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摘要：當(dāng)今，以彩印包裝塑料擠出復(fù)合薄膜為主的生產(chǎn)廠家，要想盡量節(jié)約生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量，有效充分發(fā)揮塑料擠出設(shè)備的性能，必須要掌握擠出工藝的關(guān)鍵要素。　　關(guān)鍵詞：節(jié)約生產(chǎn)成本 提高產(chǎn)品質(zhì)量 掌握關(guān)鍵要素　　每一個(gè)塑料產(chǎn)品生產(chǎn)加工企業(yè)，尤其以彩印塑料擠出復(fù)合包裝薄膜生產(chǎn)為主的塑料廠家，每一位高級(jí)技術(shù)管理人員，必須要非常了解自己企業(yè)所生產(chǎn)的產(chǎn)品原料特性，加工工藝，擠出設(shè)備的性能，產(chǎn)品質(zhì)量的控制，生產(chǎn)率的提高，生產(chǎn)成本的降低等一些相關(guān)重要因素，但是，在這眾多因素中，有一點(diǎn)是最重要的。即；擠出生產(chǎn)工藝中九大重要要素。這點(diǎn)是每個(gè)擠出復(fù)合塑料生產(chǎn)廠家，各級(jí)技術(shù)管理人員必須牢牢掌握的。對(duì)于這點(diǎn)，我們通過(guò)多年來(lái)的摸索研究，終于在擠出生產(chǎn)工藝中掌握了一些淺薄的知識(shí)，拋磚引玉，供大家參考。一、充分了解擠出機(jī)螺桿的設(shè)計(jì)要求　　每個(gè)擠出復(fù)合薄膜生產(chǎn)廠家，在使用自己的擠出機(jī)時(shí)，首先要充分了解螺桿所有的重要相關(guān)要數(shù)。我們知道擠出機(jī)的螺桿設(shè)計(jì)是非常重要的，即使購(gòu)入一個(gè)新型螺桿，也要確信所購(gòu)入的擠出機(jī)螺桿設(shè)計(jì)，是否符合你想要的形狀、功能、材質(zhì)及可高速運(yùn)行所需的螺桿。比如 ，只需購(gòu)一臺(tái)用于擠出涂膜的擠出PE螺桿，就應(yīng)該知道它的材料、熱處理、螺紋和走向及螺桿必須完成的一些功能，例如，連續(xù)加入樹(shù)脂，均勻溶體樹(shù)脂，穩(wěn)定注入液體均相混合樹(shù)脂等和工作周期，物料量、丸料幾何形狀、背壓及螺桿幾何形狀。就必須要有一組顯示所用的螺桿功能的各種數(shù)據(jù)和參數(shù)。因?yàn)?，在?dāng)今計(jì)算機(jī)世界里，模擬技術(shù)很容易并應(yīng)該對(duì)所有螺桿進(jìn)行模擬，除非能夠得到適用于實(shí)際情況的同一材料的相關(guān)數(shù)據(jù)?！　∫?yàn)槊扛輻U磨損與螺桿設(shè)計(jì)的問(wèn)題有關(guān)，一個(gè)遭磨損的螺桿并不一定是一個(gè)不好的螺桿，有時(shí)磨損甚至對(duì)筒內(nèi)混合料有利，或者是在有壓力峰時(shí)有利于增加產(chǎn)量，這對(duì)確定磨損的位置以及原因是有利的。但是，實(shí)際需要的是證明磨損在制造麻煩，這對(duì)一個(gè)給定的輸入界面而言，可能意味著需要更高的熔體溫度?！　⊥瑫r(shí)，我們一定要掌握當(dāng)今螺桿設(shè)計(jì)的發(fā)展情況，因?yàn)槟壳笆艿綌D出生產(chǎn)廠家最受歡迎的是通用螺桿，這對(duì)每個(gè)廠家在生產(chǎn)幾種原材料時(shí)，可通用。但必須要掌握、了解這種通用螺桿的設(shè)計(jì)是一種螺紋壓縮螺桿，有一個(gè)加料段，一個(gè)壓縮段和一個(gè)計(jì)量段，各自分別占螺紋總長(zhǎng)度的50%、25%和25%。螺桿的螺紋間距等于其直徑，螺桿的螺紋齒寬度等于其直徑的1/10。壓縮段的錐度加工是漸開(kāi)式，產(chǎn)生壓縮比可以2：1到3；1，計(jì)算方法是用加料段的螺紋深度除以計(jì)量段的螺紋深度。螺桿的螺紋長(zhǎng)度，與螺桿直徑徑比即L/D比率為16：1~24：1。　　這種敘述中沒(méi)有加料深度和計(jì)量深度，沒(méi)有這些深度，壓縮比就毫無(wú)意義。從不同的擠出機(jī)生產(chǎn)廠家提供的螺桿加料深度范圍介于6mm和10mm的螺桿中很容易看出螺桿是60mm、20:1、L/D、GP（通用螺桿）。這些深度值影響物料的填充和輸送，螺桿腔內(nèi)現(xiàn)有塑料的數(shù)量，物料通過(guò)量，剪斷比率以及總體熔體質(zhì)量。無(wú)論所用的螺桿的確切深度，長(zhǎng)度，螺紋齒的寬度如何，通過(guò)用螺桿還是為工業(yè)帶來(lái)了有效價(jià)值。關(guān)鍵是這種擠出機(jī)使用的通用螺桿，兩個(gè)彈性特征為其以后的應(yīng)用樹(shù)立了方向。特征一是在不破壞聚合物性能的情況下，螺桿設(shè)計(jì)的功能，可按各種周期和物料量處理各種樹(shù)脂，特征二即為通用螺桿設(shè)計(jì)的制造是最便宜的螺桿設(shè)計(jì)。　　擠出塑料的基本原理———每根螺桿的筒體中轉(zhuǎn)動(dòng)并把塑料向前推動(dòng)。螺桿實(shí)際上是一個(gè)斜面或者斜坡，纏繞在中心層上。其目的是增加壓力,以便克服較大的阻力，因?yàn)?，?duì)每個(gè)擠出機(jī)而言，有了阻力就需要克服。固體顆粒對(duì)筒壁的磨擦力在螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)前幾圈時(shí)，它們之間的相互摩擦力，螺桿并不是以軸向運(yùn)動(dòng)的，雖然在圓周附近它可能轉(zhuǎn)向快速轉(zhuǎn)動(dòng)，但是螺桿上的軸向力被平衡了。擠出機(jī)中的單螺桿都是右旋螺紋，從后面看，它有反向轉(zhuǎn)動(dòng)，因?yàn)樗鼈円M力向后旋出筒體，這樣可給料筒中塑料熔體施加個(gè)很大的向前推力，同時(shí)，也給一個(gè)物體施加一個(gè)相同方向推力，這種力量最終是落在進(jìn)料口后面的止推軸承上。二、工藝操作穩(wěn)定性　　對(duì)于各塑料生產(chǎn)廠家的常規(guī)擠出機(jī)來(lái)說(shuō)，通常使用中會(huì)存在下列問(wèn)題：1、工藝條件控制不當(dāng)，以及電機(jī)負(fù)荷脈動(dòng)等會(huì)引起擠出物溫度和壓力的波動(dòng)，影響擠出產(chǎn)品質(zhì)量。2、隨著擠出壓力的增大，逆流量和漏流量必然增加，使得整個(gè)擠出流率下降，同時(shí)螺桿推動(dòng)物料時(shí)，所消耗功率大，對(duì)物料的剪切力就大，而能量消耗也就增大。3、在對(duì)聚合物進(jìn)行共混改性時(shí)，為了使擠出物有均的溫度和壓力分布，必然要求增加計(jì)量段的長(zhǎng)度，但這會(huì)增加螺桿加工難度和成本，而且使物料停留時(shí)間增長(zhǎng)，不利于熱敏性物料的加工。如何解決這個(gè)問(wèn)題，我們通過(guò)對(duì)本公司進(jìn)口設(shè)備的大型擠出機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，認(rèn)為最好采用一個(gè)高溫熔體齒輪泵，這個(gè)齒輪泵的目的，主要是讓聚合物的熔體塑化段與計(jì)量分離開(kāi)來(lái)，獨(dú)立的向機(jī)頭輸送熔體。這種泵實(shí)際上是一種正位移送裝置，其出口壓力不受入口壓力變化影響，容積效率和能量效率很高。它即能滿(mǎn)足設(shè)備的可操作穩(wěn)定性，進(jìn)而提高制品質(zhì)量的要求，又能滿(mǎn)足高效率，低能耗要求?！　⊥瑫r(shí)擠出機(jī)上所配備的熔體泵，它所具有最大特性就是，有穩(wěn)定的擠出壓力，可提高產(chǎn)量、降低磨損、增加生產(chǎn)線(xiàn)的柔性，降低熔體溫度，減少能耗。作為有條件的塑料擠出制品廠家在本企業(yè)的擠出機(jī)上，可適當(dāng)考慮。三、加熱要素　　我們知道，可擠出的塑料是熱塑料，它在加熱時(shí)熔化，并在冷卻時(shí)再次凝固。熔體塑料的熱量，主要是進(jìn)料的預(yù)熱和筒體/模具加熱器起的作用。但電機(jī)也能輸入能量———電機(jī)能克服粘稠熔體的阻力，轉(zhuǎn)動(dòng)螺桿時(shí)生成于筒體內(nèi)磨擦熱量是所有塑料最重要的熱源。對(duì)于所有其它的操作，應(yīng)該知道機(jī)筒體加熱器不足。在操作中主要的熱源，后筒體溫度可能依然最重要，因?yàn)椋绊扆X合或者進(jìn)料中的固體物料輸送速度，而模頭和模具溫度通常應(yīng)該是熔體溫度或者接近于這一溫度。因此，我們要牢記在擠出塑料時(shí)，熱塑性塑料的熱降解量與其受熱時(shí)間成正比。一般在塑料擠出成型中，為了提高擠出制品的內(nèi)在質(zhì)量，應(yīng)盡量防止熔體產(chǎn)生的熱降解，即應(yīng)避免熔體在模頭中停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。四、進(jìn)料區(qū)要素　　大家都知道，每臺(tái)擠出機(jī)的輸入進(jìn)料比給料區(qū)中的筒體和螺桿表面溫度低，然而給料區(qū)中的筒體表面，幾乎總是在塑料熔化范圍之上，它通過(guò)與進(jìn)料顆粒接觸的冷卻，使熱量由熱前端向后傳遞的熱量以及可控制加熱而保持，甚至當(dāng)前端熱量由粘性磨擦，保持并且不需要筒體熱量輸入時(shí)，這時(shí)需要開(kāi)后加熱器。尤其是一般槽型進(jìn)料筒，專(zhuān)用于低壓聚乙烯，為了使一臺(tái)單螺桿擠出機(jī)光滑筒體進(jìn)料區(qū)的固本顆粒輸送量到達(dá)最大，塑料粒料應(yīng)該在筒體上并滑到螺桿上。如果這些料粘在螺桿根部，沒(méi)什么東西把它拉下來(lái)，通道體積和固體入口量就減少。多數(shù)塑料很自然在根部滑動(dòng)，因此，它們?cè)谶M(jìn)入時(shí)是冷的，而且磨擦力還沒(méi)有把根部加熱到和筒壁一樣熱，例如，高度塑化PVC和某些最終使用中想要的有粘附特性的聚烯烴共聚物?！　?duì)于機(jī)筒體、塑料粘附在筒體內(nèi)，以便它被除掉并被螺桿的螺紋向前推動(dòng)。這時(shí)顆粒和筒壁之間應(yīng)該有一個(gè)高的磨擦系數(shù)，而磨擦系數(shù)返過(guò)來(lái)也受后筒體溫度的強(qiáng)烈影響。如果料粒不粘附，只是就地轉(zhuǎn)動(dòng)而不向前推動(dòng)，這就是光滑的進(jìn)料不好的原因?！　”砻婺ゲ敛⒎鞘怯绊戇M(jìn)料的唯一因素。很多顆粒始終都不接觸筒體體或螺桿根部，因此在筒體內(nèi)部必須有磨擦和機(jī)械與粘度連鎖。一些機(jī)筒中帶槽的當(dāng)然是另一種情況。槽在進(jìn)料區(qū)內(nèi)與筒體其余部分是熱絕緣的，并還是深度水冷卻的。螺紋把顆粒推入槽內(nèi)，并在一個(gè)相當(dāng)?shù)木嚯x內(nèi)形成一個(gè)很高的壓力，這就增加了相同輸出較低螺桿轉(zhuǎn)速的咬合允量，從而使前端產(chǎn)生磨擦熱量減少，熔體溫度更低。這就可能意味著，冷卻限制流出的膜生產(chǎn)線(xiàn)中流速加快。因此，料筒中開(kāi)槽特別適合于聚乙烯。五、螺桿末端的壓力要素　　螺桿末端壓力在擠出中非常重要，這個(gè)壓力反映了螺桿下游所有物體的阻力，過(guò)濾網(wǎng)和適配器輸送管，以及模具自身。它不但依靠于這些組件的幾何圖形，還依賴(lài)于系統(tǒng)中的溫度，這反過(guò)來(lái)又影響樹(shù)脂粘度和移動(dòng)速度。它雖然不會(huì)依賴(lài)于螺桿設(shè)計(jì)，但它影響溫度粘度和通過(guò)量時(shí)除外。就安全要素來(lái)說(shuō)，每臺(tái)擠出機(jī)的溫度測(cè)量是非常重要的，如果它太高，模頭和模具可能崩裂傷害到操作人員和整個(gè)擠出機(jī)。但壓力對(duì)機(jī)筒內(nèi)的攪拌是有利的，尤其在螺桿的計(jì)量度。但是壓力太大就意味著電機(jī)要輸出大的能量，因而造成樹(shù)脂熔體溫度過(guò)高，但可以規(guī)定壓力極限。六、模頭內(nèi)融體塑料停留時(shí)　　所有的擠出塑料，它們?cè)跀D出時(shí)熔體在到達(dá)機(jī)頭后，在機(jī)頭中的停留時(shí)間是塑料是模頭設(shè)計(jì)中的一重要因素。在擠出過(guò)程中，塑料料流的停留時(shí)間應(yīng)控制在松馳時(shí)間和熱穩(wěn)定時(shí)間之內(nèi)，停留時(shí)間有太短，則模頭膨脹比較大，擠出的制品就會(huì)有較大的殘余應(yīng)力，如果停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，則物料會(huì)因?yàn)槭軣岫a(chǎn)生熱降解影響擠出塑料制品的質(zhì)量。七、擠出主電機(jī)與機(jī)筒體相連關(guān)系　　所有的擠出機(jī)，它的主電機(jī)與機(jī)筒體是對(duì)立的，而機(jī)筒機(jī)與主電機(jī)也是對(duì)立的。為什么機(jī)筒的控制效果，并非總是和期望的一樣，特別是溫度測(cè)量區(qū)內(nèi)。如果對(duì)機(jī)筒體加熱，料筒壁處的材料層粘度變小，主電機(jī)在這個(gè)更加光滑的機(jī)筒運(yùn)行時(shí)需要的能量就更少。這時(shí)電機(jī)電流下降，相反，如果筒體冷卻，料筒壁處的熔體粘度增大，電機(jī)必須更加增力轉(zhuǎn)動(dòng)，這時(shí)電流也增加。　　這時(shí)，通過(guò)料筒時(shí)除去的一些熱量又被主電機(jī)送回。通常料筒體調(diào)節(jié)器的確對(duì)熔體產(chǎn)生效果，這就是我們所期望的。但是任何地方的效果都沒(méi)有區(qū)域變量大，這時(shí)最好方法就是通過(guò)測(cè)量熔體溫度來(lái)真正了解發(fā)生的各種情況，以便更好采取對(duì)策。八、高質(zhì)量的傳感器　　塑料擠出實(shí)際上是種“黑盒”工藝，因?yàn)槲覀儫o(wú)法看清擠出機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)內(nèi)部情況，這只得依賴(lài)于各種儀表。因?yàn)槲覀冞€需要確信所有的傳感器工作是否正常，所有的傳出器調(diào)校正確。因此，必須了解到監(jiān)測(cè)儀的所有工藝變量。例，A：熔體壓力，典型值為100批次/s；B：浸入探頭每1s-10s或紅外感應(yīng)儀僅1M-10MS測(cè)得的熔體溫度，C：進(jìn)料口溫度；D：模具溫度（1-30個(gè)或系數(shù)傳感器，依模具而定）。E：以千瓦（KW）表示的加熱器功率，F(xiàn)：冷卻功率，若是氣冷測(cè)量為風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速（MP），若是水冷測(cè)量則為水溫增量或流速，G：螺桿速度，H：以安培表示的電機(jī)負(fù)荷，I：線(xiàn)速度。　　其它工藝變量可能通過(guò)上游機(jī)構(gòu)，如干燥器、混合器，輸送管及進(jìn)料機(jī)構(gòu)和下游的齒輪泵，過(guò)濾網(wǎng)變換器等。九、擠出操作工的培訓(xùn)　　對(duì)每一位剛接觸塑料擠出工藝的操作人員，在進(jìn)入生產(chǎn)車(chē)間應(yīng)該接受擠出的材料特性和塑料機(jī)械特性課程特別培訓(xùn)，如工藝控制、螺桿、模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及作用，機(jī)械操作，擠出產(chǎn)品質(zhì)量的控制等課目培訓(xùn)?！　【C上所述，擠出塑料生產(chǎn)中的九大要素是筆者長(zhǎng)期以來(lái)從事塑料擠出工藝領(lǐng)域方面，通過(guò)不斷的實(shí)踐和實(shí)際操作探索整理得出的，上述粗淺的認(rèn)識(shí)，不妥之處，望同行專(zhuān)家給予指正。   作者： 張小偉 葉 紅   來(lái) 自： 蕪湖市天華塑業(yè)有限責(zé)任公司