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高速擠出的工藝控制

/ 2021/7/3 12:12:27

  目前高速擠出已經成為塑料異型材行業(yè)的發(fā)展趨勢。所謂高速擠出,即擠出機在確保擠出制品質量的前提下,以盡量高的速度進行生產的過程。所謂“高速”是相對而言的,在不同的歷史時期與技術水平條件下有不同量化標準。在90年代初,當國內大多數(shù)廠家擠出速度為1.2~1.9m/min時,達到擠出速度為2.3~2.7m/min,就可稱為高速擠出;在90年代末,國內大多數(shù)廠家擠出速度已實現(xiàn)2.3~2.7m/min時,達到擠出速度為2.9~3.6m/min,才可稱為高速擠出;但擠出速度為2.9~3.6m/min在歐洲則算不上高速。截至目前,國內生產的擠出機和模具與歐洲生產的擠出機和模具在擠出速度上還有一定的差距。即使使用進口擠出機和模具,在國外生產與國內生產,擠出速度也有很大的不同。說明擠出速度不僅與擠出機和模具的性能有關,也和擠出工藝與配方有關。擠出機、模具、工藝、配方是在確保制品質量的前提下,實現(xiàn)高速擠出的四大要素。其中擠出機、模具為固定因素,是實現(xiàn)高速擠出的基礎和前提條件,工藝和配方為變動因素,是實現(xiàn)高速擠出的手段和保證。四者相輔相成,缺一不可。

  擠出機和模具性能分析

  在擠出機的各項工藝參數(shù)中,擠出速度是描述擠出效率的基本概念。對于擠出機、口模和定型模而言,又分別具有不同的含義。對于擠出機,是指物料在擠出機有限的行程內,在外加熱、螺桿旋轉過程中產生的摩擦熱和剪切熱,以及螺筒與螺桿調溫裝置提供的熱源作用下由玻璃態(tài),經歷高彈態(tài)均勻轉化為熔融態(tài)的速度。其不僅與螺桿轉速有關,而且與加料與螺桿轉速比有關,同時受螺桿錐度、長徑比、螺紋頭數(shù)、導程、寬度、深度等因素的影響和制約;對于口模具,是指物料經口模模唇、分流錐、壓縮段和定型段的作用下,均勻分配到型坯各個截面穩(wěn)定擠出成型的速度;對于定型模,是指物料通過定型模,在真空吸附和冷卻水冷卻作用下,均勻轉化為玻璃態(tài)的速度。要實現(xiàn)高速擠出,首先是三者之間的配置一定要相互配套。否則“大馬拉小車”即大規(guī)格、高效擠出機擠出規(guī)格、形狀簡單的輔助型材,即使擠出速度再高。但螺桿轉速并不高,或者“小馬拉大車”即小規(guī)格、一般擠出機擠出大規(guī)格、形狀復雜的主型材,即使螺桿轉速再高,擠出速度也不高。這都談不上是高速擠出。同時三者之間的工藝一定要相互協(xié)調,充分發(fā)揮出最佳組合作用。任何一個環(huán)節(jié)的影響,高速擠出都難以實現(xiàn)。

  近幾年塑料異型材采用的錐形雙螺桿擠出機裝備技術水平發(fā)展很快。其變化主要體現(xiàn)在以下幾個方面:①擠出機螺筒一二段加熱圈功率比過去成倍增加,為送料段與壓縮段物料的快速升溫熔融提供了條件;②擠出機螺桿已開始向超錐度方向發(fā)展,使送料段與壓縮段螺桿剪切加熱面有所增加,熔融段和計量段螺桿剪切加熱面有所減少;③螺桿的頭數(shù),寬度和深度依據(jù)物料在擠出機內的各個階段的塑化形態(tài)進行了相應調整,使物料在前兩段的壓縮比增加,在后兩段的壓縮比減少。②③兩條的改進,既方便了物料在前兩段的升溫、排氣,又防止了物料在后兩段的過熱分解;④現(xiàn)生產的擠出機螺桿冷卻大都采用了外冷卻裝置,外冷卻裝置比內冷卻裝置冷卻換熱效率高;⑤一些廠家生產的擠出機螺桿在壓縮段和計量段設置了混煉槽,延伸了物料在擠出機內的停留時間,物料的排氣和塑化效果有所提高。

  同擠出機一樣,近幾年國產擠出模具也已開始向高速方向發(fā)展。為了在高速擠出狀態(tài),確保型坯和型材的成型和定型穩(wěn)定,高速模具與傳統(tǒng)模具相比,特點是:①擠出模的定型段延長,并由單腔供料改為多腔供料。建立了足夠的壁壓,減少了物料的相互干擾,保證了型坯擠出時的熱定型時間,提高了成型的穩(wěn)定性;②早期的擠出定型裝置均為三段或兩段干式定型裝置。冷卻水在換熱時,不能直接與型坯接觸,換熱效率比較低。同時,由于型坯冷卻定型是一個逐漸收縮的過程,干式定型模型腔尺寸很難滿足型坯外形變化的要求。不是出現(xiàn)牽引阻力大,就是型坯與定型模有縫隙,定型質量比較差。高速模具均采用干、濕混合式定型裝置。其中干式定型裝置為一段式,軸向長度比原干式定型裝置短;濕式定型部分分為侵浴式、噴淋式、翻滾式、真空渦流式等結構形式,總長度可達6~8米,且每段濕式定型裝置內,安裝有浮動式定型塊。使型坯經過干式定型裝置初步定型轉化為高彈態(tài)后,進入直接與水接觸的濕式定型裝置,一邊冷卻一邊繼續(xù)定型。這樣,不僅減少了阻力,提高了冷卻效果和定型精度,且型坯定型后,內應力也有所降低。③高速模具用的冷卻水一般都要求經冷凍裝置強制冷卻,水溫較低,換熱效果好。

  由于擠出機②③兩條和模具的改進,使物料在擠出機內的送料阻力和壁壓有所增加。因此擠出配方,特別是工藝也應隨之變化,才能互相適應。否則在高速擠出條件下,要生產高質量型材制品是不可能的..

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