高速挤出的工艺控制分析

优胜编程龚老师

高速挤出的工艺控制分析:

目前高速挤出已经成为塑料异型材行业的发展趋势。所谓高速挤出，即挤出机在确保挤出制品质量的前提下，以尽量高的速度进行生产的过程。所谓“高速”是相对而言的，在不同的历史时期与技术水平条件下有不同量化标准。在９０年代初，当国内大多数厂家挤出速度为１．２～１．９ｍ／ｍｉｎ时，达到挤出速度为２．３～２．７ｍ／ｍｉｎ，就可称为高速挤出；在９０年代末，国内大多数厂家挤出速度已实现２．３～２．７ｍ／ｍｉｎ时，达到挤出速度为２．９～３．６ｍ／ｍｉｎ，才可称为高速挤出；但挤出速度为２．９～３．６ｍ／ｍｉｎ在欧洲则算不上高速。截至目前，国内生产的挤出机和模具与欧洲生产的挤出机和模具在挤出速度上还有一定的差距。即使使用进口挤出机和模具，在国外生产与国内生产，挤出速度也有很大的不同。说明挤出速度不仅与挤出机和模具的性能有关，也和挤出工艺与配方有关。挤出机、模具、工艺、配方是在确保制品质量的前提下，实现高速挤出的四大要素。其中挤出机、模具为固定因素，是实现高速挤出的基础和前提条件，工艺和配方为变动因素，是实现高速挤出的手段和保证。四者相辅相成，缺一不可。

　　挤出机和模具性能分析

　　在挤出机的各项工艺参数中，挤出速度是描述挤出效率的基本概念。对于挤出机、口模和定型模而言，又分别具有不同的含义。对于挤出机，是指物料在挤出机有限的行程内，在外加热、螺杆旋转过程中产生的摩擦热和剪切热，以及螺筒与螺杆调温装置提供的热源作用下由玻璃态，经历高弹态均匀转化为熔融态的速度。其不仅与螺杆转速有关，而且与加料与螺杆转速比有关，同时受螺杆锥度、长径比、螺纹头数、导程、宽度、深度等因素的影响和制约；对于口模具，是指物料经口模模唇、分流锥、压缩段和定型段的作用下，均匀分配到型坯各个截面稳定挤出成型的速度；对于定型模，是指物料通过定型模，在真空吸附和冷却水冷却作用下，均匀转化为玻璃态的速度。要实现高速挤出，首先是三者之间的配置一定要相互配套。否则“大马拉小车”即大规格、高效挤出机挤出规格、形状简单的辅助型材，即使挤出速度再高。但螺杆转速并不高，或者“小马拉大车”即小规格、一般挤出机挤出大规格、形状复杂的主型材，即使螺杆转速再高，挤出速度也不高。这都谈不上是高速挤出。同时三者之间的工艺一定要相互协调，充分发挥出最佳组合作用。任何一个环节的影响，高速挤出都难以实现。

　　近几年塑料异型材采用的锥形双螺杆挤出机装备技术水平发展很快。其变化主要体现在以下几个方面：①挤出机螺筒一二段加热圈功率比过去成倍增加，为送料段与压缩段物料的快速升温熔融提供了条件；②挤出机螺杆已开始向超锥度方向发展，使送料段与压缩段螺杆剪切加热面有所增加，熔融段和计量段螺杆剪切加热面有所减少；③螺杆的头数，宽度和深度依据物料在挤出机内的各个阶段的塑化形态进行了相应调整，使物料在前两段的压缩比增加，在后两段的压缩比减少。②③两条的改进，既方便了物料在前两段的升温、排气，又防止了物料在后两段的过热分解；④现生产的挤出机螺杆冷却大都采用了外冷却装置，外冷却装置比内冷却装置冷却换热效率高；⑤一些厂家生产的挤出机螺杆在压缩段和计量段设置了混炼槽，延伸了物料在挤出机内的停留时间，物料的排气和塑化效果有所提高。

　　同挤出机一样，近几年国产挤出模具也已开始向高速方向发展。为了在高速挤出状态，确保型坯和型材的成型和定型稳定，高速模具与传统模具相比，特点是：①挤出模的定型段延长，并由单腔供料改为多腔供料。建立了足够的壁压，减少了物料的相互干扰，保证了型坯挤出时的热定型时间，提高了成型的稳定性；②早期的挤出定型装置均为三段或两段干式定型装置。冷却水在换热时，不能直接与型坯接触，换热效率比较低。同时，由于型坯冷却定型是一个逐渐收缩的过程，干式定型模型腔尺寸很难满足型坯外形变化的要求。不是出现牵引阻力大，就是型坯与定型模有缝隙，定型质量比较差。高速模具均采用干、湿混合式定型装置。其中干式定型装置为一段式，轴向长度比原干式定型装置短；湿式定型部分分为侵浴式、喷淋式、翻滚式、真空涡流式等结构形式，总长度可达６～８米，且每段湿式定型装置内，安装有浮动式定型块。使型坯经过干式定型装置初步定型转化为高弹态后，进入直接与水接触的湿式定型装置，一边冷却一边继续定型。这样，不仅减少了阻力，提高了冷却效果和定型精度，且型坯定型后，内应力也有所降低。③高速模具用的冷却水一般都要求经冷冻装置强制冷却，水温较低，换热效果好。

　　由于挤出机②③两条和模具的改进，使物料在挤出机内的送料阻力和壁压有所增加。因此挤出配方，特别是工艺也应随之变化，才能互相适应。否则在高速挤出条件下，要生产高质量型材制品是不可能的．．