八點(diǎn)闡述擠出機(jī)溫度設(shè)定和優(yōu)化

1、八點(diǎn)闡述：PVC擠由工藝溫度的設(shè)定與優(yōu)化本文參考了大量行業(yè)文獻(xiàn)，結(jié)合其公司20來年的PVC-U產(chǎn)品擠出生產(chǎn)的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)擠塑工藝溫度的設(shè)定和優(yōu)化進(jìn)行了大膽的探索和實(shí)踐在塑料擠出行業(yè)與PVC擠出相關(guān)的技術(shù)文獻(xiàn)中，有關(guān)錐形雙螺桿擠出機(jī)工藝溫度設(shè)定和控制，基本有兩種思路。本文分以下八點(diǎn)闡述：緒言工藝溫度優(yōu)化的基準(zhǔn)工藝溫度的設(shè)定工藝溫度的優(yōu)化機(jī)理超負(fù)荷擠出、溫度不受控狀態(tài)與對(duì)策設(shè)備、電器等故障狀態(tài)與對(duì)策原料、配方、捏合等影響因素與對(duì)策總結(jié)一、緒言在塑料擠出行業(yè)與PVC擠出相關(guān)的技術(shù)文獻(xiàn)中，有關(guān)錐形雙螺桿擠出機(jī)工藝溫度設(shè)定和控制，基本有兩種思路：一種是低溫工藝，溫度設(shè)定大致在165C-175C左右；一種是常

2、溫工藝，溫度設(shè)定大致在175C-185C左右；在溫度設(shè)定趨勢(shì)上，有前高中低后高的“馬鞍型”工藝（本人比較贊同“馬鞍型”工藝模式，公司的生產(chǎn)也采用的是這種工藝模式），也有由前到后逐步升高的“階梯型”工藝模式。在公司不同的產(chǎn)品系列上還有螺筒溫度設(shè)在200C以上的超高溫度工藝（我公司穿線管生產(chǎn)屬此情況），和螺筒溫度設(shè)150c左右的超低溫度工藝（我公司部分螺桿、螺筒臨近報(bào)廢的設(shè)備）。不能說采取這些工藝都能生產(chǎn)出質(zhì)量達(dá)標(biāo)的產(chǎn)品，但其中一些完全不同的工藝卻能生產(chǎn)出同樣質(zhì)量達(dá)標(biāo)的產(chǎn)品，卻是不爭(zhēng)的事實(shí)。因此，有必要對(duì)這些工藝溫度的優(yōu)劣進(jìn)行全面、系統(tǒng)分析和研究，以便由表及里，去偽存真，從各類不同工藝溫度參數(shù)中，

3、提煉出一套能真正指導(dǎo)生產(chǎn)的科學(xué)、合理的工藝溫度設(shè)定方法。實(shí)際上，我國(guó)擠出機(jī)制造行業(yè)經(jīng)過多年來的發(fā)展，無論在螺桿結(jié)構(gòu)壓力配置，還是外加熱圈功率配置方面，都為PVC-U塑料良好、均衡塑化提供了條件。二、工藝溫度優(yōu)化的基準(zhǔn)要優(yōu)化擠出工藝溫度，首先應(yīng)當(dāng)了解與掌握設(shè)定工藝溫度的基準(zhǔn)。大量生產(chǎn)實(shí)踐證明，以下三個(gè)條件可作為基準(zhǔn)：PVC樹脂的熱穩(wěn)定性：PVCW脂是熱敏性高聚物，單純的PVCW脂在100c條件下開始降解，150c條件下，降解加速。而反過來PVC在160c條件下才開始由玻璃化態(tài)經(jīng)高彈態(tài)向粘流態(tài)轉(zhuǎn)化。因此單純的PVC樹脂根本無法直接進(jìn)行加工，必須通過添加熱穩(wěn)定劑來改善樹脂的熱穩(wěn)定性。而一般PVCW脂

4、的穩(wěn)定劑試驗(yàn)是在180C、30min與200C、20min條件下進(jìn)行的。因此PVC樹脂的塑化溫度與時(shí)間均不應(yīng)超過這個(gè)范圍。塑化度：塑化度，亦稱凝膠化程度，在PV照料中，塑化度是制品結(jié)晶程度與PVCU級(jí)粒子熔合程度的標(biāo)志。大量的研究和測(cè)試資料表明：未經(jīng)改性的PVC-U塑化度在60%-65%寸，即制品中初級(jí)粒子尚未完全塑化，僅大部分熔合時(shí)，抗沖性能最強(qiáng)，其中塑化度在60%寸，斷裂強(qiáng)度最高，塑化度在65%寸斷裂伸長(zhǎng)率最大。當(dāng)熔體的溫度在150c以下時(shí)，塑化度為零；熔體溫度在190c以下時(shí)，制品中初級(jí)粒子清晰可見，塑化度在45%A下；熔體溫度在200c左右時(shí)，制品中初級(jí)粒子界限大部分消失，僅有少數(shù)初級(jí)

5、粒子可見，塑化度為70%熔體溫度到200c以上時(shí)，制品初級(jí)粒子完全塑化，塑化度可達(dá)80%上。與CPE共混體系的力工溫度：PVC制品均為加入CPE共混增韌改f的，而CPE抗沖擊改性劑的溫度帶比較狹窄，大量試驗(yàn)證明，經(jīng)CPE性的PVC在190c和200c條件下形成的制品，其微觀形態(tài)相差很大。190c時(shí)改性劑粒子形成了一個(gè)包覆PVCU級(jí)粒子的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，可以獲得良好的抗沖擊增韌效果；200c時(shí)PVC初級(jí)粒子完全熔融，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)消失轉(zhuǎn)變?yōu)榍蝮w，分散于PVC樹脂基體中，導(dǎo)致抗沖擊性能大幅度下降。從以上論述里可以看出：采用cpe共混改性的PVCrn工工藝條件是比較苛刻的。同時(shí)pvc塑料是“不定性”高聚物，pv

6、c降解不僅與溫度有關(guān)還和時(shí)間相關(guān)。溫度越高，降解的時(shí)間越短，溫度越低，降解的時(shí)間越長(zhǎng)。螺筒熔體溫度宜控制在180c185c之間（這里要注意是指的熔體溫度，而不是螺筒顯示溫度，二者是有很大區(qū)別的），以防止因高溫熔體在機(jī)內(nèi)停留時(shí)間過長(zhǎng)，發(fā)生分解。剩余的熔體溫差由口模來完成，口模段熔體溫度則應(yīng)控制190c200c甚至更高些，以便熔體到達(dá)最佳塑化度的一瞬間，即刻從口模擠出，以期實(shí)現(xiàn)既能從最佳塑化度狀態(tài)下成型，又不至于因受高溫時(shí)間過長(zhǎng)而分解。三、工藝溫度的設(shè)定擠出機(jī)螺筒各段及合流芯、模具各段溫度具體設(shè)定大致如下：給料段：185C-195C,依據(jù)擠出機(jī)剪切性能和擠出量大小而定，確保顯示溫度至少185C；擠

7、出量越大的這段要求溫度越高，以便粉料能快速受熱玻璃化而形成小塊狀。擠出生產(chǎn)穿線管與排水管都是高速擠出，特別是穿線管，穿線管和排水硬管擠出設(shè)備給料段溫度都超高，普遍在195c以上，個(gè)別機(jī)臺(tái)甚至達(dá)到210C-220C,實(shí)際的內(nèi)部料溫則只在100C-130c之間，要到給料段末端才能接近玻璃化態(tài)需要的溫度150c左右。3.1 壓縮段：一般在180C；也可根據(jù)實(shí)際擠出速度適當(dāng)提高，穿線管生產(chǎn)在這一段是超過180c的、達(dá)到了190C-195c排水管的生產(chǎn)大致差不多180C。3.2 熔融段：一般在180C；也可根據(jù)實(shí)際擠出速度適當(dāng)提高，穿線管生產(chǎn)在這一段是超過180c的、達(dá)到了190C-195c排水管的生產(chǎn)

8、大致差不多180C。計(jì)量段：計(jì)量段的溫度在整過擠塑過程中是非常重要的，其重要性在某種意義上甚至超過給料段。溫度一般應(yīng)設(shè)定在170C-180C,依據(jù)擠出機(jī)剪切性能和擠出量大小而定，確保顯示溫度W185Co因計(jì)量段內(nèi)部剪切熱很大，容易造成熔體升溫，而過高的熔體溫度會(huì)加速PVC分解形成制品發(fā)黃、變色線、發(fā)泡等等影響制品質(zhì)量的情況出現(xiàn)。因此、必要時(shí)可采用螺桿溫度、給料速度等方法分別進(jìn)行調(diào)節(jié)。擠出模具模體段溫度：擠出模具模體溫度設(shè)定比較簡(jiǎn)單，主要是為防止熔體在模體內(nèi)降溫，一般設(shè)定在185c左右，大部分產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中，溫度設(shè)置在這區(qū)間都沒問題，個(gè)別產(chǎn)品（波紋管）比這要高、達(dá)到190C。口模段溫度：190

9、C-210C,視產(chǎn)品擠出時(shí)表面光亮度與擠出壓力大小而定。一般來說，升高口模的溫度，能適當(dāng)提高產(chǎn)品的表面的光亮度，也能一定程度地降低擠出機(jī)的內(nèi)部壓力，擠出機(jī)內(nèi)部壓力降低，摩擦剪切力自然就降低了，換句話說，適當(dāng)增加口模溫度，可以少量降低擠出機(jī)的內(nèi)部的摩擦剪切熱的產(chǎn)生（當(dāng)內(nèi)部摩擦剪切熱過大的時(shí)候），反之亦然。當(dāng)中已經(jīng)有了一些經(jīng)驗(yàn)豐富的擠出操作主機(jī)手，通過口模具的溫度調(diào)節(jié)來滿足制品需要的生產(chǎn)工藝。四、工藝溫度的優(yōu)化機(jī)理根據(jù)各個(gè)加熱段具體職能，用錐形雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行PVC-U擠出生產(chǎn)，其整個(gè)過程大致可分為加溫、恒溫、保溫等三個(gè)區(qū)域。加溫與恒溫主要在擠出機(jī)內(nèi)，以排氣孔為界，劃分為兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立又相互關(guān)聯(lián)的部

10、分，保溫區(qū)過程由合流芯、擠出模體及擠出口模等部分構(gòu)成。在這里大家首先應(yīng)清楚PVC-U擠出過程中有兩種熱源，一種是電加熱器提供的外熱，一種是由雙螺桿對(duì)PVC-U物料進(jìn)行剪切、壓延和摩擦作用，以及PVC-U自身分之間的摩擦作用所產(chǎn)生的內(nèi)熱。兩種熱源在擠出的不同階段發(fā)揮著不同的作用。溫控裝置控制的僅是外熱。沒有內(nèi)熱存在的擠出機(jī)頭、口模部分的溫度一般都容易控制（部分參數(shù)設(shè)計(jì)超常規(guī)的擠出模具，也會(huì)產(chǎn)生內(nèi)熱）；有內(nèi)熱存在，剪切作用較強(qiáng)，但尚未超越物料塑化需求的壓縮段和主要為排氣服務(wù)的熔融段，相對(duì)亦比較穩(wěn)定，也較易控制。剪切相對(duì)比較薄弱，主要依賴外加熱，但外加熱難以滿足物料塑化需求的給料段（外加熱功率配置較

11、低的擠出機(jī)尤為突出）；剪切熱已超越物料塑化需求的計(jì)量段往往也不受溫控裝置的控制。因此在整個(gè)擠出過程的溫度控制中，給料段、計(jì)量段是溫度控制的重點(diǎn)和難點(diǎn)。擠出控制主體是物料溫度，而不是螺筒和模具的溫度。設(shè)定溫度僅是手段，而顯示溫度在不同工況條件下，和物料溫度又有不同的對(duì)應(yīng)（給料段物料溫度低于顯示溫度，計(jì)量段物料溫度高于顯示溫度）關(guān)系，加上熱電偶安裝位置的關(guān)系，顯示溫度僅能部分反映物料溫度，只是設(shè)定溫度的依據(jù)和基準(zhǔn)。下面具體說下各段的溫度設(shè)置機(jī)理與重點(diǎn)。給料段溫度：給料段是電加熱器傳遞熱給螺筒、顯示的溫度是該段螺筒的溫度，并非是物料溫度。物料溫度往往遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于顯示溫度。當(dāng)物料通過給料螺桿剛進(jìn)入擠出機(jī)時(shí)

12、，溫度僅有30C-40c左右，而螺桿產(chǎn)生的剪切熱帶來的物料溫升距塑化（玻璃化）溫度亦有很大的差距，同時(shí)物料經(jīng)由壓縮段，將通過排氣孔，需要物料在加溫區(qū)域完成由玻璃態(tài)向粘流態(tài)的轉(zhuǎn)化過程，要求基本呈“橘皮狀”，沒有粉狀物質(zhì)存在，并緊緊包覆于螺槽表面，方不至被真空從排氣孔抽出或堵塞排氣孔，因此給料段的職能是重在外加熱，設(shè)定溫度應(yīng)盡量高一些，以便電加熱圈給物料提供足夠的外熱。此時(shí)電加熱器啟閉比較頻繁，甚至不停頓工作。由于物料進(jìn)入給料段，距離從口模擠出還有一段時(shí)間，加上為預(yù)防物料在加料口“架橋”或在機(jī)內(nèi)“粘壁”，設(shè)定溫度也不宜過高，應(yīng)以顯示溫度185c以上為宜。雖然給料段設(shè)定溫度低一些，比如溫度設(shè)定為17

13、0c左右甚至更低，也能生產(chǎn)出內(nèi)在質(zhì)量達(dá)標(biāo)的產(chǎn)品。但由于供給的外熱比較少，過多依賴剪切熱來提升熔體溫度，對(duì)螺筒的磨損加大，會(huì)影響擠出機(jī)螺桿螺筒的使用壽命，是得不償失的。通過我們長(zhǎng)期在擠出設(shè)備維護(hù)中觀察發(fā)現(xiàn)，僅經(jīng)過一兩年（有的甚至不到一年）使用，螺筒就發(fā)會(huì)生嚴(yán)重磨損，磨損大多都集中在壓縮比比較大的雙頭螺綾過后的第一道單頭螺綾或第二道單頭螺綾部位以及計(jì)量段等較寬的工作區(qū)域，最大磨損量達(dá)2m葉3mm這時(shí)候擠出生產(chǎn)會(huì)出現(xiàn)黃線（因物料回流，在高溫狀態(tài)下停留時(shí)間過長(zhǎng)造成），如對(duì)間隙進(jìn)行調(diào)整，又會(huì)因螺桿與螺筒局部尖點(diǎn)摩擦，制品出現(xiàn)黑線和設(shè)備發(fā)出異常響聲，無法正常工作，只得更換螺筒與螺桿。這種現(xiàn)象的發(fā)生，分析起

14、來盡管和制造廠家采用的鋼材和熱處理方法不當(dāng)有密切的關(guān)系，但其重要要的一點(diǎn)原因也是因擠出溫度設(shè)定過低，致使這些部位的剪切作用比較強(qiáng)而加劇磨損所致。給料段采用較高設(shè)定溫度不僅有利于物料熔化，而且可以充分利用外熱來減少剪切作用對(duì)擠出機(jī)的磨損。大量實(shí)踐證明，在給料、擠出速度和計(jì)量段設(shè)定溫度不變前提下，適當(dāng)提高給料段的設(shè)定溫度，可有效降低計(jì)量段顯示溫度與設(shè)定溫度之間的溫差，充分說明給料段溫度在一定程度上發(fā)揮著調(diào)整剪切熱的作用。4.1 壓縮段溫度：物料進(jìn)入剪切作用較大的壓縮段，在螺桿剪切力作用下，升溫較快。設(shè)定溫度高一些，有助于降低物料粘度，加快流動(dòng)性，同給料段一樣，可以減少剪切熱的危害。熔融段溫度：熔融

15、段的物料基本熔化，因螺槽容積的變化，（一般壓縮比小于1）,熔壓驟然降低，可以發(fā)揮充分恒溫和排氣的職能。設(shè)定溫度和壓縮段保持一致或略高，有助于防止熔體降溫，因熔體壓力的降低會(huì)使熔體溫度也呈下降的趨勢(shì)。計(jì)量段溫度：計(jì)量段顯示的溫度不是物料溫度。僅是物料在剪切熱作用下傳遞給螺筒的溫度，物料溫度往往高于顯示溫度。設(shè)定溫度的目的不是為了提供外熱，而主要是為了及時(shí)停止外加熱，并利用螺筒冷卻裝置和螺桿油溫度的適當(dāng)調(diào)節(jié)來轉(zhuǎn)移多余的熱量，防止物料分解。有的磨損嚴(yán)重的螺筒這段的冷卻裝置，在設(shè)備開機(jī)不久就會(huì)處于長(zhǎng)期工作狀態(tài)才能勉強(qiáng)保持溫度不上升。因此設(shè)定溫度不宜過高，以顯示溫度W185c為宜。當(dāng)擠出量過小，顯示溫度

16、過低時(shí)，又可視情況適時(shí)提高螺筒、螺桿設(shè)定溫度或給料速度以增加剪切。合流芯及擠出模體溫度：熔體進(jìn)入合流芯，已完全呈熔體狀態(tài)，并開始由變速變壓的螺旋運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)閯蛩僦本€運(yùn)動(dòng)，并通過口模建立熔體壓力，使溫度、粘度和流動(dòng)速度更趨均勻，為制品成型做最后的準(zhǔn)備。由于改變運(yùn)動(dòng)方向，建立熔體壓力需犧牲一定的能量為代價(jià)，同時(shí)該區(qū)域由剪切作用產(chǎn)生的內(nèi)熱已不復(fù)存在。因此溫度設(shè)定宜高一些，以減緩物料的熱損失。查閱的大量行業(yè)文獻(xiàn)來看，行業(yè)中對(duì)合流芯溫度設(shè)定的意見分歧較大，有的人主張將合流芯溫度設(shè)定在165c175c之間，認(rèn)為提高合流芯設(shè)定溫度，會(huì)導(dǎo)致主機(jī)功率和型坯熔壓降低，從而影響擠出制品的理化性能。經(jīng)本人結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際分

17、析和試驗(yàn)證明，其實(shí)那是一個(gè)誤主要和加熱對(duì)象的實(shí)際溫度區(qū)，因?yàn)樘峁┗蜉敵鰺崃颗c否并不完全由設(shè)定溫度高低來決定,提高設(shè)和設(shè)定溫度的差值有關(guān)。當(dāng)設(shè)定溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于物料溫度時(shí)，如給料段物料溫度那樣，定溫度，可以給物料提供大量的外熱；當(dāng)設(shè)定溫度小于物料溫度時(shí)，不但沒給物料加熱，反而起著降溫的作用。前面已經(jīng)講過，經(jīng)過計(jì)量段的熔體實(shí)際溫度是高于顯示溫度的，如果顯示溫度在185c左右，那么物料溫度也大致在190c以上。合流芯及模體設(shè)定溫度的目的不是為了加熱，只是為了保護(hù)熔體熱量不因合流芯和模體溫度過低而被散失掉。同時(shí)熔體在機(jī)內(nèi)被擠出時(shí)，靠近螺筒附近的熔體因與螺筒內(nèi)壁摩擦，流動(dòng)速度會(huì)低于熔體中心速度，發(fā)生所謂的“

18、邊際”效應(yīng)。所以設(shè)定溫度高一些，反而可有效調(diào)節(jié)熔體截面的流動(dòng)速度。當(dāng)設(shè)定溫度低于合流芯部位熔體實(shí)際溫度時(shí)，其熔體不僅得不到外熱，反而會(huì)處于完全散熱狀態(tài)，表面熔體流動(dòng)速度則會(huì)減慢，與芯部熔體發(fā)生不均衡流動(dòng)，則會(huì)影響口模擠出制品成型質(zhì)量。甚至在模具分流錐流通截面阻力大的部位，因物料滯留出現(xiàn)黃線。當(dāng)然提高合流芯設(shè)定溫度是針對(duì)計(jì)量段熔體溫度而言的。合流芯設(shè)定溫度過高，表面熔體流動(dòng)過快，也會(huì)使截面流動(dòng)速度不均衡。還有人認(rèn)為（大部分操作人員也是如此認(rèn)為的）：合流芯溫度設(shè)定高一些，會(huì)導(dǎo)致合流芯“糊料”。實(shí)際上合流芯發(fā)生“糊料”，主要是合流芯內(nèi)壁光潔度過低，連接部位不平整或存在過渡抬肩，使物料發(fā)生滯留或者開機(jī)

19、升溫后，沒有緊固連接螺栓，連接部位出現(xiàn)間隙造成的，并非設(shè)定溫度過高所致。為了防止合流芯糊料，有意降低合流芯設(shè)定溫度，無疑是不正確的，過低的合流芯溫度反而會(huì)使靠近合流芯壁的物料因降溫硬化而流動(dòng)減慢，邊角地方甚至不流動(dòng)，造成因受熱時(shí)間過長(zhǎng)而分解糊料，產(chǎn)生適得其反的效果。口模溫度：口模設(shè)定溫度主要是為成型和調(diào)整流速及表面光亮度服務(wù)的，由于熔體進(jìn)入口模，在分流錐導(dǎo)向下，已由圓柱體轉(zhuǎn)化為呈產(chǎn)品需要形狀的薄壁熔體，依靠外加熱，也可以將型坯熔體溫度均勻提升到最佳塑化度區(qū)域。因此、口模溫度直接關(guān)系到產(chǎn)品的外在成型質(zhì)量，值得指出的是，當(dāng)擠出制品輕微塑化不良時(shí)，還可以通過適當(dāng)提高口模溫度來解決。但當(dāng)擠出制品出現(xiàn)嚴(yán)

20、重塑化不良時(shí)，過度依賴提高口模溫度來解決也是不當(dāng)?shù)?。?huì)因表面溫度過高，熔體從口模擠出，發(fā)生不均勻膨脹，同時(shí)也會(huì)因熔體壓力的降低而改變?cè)O(shè)備內(nèi)部的摩擦和剪切程度，反而加劇物料的塑化不良，這時(shí)候還是要通過螺筒各段的溫度綜合調(diào)節(jié)來解決。螺桿溫度：螺桿溫度的控制一般有兩種裝置，一種是螺桿自調(diào)溫，利用熱管對(duì)流原理，實(shí)施熱量在螺桿內(nèi)部的均衡交換，不用外加能量，但換熱效率較低。我國(guó)目前在55型以下的錐形雙螺桿擠出機(jī)大致都是這種配置；一種是外加熱與冷卻裝置，通過外加能量調(diào)節(jié)螺桿加熱區(qū)和恒溫區(qū)的溫度。螺桿溫度的的設(shè)定，主要依據(jù)加溫區(qū)和恒溫區(qū)的設(shè)定與顯示的溫差來確定。其主要職能是輔助給料段加溫或?yàn)橛?jì)量段降溫，平衡兩

21、者的溫差（我們公司的雙螺桿都是采用的這種裝置）。從目前實(shí)際的擠出機(jī)情況和存在的問題來看，主要是發(fā)揮后者的作用。工藝溫度控制機(jī)理小結(jié)：擠出溫度設(shè)定之所以要求為“馬鞍型”，主要是為確保物料和熔體溫度呈“階梯型”，由低到高，始終處于平穩(wěn)上升，均衡塑化狀態(tài)，而不至于因物料在加溫區(qū)域設(shè)定溫度太低，物料至排氣孔時(shí)還未能塑化，從排氣孔冒料；在恒溫區(qū)域因設(shè)定溫度過高，導(dǎo)致物料發(fā)生降解。行業(yè)文獻(xiàn)中有人主張將設(shè)定溫度呈“階梯型”設(shè)置，顯然是一個(gè)誤區(qū)。當(dāng)顯示溫度處于受控狀態(tài)時(shí)，外熱和內(nèi)熱是可以相互調(diào)節(jié)和平衡的。在設(shè)定溫度一定條件下，當(dāng)因剪切作用大，內(nèi)熱較高時(shí)，外加熱圈會(huì)自動(dòng)減少工作時(shí)間和加熱量，輔助以從外部提供風(fēng)冷

22、（或油冷），內(nèi)部提供油冷，進(jìn)行冷卻，以防止物料分解；當(dāng)因剪切作用小，內(nèi)熱較低時(shí)，外熱圈也會(huì)自動(dòng)增加工作時(shí)間，從而自動(dòng)保持所供熱量和所需熱量的平衡。提高設(shè)定溫度，在增加外供熱量的同時(shí)，因物料粘度減少，流動(dòng)性增加，導(dǎo)致剪切熱減少；反過來說，如果降低設(shè)定溫度，在減少外供熱量的同時(shí)，因物料粘度增加，流動(dòng)性減少，導(dǎo)致剪切熱增加。擠出機(jī)提供的能量總是和設(shè)定溫度保持協(xié)調(diào)一致。并不因擠出機(jī)剪切性能強(qiáng)弱，擠出量大小而變化。在較高的加工溫度、較低的剪切作用下，可獲得與較低加工溫度與較高的剪切作用下相同的塑化度。因此無論擠出機(jī)剪切性能強(qiáng)弱，擠出量大小，擠出工藝溫度的設(shè)定應(yīng)基本一致，不應(yīng)當(dāng)有太大的不同。這也是本人近期

23、在參考了大量行業(yè)文獻(xiàn)和充分考慮物料塑化的同時(shí)，兼顧如何利用外加熱，減緩剪切熱，在確保擠出制品塑化質(zhì)量的基礎(chǔ)上，減少螺筒磨損，延長(zhǎng)其工作壽命的新思路。五、超負(fù)荷擠出、溫度不受控狀態(tài)與對(duì)策上述新思路是有前提的，是建立在正常擠出條件下，以顯示溫度處于受控狀態(tài)為基準(zhǔn)的。若不適當(dāng)?shù)靥岣邤D出效率時(shí)，亦會(huì)發(fā)生給料段所供熱量難以滿足物料塑化所需熱量需求，顯示溫度不受控，往往低于設(shè)定溫度，物料至排氣孔未能良好塑化，仍有部分粉料，被真空從排氣孔抽走；這時(shí)候大部分的操作人員會(huì)提高后段的溫度來彌補(bǔ)，壓縮段和溶融段的危害還不大，主要危害在計(jì)量段，計(jì)量段總熱量本來就超越熔體恒溫所需熱量的需求，是因?yàn)閿D出速度的增加帶來計(jì)量

24、段剪切摩擦熱的大量增加而造成，使顯示溫度不受控，往往會(huì)高于設(shè)定溫度，導(dǎo)致擠出制品局部過熱、分解。這種現(xiàn)象隨擠出效率提高的幅度而變化，擠出效率提的越高，設(shè)定溫度與顯示溫度的溫差越大，產(chǎn)生的不良后果越嚴(yán)重。給料段螺桿剪切熱或外加熱功率配置偏低的擠出機(jī)，此現(xiàn)象尤為突出。當(dāng)顯示溫度不受設(shè)定溫度控制時(shí)，所謂工藝優(yōu)化是難以取得實(shí)效的。上述現(xiàn)象是擠出機(jī)所供熱量與物料塑化所需熱量失衡的表征。供料段設(shè)定溫度與顯示溫度的溫差大小，是外加熱或剪切熱欠缺程度的標(biāo)志，計(jì)量段設(shè)定溫度與顯示溫度溫差大小，是剪切熱過剩程度的標(biāo)志。目前我國(guó)生產(chǎn)的擠出機(jī)在給料段熱量匹配上，分別采取了兩項(xiàng)措施：一是提高加熱圈功率，如65/132型

25、錐形雙螺桿擠出機(jī)給料段功率配置已達(dá)9kW二是改革螺桿螺紋結(jié)構(gòu)，在給料段或壓縮段雙頭螺紋后設(shè)置一單頭螺紋，有效提高螺槽的壓縮比。擠出機(jī)給料段熱量供給欠缺現(xiàn)象已比過去明顯改觀。但計(jì)量段剪切熱過剩，依然制約著擠出效率的提高。在這個(gè)問題上我們也進(jìn)行了專門的研究，現(xiàn)在我們的所有擠出機(jī)使用雙螺桿都是特殊定做的，其參數(shù)都是經(jīng)過調(diào)整，適當(dāng)增加了計(jì)量段螺菱與螺菱之間的間隙，以適應(yīng)我們的超高速擠出的。剪切熱除受螺桿結(jié)構(gòu)的制約外，還直接受給料速度與擠出速度比的影響。當(dāng)降低計(jì)量段設(shè)定溫度，加熱圈已停止加熱，冷卻裝置不停頓工作，顯示溫度控制無效時(shí)，可根據(jù)需要，依照如下程序，采取相應(yīng)措施，以有效降低計(jì)量段顯示溫度：5.1

26、 一是降低螺桿設(shè)定溫度，降低螺桿設(shè)定溫度，可以用油冷卻的方法，轉(zhuǎn)移計(jì)量段多余的剪切熱。但降低螺桿設(shè)定溫度，亦會(huì)降低給料段物料溫度。當(dāng)擠出機(jī)給料段配置加熱圈功率較低時(shí)，降低螺桿設(shè)定溫度，應(yīng)兼顧給料段控溫度的需要，不要顧此失彼。二是適當(dāng)降低給料速度，適當(dāng)降低給料速度，可以減少剪切熱（我們稱降低扭矩）。在擠出機(jī)螺桿轉(zhuǎn)速一定條件下，提高或降低給料速度，是調(diào)整剪切熱的有效手段。但降低給料速度亦會(huì)降低給料段物料溫度，給料段與計(jì)量段物料對(duì)剪切熱的需要是互為矛盾的。同螺桿溫度設(shè)定一樣，當(dāng)擠出機(jī)給料段配置加熱圈功率較低時(shí)，降低給料速度，也要兼顧給料段溫度控制的需要。同時(shí)過度降低給料速度，導(dǎo)致計(jì)量段熔體不能完整包

27、裹螺槽，也會(huì)加大螺綾與螺筒的磨損，出現(xiàn)所謂的“掃槿”（及螺桿螺筒的中間部分過度磨損）癥狀。三是適當(dāng)降低擠出速度與給料速度比，給料速度和擠出速度同是和擠出量有關(guān)的概念，又各自有不同的職能。給料速度宜與外供熱相協(xié)調(diào)，以調(diào)整剪切熱大小與物料塑化程度；擠出速度宜與牽引速度相協(xié)調(diào)，以調(diào)整擠出量和壁厚。當(dāng)采用給料速度調(diào)整計(jì)量段顯示溫度，無法兼顧給料段顯示溫度時(shí)，才有必要降低擠出速度與給料速度比，一方面減少了計(jì)量段熔體的剪切熱，另一方面延長(zhǎng)了物料在給料段的停留時(shí)間，以利塑化。應(yīng)當(dāng)指出：降低計(jì)量段設(shè)定溫度，主要是控制剪切熱，防止物料降解，并非設(shè)置溫度越低越好。當(dāng)加熱圈已停止加熱，冷卻裝置不停頓工作，這種情況下

28、溫度設(shè)定得再低，亦是沒有意義的。當(dāng)計(jì)量段顯示溫度雖然高于設(shè)定溫度，但在185c區(qū)間，亦屬正常范圍，不必要調(diào)整。在擠出機(jī)生產(chǎn)小規(guī)格制品時(shí)，擠出量較低，導(dǎo)致剪切熱過少，計(jì)量段顯示溫度低于180c時(shí)，還需根據(jù)情況，適時(shí)提高螺筒、螺桿設(shè)定溫度或給料速度，以保持物料溫度始終在理想的溫度區(qū)域運(yùn)行。在擠出機(jī)螺桿各段壓縮比允許條件下，提高加料速度才能對(duì)剪切熱發(fā)揮作用。反之則會(huì)產(chǎn)生兩種不同結(jié)果：當(dāng)給料量大于給料段螺槽容積時(shí)，會(huì)出現(xiàn)加料孔“冒料”現(xiàn)象，使原料直接從加料口溢出，灑落在設(shè)備工作臺(tái)和地上，既污染環(huán)境又浪費(fèi)原材料；當(dāng)給料段螺槽容積大于熔融段容積時(shí)，會(huì)出現(xiàn)真空孔“冒料”現(xiàn)象，從而堵塞真空排氣管路，造成無法排

29、氣，影響產(chǎn)品質(zhì)量而無法正常生產(chǎn)。因此提高給料速度也是有限度的。六、設(shè)備、電器等故障狀態(tài)與對(duì)策在擠出生產(chǎn)的整個(gè)過程中，除了正確設(shè)定溫度外，關(guān)鍵在于對(duì)顯示溫度（熔體溫度）進(jìn)行有效控制。除擠出機(jī)超負(fù)荷運(yùn)行外，當(dāng)設(shè)備、電器等發(fā)生故障時(shí)，顯示溫度亦會(huì)處于不受控狀態(tài)，直接帶來熔體溫度的變化。擠出機(jī)螺筒與螺桿嚴(yán)重磨損，擠出機(jī)螺筒與螺桿嚴(yán)重磨損，帶來徑向間隙加大，導(dǎo)致物料在擠出過程中從壓力高的區(qū)域向壓力低的區(qū)域流動(dòng)，發(fā)生所謂的“正流”或“逆流”現(xiàn)象。以螺桿結(jié)構(gòu)為：2-2-1-3-3頭數(shù)的擠出機(jī)分析可知：當(dāng)物料由給料段雙頭螺槽并聯(lián)運(yùn)動(dòng)至第一個(gè)單頭螺槽，開始串聯(lián)運(yùn)動(dòng)，壓力驟升；然后又由單頭螺槽串聯(lián)運(yùn)動(dòng)至雙頭螺槽，

30、開始并聯(lián)運(yùn)動(dòng)，壓力驟降，當(dāng)再一次進(jìn)入單頭螺槽開始串聯(lián)運(yùn)動(dòng)，壓力驟升。當(dāng)?shù)谝?、二個(gè)單頭螺綾和對(duì)應(yīng)部位的螺筒，在剪切作用下磨損，有部分物料可能由單頭螺槽向前面的雙頭螺槽泄漏，即發(fā)生逆向流動(dòng)，也可能向后面的三頭螺槽泄漏，即發(fā)生正向流動(dòng)；熔體由熔融段三頭較大螺槽向計(jì)量段三頭較小螺槽容積流動(dòng)時(shí)，因計(jì)量段螺綾和對(duì)應(yīng)部位的螺筒，在剪切作用下磨損，有部分熔體可能由計(jì)量段螺槽向熔融段螺槽泄漏，即發(fā)生逆向流動(dòng)。物料或熔體的不規(guī)則流動(dòng)，尤其是逆向流動(dòng)，導(dǎo)致其在機(jī)內(nèi)停留時(shí)間延長(zhǎng)，發(fā)生“過塑化”、局部降解，將會(huì)沿制品軸向出現(xiàn)“黃線”。因此此時(shí)一些有經(jīng)驗(yàn)的操作人員以降低設(shè)定溫度，提高物料粘度，減少逆流的方法，勉強(qiáng)維持繼續(xù)

31、擠出生產(chǎn)。其實(shí)這種現(xiàn)象在行業(yè)類也普遍存在，所謂“超低溫工藝”，其最初原因概源于此。因熔體溫度過低，塑化不均衡，擠出制品質(zhì)量是難以得到有效保證的。擠出機(jī)螺桿加工、裝配不當(dāng)，導(dǎo)致兩螺桿軸向最小間隙偏小。擠出機(jī)兩螺桿軸向單向設(shè)計(jì)間隙一般都在2mmA上，但由于加工偏差，不少螺桿的實(shí)際串動(dòng)量?jī)H有1mn右，即螺桿各功能段每邊軸向最小間隙僅能保證0.5ms如果在裝配過程中不精心加以控制和調(diào)整，致使某功能段最小軸向間隙就可能在0.2mm左右，甚至更小或直接碰撞產(chǎn)生打架現(xiàn)象。擠出機(jī)工作一段時(shí)間，若推力軸承磨損，也會(huì)發(fā)生螺桿軸向串動(dòng)，使軸向間隙變化，這是因?yàn)閮杀P推力軸承的磨損程度不可能完全一樣所致。擠出生產(chǎn)過程就

32、會(huì)發(fā)生局部過熱，一些所謂的高手這時(shí)候一般采用提高設(shè)定溫度，降低物料粘度，增強(qiáng)物料流動(dòng)性的方法，勉強(qiáng)維持生產(chǎn)。所謂“超高溫工藝”，其最初原因也概源于此。因溫度過高，不僅影響產(chǎn)品內(nèi)外質(zhì)量和色澤，還會(huì)因物料的局部分解導(dǎo)致氯化氫析出，和群青（指加了群青的制品，我們的型材就加了群青的）發(fā)生反應(yīng)，致使制品鉛污染變色。同時(shí)氯化氫有超強(qiáng)的吸水性，與水結(jié)合而成鹽酸，對(duì)設(shè)備和模具有強(qiáng)烈的腐蝕作用。我們每次從因糊料而拆開的模具內(nèi)掏出的黑色糊料塊，在放置一段時(shí)間后表面會(huì)出現(xiàn)類似水珠的東西，其實(shí)就是氯化氫吸收空氣中的水分而形成的鹽酸小顆粒。6.1 電氣儀表故障，致使顯示溫度處于失控，大致有以下幾種情況：a）熱電偶：熱電

33、偶故障大致可分兩種。第一種是未安裝到位，或安裝孔內(nèi)存在雜物及熱電偶線路輕微短路，不能如實(shí)傳遞螺筒溫度，往往顯示溫度低于設(shè)定溫度造成不間斷加熱，使物料實(shí)際溫度偏高甚至糊料。第二種是熱電偶斷路（開路），這時(shí)候會(huì)使顯示溫度到刻度滿度或者直接顯示斷偶，致使加熱控制器停止輸出加熱指令，加熱器會(huì)因接觸器會(huì)斷開而停止加熱，慢慢的物料就會(huì)因無外熱加溫而無法繼續(xù)生產(chǎn)（斷偶的情況出現(xiàn)在螺筒給料段和模具及合流芯上危害尤為明顯）。b）電加熱器線圈部分或者與導(dǎo)線連接處因接觸不良而發(fā)熱燒毀，加熱器實(shí)際功率變小或直接到零功率，顯示溫度偏低。因給料段外加熱圈啟閉比較頻繁甚至長(zhǎng)期工作，這種現(xiàn)象常常發(fā)生。模具段則因經(jīng)常拆裝，接線

34、不良的情況較多。c）交流接觸器因開啟頻繁，而每次開閉都會(huì)產(chǎn)生弧光，弧光的溫度是很高的，大家可以想想電焊機(jī)的焊接，就是利用弧光的典型例子?；」庥袝r(shí)候會(huì)引發(fā)交流接觸器觸點(diǎn)的表面融化發(fā)生離合器粘結(jié)，導(dǎo)致電加熱器不間斷工作，顯示溫度偏高；長(zhǎng)時(shí)間的反復(fù)粘連、機(jī)械力脫開、再粘連就會(huì)逐漸燒毀觸點(diǎn)造成斷路而使加熱器無法工作，是顯示溫度低于設(shè)定溫度。d）加熱主線路保險(xiǎn)開路或斷路器跳閘，大部分是因后面線路或加熱器短路產(chǎn)生瞬時(shí)大電流造成。這時(shí)候雖然加熱指示燈亮，顯示加熱，但儀表顯示數(shù)字或指針不漲反降，指示溫度越來越低。6.4 加熱圈安裝不當(dāng)：加熱圈安裝不當(dāng)，和螺筒或口模接觸不緊密、存在間隙，使加熱圈的熱量散失，無法

35、傳遞給螺筒或口模，加熱圈不停頓工作，顯示溫度依然偏低，影響物料塑化。這種情況還有燒毀加熱器的危險(xiǎn)，安裝加熱器是應(yīng)當(dāng)引起足夠重視。6.5 真空排氣不良：真空度過低或出現(xiàn)冒料堵塞排氣孔，排氣不良，致使物料夾帶空氣或揮發(fā)物，不僅影響物料塑化，還會(huì)使制品出現(xiàn)發(fā)泡。螺桿溫度：所謂螺桿溫度顯示的并不是螺桿的真實(shí)溫度，而是螺桿油泵輸送進(jìn)螺桿內(nèi)部進(jìn)行流動(dòng)的高溫導(dǎo)熱油的溫度，有的設(shè)備干脆就直接標(biāo)示成“螺桿油溫”。其不正常也分兩種情況，第一種是油路堵塞，螺桿內(nèi)根本就沒通油，而我公司根據(jù)生產(chǎn)速度普遍偏快這一實(shí)際情況，大部分螺桿油加溫功能是關(guān)閉了的，這時(shí)候的螺桿油溫顯示往往很低，大概在50C左右（因高溫油根本沒有從螺

36、桿內(nèi)流動(dòng)，此時(shí)螺桿的各段溫度和物料在各段的溫度是一樣高的），造成螺桿這一功能喪失，無法實(shí)施定向調(diào)溫職能，導(dǎo)致給料段顯示溫度偏低，計(jì)量段顯示溫度跑高失控。第二種是水路堵塞，由于水路是對(duì)油路進(jìn)行冷卻的，職能是帶走油路從螺桿內(nèi)帶出來的多余熱量，因而水路的堵塞沒油路的堵塞那么容易發(fā)現(xiàn)，危害也沒那么大，但仍然可產(chǎn)生油路帶出來的熱無法散發(fā)，造成高溫油箱溫度逐步升高，無法控制，最后喪失散熱調(diào)溫功能，僅保留平衡給料段和計(jì)量段溫度這點(diǎn)功能。過高的油溫還會(huì)造成油路、高溫電磁閥、油泵密封件（多為含氟橡膠）的損壞造成高溫導(dǎo)熱油的泄露，既浪費(fèi)高溫油又污染工作環(huán)境。由此可見，要實(shí)施擠出工藝溫度的優(yōu)化設(shè)定和控制，首先必須保

37、證擠出機(jī)和溫控系統(tǒng)的工作質(zhì)量。螺桿的更換：更換新螺桿前先必須對(duì)其加工質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格驗(yàn)收，并認(rèn)真進(jìn)行裝配，確保螺桿裝配的最小徑向與軸向間隙處于最佳狀態(tài)；擠出機(jī)工作一段時(shí)間，定期調(diào)整螺桿與螺筒徑向間隙，逐步轉(zhuǎn)移磨損部位，加寬其磨損空間，以提高擠出機(jī)螺筒與螺桿工作壽命；并定期檢查擠出機(jī)推力軸承是否串動(dòng)，及時(shí)維修。螺筒與螺桿磨損至最大量時(shí)，及時(shí)進(jìn)行更新修復(fù)；溫控系統(tǒng)出現(xiàn)失控時(shí)，應(yīng)及時(shí)查明原因處理，嚴(yán)防帶病工作；安裝加熱圈，一定要保持平整，和螺筒、合流芯、口模等嚴(yán)密合縫，無散熱間隙；擠出生產(chǎn)過程中一定要嚴(yán)密觀察排氣孔是否堵塞？真空度是否過低？發(fā)現(xiàn)異常，及時(shí)處理。螺桿顯示溫度跑高和跑低失控時(shí)，應(yīng)隨時(shí)疏通冷卻

38、水管路及油路，以確保顯示溫度沿著理想的軌道運(yùn)行。七、原料、配方、捏合等影響因素與對(duì)策原料、配方、混料等因素發(fā)生變化，都會(huì)對(duì)PVC-U物料的塑化度產(chǎn)生影響。原料：PVCW脂分子量過高或過低，直接影響熔體塑化度。分子量低的樹脂比分子量高的樹脂有較高的塑化度，因此原料如果選用混雜或本身的質(zhì)量問題，造成分子量分布區(qū)域過寬，對(duì)PVC-U的擠出生產(chǎn)無疑是致命的。我公司根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際情況，考慮到生產(chǎn)難度和產(chǎn)品綜合性能兩方面的因素，擠出產(chǎn)品采用的全部是疏松型SG5（分子量1000-1100）PVC樹脂，以保證較高的產(chǎn)品內(nèi)在性能。注塑產(chǎn)品大部份采用的是疏松型SG8（分子量650-750）PVC樹脂及少量疏松型SG

39、7（分子量750-850）PVC樹脂，充分兼顧了內(nèi)在性能及加工工藝性。配方：配方中加工助劑與潤(rùn)滑劑選擇配搭不當(dāng)，或者是加入的量不合適，亦會(huì)致使物料塑化提前或推后，配方中填充劑的多少也直接影響制品內(nèi)在的各項(xiàng)理化性能指標(biāo)。配方無疑就是PVC制品生產(chǎn)最最重要的一環(huán)節(jié)。我公司使用的配方都是在大量的試驗(yàn)基礎(chǔ)上、經(jīng)試生產(chǎn)之后才普遍采用的，配方中添加的加工助劑和潤(rùn)滑劑的量都是經(jīng)過試驗(yàn)驗(yàn)證，能確保摩擦和潤(rùn)滑性能的相對(duì)平衡；并且有現(xiàn)場(chǎng)工藝人員根據(jù)實(shí)際情況隨時(shí)進(jìn)行微調(diào)，以及對(duì)配方工序工作質(zhì)量的檢查等等手段，以保證生產(chǎn)過程中配方的隨時(shí)有效性和適宜性。7.1 捏合工藝：捏合（混料）出料溫度設(shè)定不當(dāng)，熱混（攪）溫度過高或過低，捏合時(shí)間過長(zhǎng)或過短，冷混（攪）出料溫度過高均會(huì)影響混合料凝膠化程度，并和擠出制品的塑化度緊密相關(guān)。因此作為塑料制品擠出過程中第一道工序的捏合作業(yè)，應(yīng)嚴(yán)防操作人員隨意降低（改變）混料溫度，減短混料時(shí)間。剛開始混料時(shí)，因熱混鍋是冷的，每鍋混料時(shí)間較長(zhǎng)，隨混料鍋次增加，每鍋達(dá)到出料溫度所需的時(shí)間就會(huì)越來越短。當(dāng)出料時(shí)間過短時(shí)，會(huì)發(fā)生物料組分分散不勻，就應(yīng)適當(dāng)增加熱放料的溫度（我們使用的方式）、或改連續(xù)混料為間歇式混料，延長(zhǎng)混料時(shí)間，以保證正常出料（這點(diǎn)我們還未