螺杆挤出机温度控制

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
适时调整
(2)
的,,
,
(3)
决定,
大小过
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
应力、
粘度、
匀部位,
2.2
,
温度;锥
由于反映
(即温差)
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
与影响,
,
,但仍小于180
180℃,
系,
量而定,
现象;,
2.3
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
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
3～5cm
弯曲。

,直
,
,
应停机,
3
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,对物料的传热面积和剪切速率比较大,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,减少了传热面积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。