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擠出工藝溫度的設(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(lái)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165 -175 左右；一種

2、是常溫工藝，溫度設(shè)定大致在175 -185 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200以上的超高溫度工藝（我公司穿線(xiàn)管生產(chǎn)屬此情況 ） ，和螺筒溫度設(shè)150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(shuō)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(lèi)不同工

3、藝溫度參數(shù)中，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(guò)多年來(lái)的發(fā)展，無(wú)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(shù)脂的熱穩(wěn)定性： PVC樹(shù)脂是熱敏性高聚物，單純的PVC樹(shù)脂在100條件下開(kāi)始降解，150條件下，降解加速。而反過(guò)來(lái)PVC在 160條件下才開(kāi)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(shù)脂根本無(wú)法直接進(jìn)行加工，必須通過(guò)添加熱穩(wěn)定劑來(lái)改善樹(shù)脂的熱穩(wěn)定性。而

4、一般PVC樹(shù)脂的穩(wěn)定劑試驗(yàn)是在180、30min 與 200、20min 條件下進(jìn)行的。因此PVC樹(shù)脂的塑化溫度與時(shí)間均不應(yīng)超過(guò)這個(gè)范圍。塑化度：塑化度，亦稱(chēng)凝膠化程度，在PVC塑料中，塑化度是制品結(jié)晶程度與PVC初級(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%時(shí)，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%時(shí)，斷裂強(qiáng)度最高，塑化度在65%時(shí)斷裂伸長(zhǎng)率最大。當(dāng)熔體的溫度在150以下時(shí)，塑化度為零；熔體溫度在190以下時(shí)，制品中初級(jí)粒子清晰可見(jiàn)，塑化度在45%以下；熔體溫度在200左右時(shí)，制品中初級(jí)粒子界限大部分消失，

5、僅有少數(shù)初級(jí)粒子可見(jiàn)，塑化度為70%；熔體溫度到200以上時(shí)，制品初級(jí)粒子完全塑化，塑化度可達(dá)80%以上。與 CPE共混體系的加工溫度：PVC制品均為加入CPE共混增韌改性的，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改性的PVC在190和200條件下形成的制品， 其微觀形態(tài)相差很大。190時(shí)改性劑粒子形成了一個(gè)包覆PVC初級(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；200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(shù)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PVC加工工藝條件是比較苛刻的。同時(shí)PVC塑料是“不定性”高

6、聚物，PVC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180185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(guò)長(zhǎng)，發(fā)生分解。剩余的熔體溫差由口模來(lái)完成，口模段熔體溫度則應(yīng)控制190200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(guò)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 ： 185 -195 ，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 1

7、85；擠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(xiàn)管與排水管都是高速擠出，特別是穿線(xiàn)管，穿線(xiàn)管和排水硬管擠出設(shè)備給料段溫度都超高，普遍在195以上，個(gè)別機(jī)臺(tái)甚至達(dá)到210 - 220 ，實(shí)際的內(nèi)部料溫則只在100 -130 之間，要到給料段末端才能接近玻璃化態(tài)需要的溫度150左右。壓縮段 ：一般在180；也可根據(jù)實(shí)際擠出速度適當(dāng)提高，穿線(xiàn)管生產(chǎn)在這一段是超過(guò)180的、達(dá)到了190 -195 排水管的生產(chǎn)大致差不多180。熔融段：一般在180；也可根據(jù)實(shí)際擠出速度適當(dāng)提高，穿線(xiàn)管生產(chǎn)在這一段是超過(guò)180的、達(dá)到了190 -195 排水管的生產(chǎn)大致差不多180。

8、計(jì)量段：計(jì)量段的溫度在整過(guò)擠塑過(guò)程中是非常重要的，其重要性在某種意義上甚至超過(guò)給料段。溫度一般應(yīng)設(shè)定在170 -180 ，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185。因計(jì)量段內(nèi)部剪切熱很大，容易造成熔體升溫，而過(guò)高的熔體溫度會(huì)加速 PVC分解形成制品發(fā)黃、變色線(xiàn)、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185左右，大部分產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程中，溫度設(shè)置在這區(qū)間都沒(méi)問(wèn)題，個(gè)別產(chǎn)品 （ 波紋管 ） 比這要高、達(dá)到190?？谀６螠囟龋?190 -210 ，

9、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(lái)說(shuō)，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(huà)說(shuō)，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(guò)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(guò)口模具的溫度調(diào)節(jié)來(lái)滿(mǎn)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(guò)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)的部分，保溫區(qū)

10、過(guò)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(guò)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(méi)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(lài)外加熱，但外加熱難以滿(mǎn)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(guò)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(shuō)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(guò)給料螺桿剛進(jìn)入

12、擠出機(jī)時(shí)，溫度僅有30-40 左右， 而螺桿產(chǎn)生的剪切熱帶來(lái)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(guò)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(guò)程，要求基本呈“橘皮狀”，沒(méi)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(guò)高，應(yīng)以顯示溫度185以上為宜。雖然給料段設(shè)定溫度低一些，比

13、如溫度設(shè)定為170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(guò)多依賴(lài)剪切熱來(lái)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(guò)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(guò)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(guò)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)2mm 3mm，這時(shí)候擠出生產(chǎn)會(huì)出現(xiàn)黃線(xiàn)（ 因物料回流，在高溫狀態(tài)下停留時(shí)間過(guò)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(xiàn)和設(shè)備發(fā)出異常響聲，無(wú)法正常工作，只得更換螺筒與螺桿

14、。這種現(xiàn)象的發(fā)生，分析起來(lái)盡管和制造廠(chǎng)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(guò)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(lái)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(shuō)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。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。

15、熔融段溫度：熔融段的物料基本熔化，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(lái)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(kāi)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(guò)高，以顯示溫度185為宜。當(dāng)

16、擠出量過(guò)小，顯示溫度過(guò)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(kāi)始由變速變壓的螺旋運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)閯蛩僦本€(xiàn)運(yùn)動(dòng)，并通過(guò)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(lái)看，行業(yè)中對(duì)合流芯溫度設(shè)定的意見(jiàn)分歧較大，有的人主張將合流芯溫度設(shè)定在165175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。

17、經(jīng)本人結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際分析和試驗(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(lái)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(méi)給物料加熱，反而起著降溫的作用。前面已經(jīng)講過(guò)，經(jīng)過(guò)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185左右，那么物料溫度也大致在190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(guò)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

18、速度，發(fā)生所謂的“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(xiàn)。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(guò)高，表面熔體流動(dòng)過(guò)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(guò)低，連接部位不平整或存在過(guò)渡抬肩，

19、使物料發(fā)生滯留或者開(kāi)機(jī)升溫后，沒(méi)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(guò)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(wú)疑是不正確的，過(guò)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(guò)長(zhǎng)而分解糊料，產(chǎn)生適得其反的效果?？谀囟龋嚎谀ＴO(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(guò)適當(dāng)提高口模溫度

20、來(lái)解決。但當(dāng)擠出制品出現(xiàn)嚴(yán)重塑化不良時(shí)，過(guò)度依賴(lài)提高口模溫度來(lái)解決也是不當(dāng)?shù)?。?huì)因表面溫度過(guò)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(guò)螺筒各段的溫度綜合調(diào)節(jié)來(lái)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(guò)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(lái)確定。其主要職能是輔助給料

21、段加溫或?yàn)橛?jì)量段降溫，平衡兩者的溫差（ 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(wèn)題來(lái)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(guò)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)

22、間和加熱量，輔助以從外部提供風(fēng)冷（ 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(guò)來(lái)說(shuō)，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(wú)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

23、一致，不應(yīng)當(dāng)有太大的不同。這也是本人近期在參考了大量行業(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(mǎn)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(lái)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(lái)就超越熔體恒溫

24、所需熱量的需求，是因?yàn)閿D出速度的增加帶來(lái)計(jì)量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(guò)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(guò)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

25、項(xiàng)措施：一是提高加熱圈功率，如65/132 型錐形雙螺桿擠出機(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(guò)去明顯改觀。但計(jì)量段剪切熱過(guò)剩，依然制約著擠出效率的提高。在這個(gè)問(wèn)題上我們也進(jìn)行了專(zhuān)門(mén)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(guò)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(wú)效時(shí)，可根據(jù)需要，依照如下程序

26、，采取相應(yīng)措施，以有效降低計(jì)量段顯示溫度：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(chēng)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)

27、過(guò)度降低給料速度，導(dǎo)致計(jì)量段熔體不能完整包裹螺槽，也會(huì)加大螺綾與螺筒的磨損，出現(xiàn)所謂的“掃樘”（ 及螺桿螺筒的中間部分過(guò)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(wú)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

28、熱圈已停止加熱，冷卻裝置不停頓工作，這種情況下溫度設(shè)定得再低，亦是沒(méi)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185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(guò)少，計(jì)量段顯示溫度低于180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“

29、冒料”現(xiàn)象，從而堵塞真空排氣管路，造成無(wú)法排氣，影響產(chǎn)品質(zhì)量而無(wú)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(guò)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(lái)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(lái)徑向間隙加大，導(dǎo)致物料在擠出過(guò)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-l-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(kāi)始

30、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，開(kāi)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(kāi)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(guò)塑化”、局部降解，將會(huì)沿制品軸向出現(xiàn)“黃線(xiàn)”。因此此時(shí)一些有經(jīng)驗(yàn)的操作人員以

31、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)擠出生產(chǎn)。其實(shí)這種現(xiàn)象在行業(yè)類(lèi)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(guò)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2mm以上，但由于加工偏差，不少螺桿的實(shí)際串動(dòng)量?jī)H有1mm左右，即螺桿各功能段每邊軸向最小間隙僅能保證0.5mm。如果在裝配過(guò)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

32、因?yàn)閮杀P(pán)推力軸承的磨損程度不可能完全一樣所致。擠出生產(chǎn)過(guò)程就會(huì)發(fā)生局部過(guò)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(guò)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(kāi)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(lèi)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。電氣儀表故障，

33、致使顯示溫度處于失控，大致有以下幾種情況：熱電偶 ： 熱電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(xiàn)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(kāi)路 ） ， 這時(shí)候會(huì)使顯示溫度到刻度滿(mǎn)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(kāi)而停止加熱，慢慢的物料就會(huì)因無(wú)外熱加溫而無(wú)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） 。電加熱器線(xiàn)圈部分或者與導(dǎo)線(xiàn)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

34、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(xiàn)不良的情況較多。交流接觸器因開(kāi)啟頻繁， 而每次開(kāi)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。弧光有時(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(kāi)、再粘連就會(huì)逐漸燒毀觸點(diǎn)造成斷路而使加熱器無(wú)法工作，是顯示溫度低于設(shè)定溫度。加熱主線(xiàn)路保險(xiǎn)開(kāi)路或斷路器跳閘，大部分是因后面線(xiàn)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(lái)越低。加熱圈安裝不當(dāng): 加熱圈安裝不當(dāng)，

35、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(wú)法傳遞給螺筒或口模，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。真空排氣不良：真空度過(guò)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(méi)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

36、顯示往往很低，大概在50左右 （ 因高溫油根本沒(méi)有從螺桿內(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(wú)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(lái)的多余熱量，因而水路的堵塞沒(méi)油路的堵塞那么容易發(fā)現(xiàn)，危害也沒(méi)那么大，但仍然可產(chǎn)生油路帶出來(lái)的熱無(wú)法散發(fā)，造成高溫油箱溫度逐步升高，無(wú)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(guò)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

37、作環(huán)境。由此可見(jiàn)，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(wú)散熱間隙；擠出生產(chǎn)過(guò)程中一定要嚴(yán)密觀察排氣孔是否堵塞？真空度是否過(guò)低？

38、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：PVC樹(shù)脂分子量過(guò)高或過(guò)低，直接影響熔體塑化度。分子量低的樹(shù)脂比分子量高的樹(shù)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(wèn)題，造成分子量分布區(qū)域過(guò)寬， 對(duì) PVC-U的擠出生產(chǎn)無(wú)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(shù)脂，以保證較高的產(chǎn)品內(nèi)在性能。注塑產(chǎn)品大部份

39、采用的是疏松型SG8（分子量650-750）PVC 樹(shù)脂及少量疏松型SG7（分子量750-850）PVC 樹(shù)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(wú)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(guò)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(guò)程中配方的隨時(shí)有效性和適宜性。捏合工藝：捏合 （ 混料 ） 出料溫度設(shè)定不當(dāng)，熱混（ 攪 ） 溫度過(guò)高或過(guò)低，捏合時(shí)間過(guò)長(zhǎng)或過(guò)短， 冷混 （ 攪 ） 出料溫度過(guò)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(guò)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(kāi)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(lái)越短。當(dāng)出料時(shí)間過(guò)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)