證既不“欠塑化”又不“過塑化”前提下,盡量提高熔壓,從而確保型材具有較好光潔度、密實(shí)度、尺寸變化率與沖擊性能。
不論高剪切擠出機(jī)還是低剪切擠出機(jī)運(yùn)行一段時(shí)間,螺桿與螺筒軸向間隙磨損增加后,出現(xiàn)漏流現(xiàn)象,當(dāng)仍在允許范圍內(nèi),都存在一個(gè)工藝與配方調(diào)整問題。一般在不影響制品物化性能與外觀質(zhì)量的前提下,可以通過適當(dāng)降低擠出速度、設(shè)定溫度或適當(dāng)減少潤(rùn)滑劑,增加填料,以減少熔體流動(dòng)性的方法進(jìn)行處理。當(dāng)然停機(jī)調(diào)整螺桿與螺筒軸向間隙,進(jìn)行拋光處理,保持物料原有流變狀態(tài),無(wú)疑是最有效的解決措施。
關(guān)于機(jī)頭與過渡段、口模溫度控制情況,由于低剪切擠出機(jī)與高剪切擠出機(jī)剪切性能的差別主要在螺桿結(jié)構(gòu),與機(jī)頭、過渡段、口模等關(guān)系不大。同時(shí)機(jī)頭、過渡段、口模設(shè)定溫度僅僅是為熔體物料改變流動(dòng)方向、調(diào)整物料截面物料流速和提高制品外觀光潔度服務(wù)的。故兩種不同剪切性能擠出機(jī)在溫度控制上,沒有大的區(qū)別。主要依據(jù)出口型坯的形態(tài)與外觀色澤進(jìn)行調(diào)整。采用高剪切或低剪切擠出機(jī)時(shí)應(yīng)與擠出型材規(guī)格相配套。高剪切擠出機(jī)剪切產(chǎn)生熱量多、擠出量大,如果擠出型材規(guī)格過小,受口模與定型模線速度的制約,牽引速度又不能過高,使擠出效率得不到有效發(fā)揮,也不能有效利用擠出機(jī)自身機(jī)械能所轉(zhuǎn)化的熱能,達(dá)到節(jié)能的目的;低剪切擠出機(jī)剪切產(chǎn)生熱量少,擠出量小,如果擠出型材規(guī)格過大,擠出速度提高時(shí),制品質(zhì)量難以保證。因此在擠出機(jī)配置模具時(shí),高剪切擠出機(jī)應(yīng)配置大規(guī)格型材模具,低剪切擠出機(jī)應(yīng)配置小規(guī)格型材模具。以確保在相近的工藝條件下,擠出所供熱量與所需熱量的平衡。
不論采用高剪切或低剪切擠出機(jī)擠出生產(chǎn)型材,經(jīng)檢驗(yàn)制品質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)要求,工藝參數(shù)確定下來(lái),一定要嚴(yán)格執(zhí)行,一般不要輕易改變。在試驗(yàn)新配方時(shí),盡量以原工藝參數(shù)為參考體系,根據(jù)物料流變情況,特別是熔壓與制品成型尺寸變化、光潔度等外觀質(zhì)量,適當(dāng)調(diào)整工藝溫度或配方中加工助劑、潤(rùn)滑劑添加量。
總結(jié)
①、擠出機(jī)的剪切性能是由螺桿錐度、螺紋頭數(shù)、螺距、螺棱寬度、螺槽深度、螺旋角等因素所決定的。其中螺桿錐度、螺距、螺棱寬度、螺槽深度主要通過螺槽物料容積改變,來(lái)增加或減少螺紋剪切面積與剪切熱的;螺旋角改變是通過增加或減少物料行程的方法來(lái)增大或減少剪切熱的。螺紋頭數(shù)增加,例如供料段、壓縮段由單頭變?yōu)殡p頭主要是將加熱區(qū)螺桿物料流動(dòng)由串連流動(dòng)改為并聯(lián)流動(dòng),流動(dòng)速度加快,然后通過排氣段單頭螺紋堵截,提高其壓縮比和剪切熱的。實(shí)踐證明,增加螺桿前兩段螺紋頭數(shù)雖然導(dǎo)致物料行程減少,但增加的剪切熱遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于物料行程減少所損失的熱量,是提高擠出機(jī)剪切性能最有效的措施;
②、擠出機(jī)剪切熱是根據(jù)擠出物料特性、形態(tài)及塑化所需熱量進(jìn)行配置的。由于給料段、壓縮段物料基本呈玻璃態(tài),并要求至排氣段處于“微熔狀”并緊緊包裹螺桿,不被螺筒剝離,所需熱量較多;故該加熱區(qū)壓縮比較大;由于熔融段、計(jì)量段物料基本處于粘流態(tài),只是局部不甚均勻,需要進(jìn)一步恒溫,所需熱量較少,故恒溫區(qū)壓縮比較小。
③、擠出工藝要依據(jù)不同規(guī)格型材擠出對(duì)熱量的需求進(jìn)行控制,以確保擠出機(jī)所供熱量與不同規(guī)格型材物料體積所需熱量的平衡。對(duì)于低剪切擠出機(jī),供料段與壓縮段設(shè)定溫度要保證外加熱不間斷工作,對(duì)擠出機(jī)剪切熱依然不足進(jìn)行補(bǔ)充。熔融段與計(jì)量段設(shè)定溫度要保證外加熱適時(shí)停止工作,顯示溫度仍處于設(shè)定溫度的控制區(qū)間。否則應(yīng)降低擠出速度。對(duì)于高剪切擠出機(jī)除后兩段工藝控制基本相同外,最大不同點(diǎn)是前兩段剪切熱量即有可能不足,也可能過剩,應(yīng)依據(jù)顯示溫度偏離設(shè)定溫度的方向與幅度進(jìn)行調(diào)整,如顯示溫度低于設(shè)定溫度,應(yīng)提高設(shè)定溫度,保持外加熱圈處于不間斷加熱狀態(tài),如顯示溫度高于設(shè)定溫度,應(yīng)降低設(shè)定溫度,使外加熱熱圈適時(shí)停止工作并啟動(dòng)螺桿與螺筒冷卻裝置實(shí)施強(qiáng)制冷卻。
④、熔體壓力是保證型材密實(shí)度、尺寸變化率、沖擊強(qiáng)度等性能的主要指標(biāo),調(diào)整擠出溫度與速度時(shí),應(yīng)在保證型材外觀成型質(zhì)量前提下,盡量保持比較高的熔壓。
⑤、擠出機(jī)剪切性能強(qiáng)弱應(yīng)依據(jù)型材規(guī)格大小進(jìn)行配置,以充分發(fā)揮擠出機(jī)擠出效率。
⑥、不同剪切性能擠出機(jī)有不同工藝參數(shù)。經(jīng)檢驗(yàn)證明能保證型材質(zhì)量的工藝參數(shù)不要輕易改變,以免造成型材質(zhì)量波動(dòng)。
⑦、實(shí)驗(yàn)配方應(yīng)以原工藝參數(shù),特別是扭距為參照體系,以擠出機(jī)排氣孔是否冒料與口模擠出型坯形態(tài)為基準(zhǔn)進(jìn)行調(diào)整。
⑧擠出機(jī)螺桿與螺筒徑向間隙發(fā)生變化,在不影響型材質(zhì)量的前提下,可通過調(diào)整擠出溫度、速度與配方,減少熔體流動(dòng)性,適當(dāng)控制物料漏流。