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[擠塑工序] PVC擠出工藝溫度的精準(zhǔn)設(shè)定與優(yōu)化策略
P:2025-07-16 23:00:32
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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)展望
一 、緒言
1.1 工藝溫度設(shè)定現(xiàn)狀
在塑料擠出行業(yè)與PVC擠出相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域中，錐形雙螺桿擠出機(jī)工藝溫度設(shè)定和控制存在多種思路。
目前，主要有低溫工藝和常溫工藝兩種典型模式。低溫工藝的溫度設(shè)定大致在165℃- 175℃左右，常溫工藝的溫度設(shè)定大致在175℃-185℃左右。
在溫度設(shè)定趨勢(shì)方面，存在“馬鞍型”工藝和“階梯型”工藝�！榜R鞍型”工藝呈現(xiàn)前高中低后高的特點(diǎn)，部分企業(yè)采用這種工藝模式，認(rèn)為它有助于物料的良好塑化；“階梯型”工藝則是由前到后逐步升高溫度。在不同的產(chǎn)品系列上，還存在超高溫度工藝和超低溫度工藝。例如，某些穿線(xiàn)管生產(chǎn)采用螺筒溫度設(shè)在200℃以上的超高溫度工藝，而部分螺桿、螺筒臨近報(bào)廢的設(shè)備則采用螺筒溫度設(shè)150℃左右的超低溫度工藝。
值得注意的是，盡管這些工藝溫度差異較大，但部分不同的工藝卻能生產(chǎn)出同樣質(zhì)量達(dá)標(biāo)的產(chǎn)品。這表明目前工藝溫度的設(shè)定缺乏一套統(tǒng)一、科學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)，不同企業(yè)和產(chǎn)品根據(jù)自身情況選擇不同的工藝溫度，存在一定的盲目性和隨意性。
1.2 優(yōu)化工藝溫度必要性
我國(guó)擠出機(jī)制造行業(yè)經(jīng)過(guò)多年發(fā)展，在螺桿結(jié)構(gòu)壓力配置和外加熱圈功率配置方面，為PVC-U塑料的良好、均衡塑化提供了條件。然而，目前工藝溫度設(shè)定的多樣性使得生產(chǎn)過(guò)程缺乏科學(xué)指導(dǎo)，因此有必要對(duì)工藝溫度進(jìn)行優(yōu)化。
從生產(chǎn)實(shí)際來(lái)看，不同的工藝溫度可能會(huì)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量、設(shè)備壽命和生產(chǎn)成本產(chǎn)生顯著影響。例如，若工藝溫度設(shè)定過(guò)低，物料塑化不良，可能導(dǎo)致制品出現(xiàn)發(fā)黃、變色線(xiàn)、發(fā)泡等問(wèn)題，影響產(chǎn)品質(zhì)量；過(guò)低的溫度會(huì)使剪切作用增強(qiáng)，加劇擠出機(jī)螺桿和螺筒的磨損，縮短設(shè)備的使用壽命。據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)，因擠出溫度設(shè)定過(guò)低，部分?jǐn)D出機(jī)在使用一兩年甚至不到一年的時(shí)間里，螺筒最大磨損量可達(dá)2mm-3mm，此時(shí)擠出生產(chǎn)會(huì)出現(xiàn)黃線(xiàn)等問(wèn)題，嚴(yán)重影響生產(chǎn)的正常進(jìn)行。
若工藝溫度設(shè)定過(guò)高，雖然能使物料更好地塑化，但會(huì)加速PVC分解，同樣影響產(chǎn)品質(zhì)量，還可能增加能源消耗，提高生產(chǎn)成本。而且，溫度過(guò)高還會(huì)導(dǎo)致物料在高溫狀態(tài)下停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，發(fā)生降解，產(chǎn)生氯化氫等有害物質(zhì)，對(duì)設(shè)備和模具造成腐蝕。
通過(guò)優(yōu)化工藝溫度，可以提煉出一套科學(xué)、合理的設(shè)定方法，實(shí)現(xiàn)同一工藝溫度條件下擠出，為擠出生產(chǎn)過(guò)程的“三統(tǒng)一”（設(shè)備統(tǒng)一、模具統(tǒng)一、配方統(tǒng)一）打下良好基礎(chǔ)。這不僅有助于提高制品質(zhì)量，還能減緩擠出機(jī)磨損，延長(zhǎng)其工作壽命，進(jìn)一步降低配方成本，方便管理，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和有效處理故障。例如，在給料、擠出速度和計(jì)量段設(shè)定溫度不變的前提下，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，從而減少剪切作用對(duì)擠出機(jī)的磨損。
優(yōu)化工藝溫度對(duì)于提高PVC擠出生產(chǎn)的質(zhì)量和效率、降低成本具有重要意義，是當(dāng)前PVC擠出行業(yè)亟待解決的問(wèn)題。
二、工藝溫度優(yōu)化的基準(zhǔn)
2.1 PVC樹(shù)脂熱穩(wěn)定性
PVC樹(shù)脂作為熱敏性高聚物，其熱穩(wěn)定性對(duì)工藝溫度的設(shè)定至關(guān)重要。單純的PVC樹(shù)脂在100℃條件下便開(kāi)始降解，當(dāng)溫度達(dá)到150℃時(shí)，降解速度會(huì)顯著加快。然而，PVC樹(shù)脂在160℃時(shí)才開(kāi)始從玻璃化態(tài)經(jīng)高彈態(tài)向粘流態(tài)轉(zhuǎn)化。這就表明，單純的PVC樹(shù)脂無(wú)法直接用于加工，必須添加熱穩(wěn)定劑來(lái)改善其熱穩(wěn)定性。
一般來(lái)說(shuō)，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。這意味著在實(shí)際生產(chǎn)中，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。例如，在某PVC管材的生產(chǎn)過(guò)程中，如果塑化溫度超過(guò)200℃且時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，就會(huì)導(dǎo)致PVC樹(shù)脂大量降解，使管材的物理性能大幅下降，如強(qiáng)度降低、韌性變差等。因此，在設(shè)定工藝溫度時(shí)，必須充分考慮PVC樹(shù)脂的熱穩(wěn)定性，以確保生產(chǎn)出的產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)標(biāo)。
2.2 塑化度要求
塑化度，也稱(chēng)為凝膠化程度，是PVC塑料中制品結(jié)晶程度與PVC初級(jí)粒子熔合程度的重要標(biāo)志。大量的研究和測(cè)試資料顯示，未經(jīng)改性的PVC-U塑化度在60%-65%時(shí)，制品的抗沖性能最強(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。
熔體溫度對(duì)塑化度有著顯著的影響。當(dāng)熔體溫度在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，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。例如，在生產(chǎn)PVC門(mén)窗異型材時(shí)，如果塑化度不足，異型材的表面會(huì)出現(xiàn)粗糙、有顆粒等現(xiàn)象，影響其外觀質(zhì)量和物理性能；而如果塑化度過(guò)高，不僅會(huì)增加生產(chǎn)成本，還可能導(dǎo)致PVC樹(shù)脂降解，影響產(chǎn)品的使用壽命。因此，在工藝溫度設(shè)定過(guò)程中，要根據(jù)產(chǎn)品的具體要求，將塑化度控制在合適的范圍內(nèi)。
2.3 CPE共混體系加工溫度
在實(shí)際生產(chǎn)中，大多數(shù)PVC制品都會(huì)加入CPE共混增韌改性。然而，CPE抗沖擊改性劑的溫度帶比較狹窄，這使得經(jīng)CPE改性的PVC加工工藝條件較為苛刻。大量試驗(yàn)表明，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。在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；而在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。
PVC塑料是“不定性”高聚物，其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)。因此，螺筒熔體溫度宜控制在180℃-185℃之間（這里指的是熔體溫度，而非螺筒顯示溫度，二者有很大區(qū)別），以防止因高溫熔體在機(jī)內(nèi)停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而發(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)控制在190℃-200℃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，從而實(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)而分解的目的。例如，在生產(chǎn)PVC排水管材時(shí)，如果口模溫度過(guò)低，管材表面會(huì)出現(xiàn)不光滑、有條紋等現(xiàn)象；而如果口模溫度過(guò)高，管材可能會(huì)出現(xiàn)變形、發(fā)黃等問(wèn)題。所以，精確控制CPE共混體系的加工溫度對(duì)于生產(chǎn)高質(zhì)量的PVC制品至關(guān)重要。
三、工藝溫度的設(shè)定
3.1 各段溫度設(shè)定原則
工藝溫度的設(shè)定需要遵循一定的原則，以確保PVC材料在擠出過(guò)程中能夠?qū)崿F(xiàn)良好的塑化和成型。設(shè)定溫度應(yīng)充分考慮PVC樹(shù)脂的熱穩(wěn)定性、塑化度要求以及與CPE共混體系的加工溫度等因素。例如，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，因此設(shè)定溫度需避免 PVC 樹(shù)脂過(guò)度降解。
設(shè)定溫度要與擠出機(jī)各段的功能相匹配。不同的加熱段具有不同的職能，如給料段主要是為物料提供外熱，使其快速受熱玻璃化；計(jì)量段則主要是控制物料溫度，防止物料分解。設(shè)定溫度應(yīng)根據(jù)擠出機(jī)的剪切性能和擠出量大小進(jìn)行調(diào)整。擠出量越大，通常需要更高的溫度來(lái)確保物料的塑化和流動(dòng)。
擠出機(jī)溫度控制對(duì)混合物有何影響
3.2 給料段溫度設(shè)定
給料段溫度設(shè)定對(duì)于PVC物料的初始處理至關(guān)重要。其溫度設(shè)定依據(jù)擠出機(jī)剪切性能和擠出量大小而定，一般要求顯示溫度至少>185℃，擠出量越大，這段要求溫度越高。這是為了讓粉料能快速受熱玻璃化而形成小塊狀。
以某公司的生產(chǎn)為例，其穿線(xiàn)管和排水硬管擠出設(shè)備屬于高速擠出，給料段溫度普遍在195℃以上，個(gè)別機(jī)臺(tái)甚至達(dá)到210℃- 220℃，但實(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。如果給料段設(shè)定溫度過(guò)低，過(guò)多依賴(lài)剪切熱來(lái)提升熔體溫度，會(huì)加大對(duì)螺筒的磨損，影響擠出機(jī)螺桿螺筒的使用壽命。例如，一些設(shè)備僅經(jīng)過(guò)一兩年使用，螺筒就會(huì)發(fā)生嚴(yán)重磨損，磨損大多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，還會(huì)導(dǎo)致擠出生產(chǎn)出現(xiàn)黃線(xiàn)等問(wèn)題。
3.3 壓縮段與熔融段溫度
壓縮段物料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，減少剪切熱的危害。在某公司的穿線(xiàn)管生產(chǎn)中，該段溫度超過(guò)180℃，達(dá)到了190℃- 195℃，而排水管的生產(chǎn)大致在180℃。
熔融段的物料基本熔化，因螺槽容積的變化，熔壓驟然降低，可發(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?yàn)槿垠w壓力的降低會(huì)使熔體溫度也呈下降的趨勢(shì)。同樣以該公司為例，穿線(xiàn)管生產(chǎn)在這一段溫度也超過(guò)180℃，達(dá)到190℃-195℃，排水管生產(chǎn)大致為180℃。這樣的溫度設(shè)定可以保證物料在這兩個(gè)階段能夠順利完成壓縮和熔融過(guò)程，為后續(xù)的擠出成型做好準(zhǔn)備。
3.4 計(jì)量段溫度控制
計(jì)量段的溫度在整個(gè)擠塑過(guò)程中非常重要，甚至在某種意義上超過(guò)給料段。其溫度一般應(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℃。這是因?yàn)橛?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)泡等影響制品質(zhì)量的情況。
當(dāng)擠出量過(guò)小，顯示溫度過(guò)低時(shí)，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。例如，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)，就需要采取相應(yīng)措施來(lái)保證物料溫度處于理想?yún)^(qū)域。相反，如果擠出速度增加，會(huì)帶來(lái)計(jì)量段剪切摩擦熱的大量增加，使顯示溫度不受控，往往高于設(shè)定溫度，導(dǎo)致擠出制品局部過(guò)熱、分解。此時(shí)可通過(guò)降低螺桿設(shè)定溫度、適當(dāng)降低給料速度或降低擠出速度與給料速度比等方法來(lái)有效降低計(jì)量段顯示溫度。
3.5 模具及口模溫度設(shè)定
擠出模具模體段溫度設(shè)定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。如個(gè)別產(chǎn)品（波紋管）比這要高，達(dá)到190℃。這樣的溫度設(shè)定可以保證熔體在模具內(nèi)保持良好的流動(dòng)性，為制品成型提供有利條件。
口模段溫度一般在190℃-210℃，視產(chǎn)品擠出時(shí)表面光亮度與擠出壓力大小而定。升高口模的溫度，能適當(dāng)提高產(chǎn)品的表面光亮度，也能一定程度地降低擠出機(jī)的內(nèi)部壓力，減少內(nèi)部摩擦剪切熱的產(chǎn)生。當(dāng)擠出制品輕微塑化不良時(shí)，可以通過(guò)適當(dāng)提高口模溫度來(lái)解決，但當(dāng)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)解決是不當(dāng)?shù)模藭r(shí)需要通過(guò)螺筒各段的溫度綜合調(diào)節(jié)來(lái)解決。例如，當(dāng)表面溫度過(guò)高，熔體從口模擠出會(huì)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。
四、工藝溫度的優(yōu)化機(jī)理
4.1 加熱段職能與熱源
在PVC-U擠出生產(chǎn)中，運(yùn)用錐形雙螺桿擠出機(jī)，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)過(guò)程由合流芯、擠出模體及擠出口模等部分構(gòu)成。
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，另一種是由雙螺桿對(duì)PVC-U物料進(jìn)行剪切、壓延和摩擦作用，以及PVC-U自身分子間的摩擦作用所產(chǎn)生的內(nèi)熱。這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，但部分參數(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。然而，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)。
例如，在一些外加熱功率配置較低的擠出機(jī)中，給料段的外熱難以滿(mǎn)足物料塑化需求，導(dǎo)致物料塑化不良，影響產(chǎn)品質(zhì)量。而在計(jì)量段，若剪切熱過(guò)大，又容易造成熔體升溫，加速PVC分解，出現(xiàn)制品發(fā)黃、變色線(xiàn)、發(fā)泡等問(wèn)題。
4.2 各段溫度設(shè)置機(jī)理
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。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。一般來(lái)說(shuō)，給料段顯示溫度應(yīng)在185℃以上。
雖然給料段設(shè)定溫度低一些，比如溫度設(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，會(huì)對(duì)螺筒的磨損加大，影響擠出機(jī)螺桿螺筒的使用壽命。有數(shù)據(jù)顯示，在一些擠出設(shè)備中，僅經(jīng)過(guò)一兩年（有的甚至不到一年）使用，螺筒就會(huì)發(fā)生嚴(yán)重磨損，磨損大多集中在壓縮比比較大的雙頭螺紋過(guò)后的第一道單頭螺紋或第二道單頭螺紋部位以及計(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)，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。
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。例如，在穿線(xiàn)管生產(chǎn)中，該段溫度超過(guò)180℃，達(dá)到了190℃-195℃，有利于物料的進(jìn)一步塑化和流動(dòng)。
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)。在實(shí)際生產(chǎn)中，排水管生產(chǎn)的熔融段溫度大致在180℃左右。
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。設(shè)定溫度不宜過(guò)高，以顯示溫度≤185℃為宜。當(dāng)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。但行業(yè)中對(duì)合流芯溫度設(shè)定的意見(jiàn)分歧較大，有人主張將合流芯溫度設(shè)定在165℃ -175℃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。然而，實(shí)際情況是，提供或輸出熱量與否并不完全由設(shè)定溫度高低來(lái)決定，主要和加熱對(duì)象的實(shí)際溫度和設(shè)定溫度的差值有關(guān)。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)，影響口模擠出制品成型質(zhì)量。
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。當(dāng)擠出制品輕微塑化不良時(shí)，可以通過(guò)適當(dāng)提高口模溫度來(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；另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段加溫或?yàn)橛?jì)量段降溫，平衡兩者的溫差。
五、超負(fù)荷擠出與溫度控制
5.1 超負(fù)荷擠出問(wèn)題
在PVC擠出生產(chǎn)中，若不適當(dāng)?shù)靥岣邤D出效率，會(huì)引發(fā)一系列問(wèn)題。正常的工藝溫度優(yōu)化思路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。而超負(fù)荷擠出時(shí)，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。例如，當(dāng)擠出效率大幅提高時(shí)，物料至排氣孔未能良好塑化，仍有部分粉料，會(huì)被真空從排氣孔抽走。
這種現(xiàn)象在給料段螺桿剪切熱或外加熱功率配置偏低的擠出機(jī)上尤為突出。隨著擠出效率提高的幅度增大，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。而且，這種熱量失衡不僅影響給料段，對(duì)計(jì)量段的危害更大。計(jì)量段總熱量本來(lái)就超越熔體恒溫所需熱量的需求，擠出速度的增加會(huì)帶來(lái)計(jì)量段剪切摩擦熱的大量增加，使顯示溫度不受控，往往高于設(shè)定溫度，導(dǎo)致擠出制品局部過(guò)熱、分解。例如，在一些高速擠出的生產(chǎn)線(xiàn)上，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)制品發(fā)黃、變色線(xiàn)、發(fā)泡等質(zhì)量問(wèn)題，這就是計(jì)量段溫度過(guò)高導(dǎo)致PVC分解的表現(xiàn)。
目前我國(guó)生產(chǎn)的擠出機(jī)在給料段熱量匹配上采取了一些措施，如提高加熱圈功率，像65/132型錐形雙螺桿擠出機(jī)給料段功率配置已達(dá)9kW；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。但即便如此，計(jì)量段剪切熱過(guò)剩的問(wèn)題依然制約著擠出效率的提高。
5.2 溫度控制對(duì)策
當(dāng)出現(xiàn)顯示溫度不受設(shè)定溫度控制的情況時(shí)，需要采取相應(yīng)措施來(lái)有效降低計(jì)量段顯示溫度�？梢越档吐輻U設(shè)定溫度。螺桿溫度的控制一般有螺桿自調(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，但換熱效率較低，我國(guó)55型以下的錐形雙螺桿擠出機(jī)大致采用這種配置）和外加熱與冷卻裝置（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）兩種方式。通過(guò)油冷卻的方法降低螺桿設(shè)定溫度，可以轉(zhuǎn)移計(jì)量段多余的剪切熱。不過(guò)，降低螺桿設(shè)定溫度也會(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)，需要兼顧給料段控溫度的需要，避免顧此失彼。
適當(dāng)降低給料速度也是一種有效的方法。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。降低給料速度可以減少剪切熱，但同樣會(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，所以當(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。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，會(huì)加大螺綾與螺筒的磨損，出現(xiàn)所謂的“掃樘”（即螺桿螺筒的中間部分過(guò)度磨損）癥狀。
另外，還可以適當(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，但各自有不同的職能。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)，降低擠出速度與給料速度比是必要的。這樣一方面可以減少計(jì)量段熔體的剪切熱，另一方面可以延長(zhǎng)物料在給料段的停留時(shí)間，有利于物料塑化。
需要指出的是，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，這種情況下溫度設(shè)定得再低也沒(méi)有意義。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，仍屬正常范圍，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。提高給料速度也是有限度的。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，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(wú)法排氣，影響產(chǎn)品質(zhì)量而無(wú)法正常生產(chǎn)。
六、設(shè)備與電器故障處理
6.1 螺筒螺桿磨損影響
在PVC擠出生產(chǎn)中，擠出機(jī)螺筒與螺桿嚴(yán)重磨損是常見(jiàn)問(wèn)題，會(huì)帶來(lái)徑向間隙加大的情況，導(dǎo)致物料在擠出過(guò)程中出現(xiàn)不規(guī)則流動(dòng)。以螺桿結(jié)構(gòu)為2-2-1-3-3頭數(shù)的擠出機(jī)為例，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)始串聯(lián)運(yùn)動(dòng)時(shí)，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，再次進(jìn)入單頭螺槽時(shí)壓力又驟升。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，部分物料可能從單頭螺槽向前面的雙頭螺槽泄漏，發(fā)生逆向流動(dòng)，也可能向后面的三頭螺槽泄漏，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)，若計(jì)量段螺綾和對(duì)應(yīng)部位的螺筒磨損，部分熔體可能由計(jì)量段螺槽向熔融段螺槽泄漏，發(fā)生逆向流動(dòng)。
物料或熔體的這種不規(guī)則流動(dòng)，尤其是逆向流動(dòng)，會(huì)使物料在機(jī)內(nèi)停留時(shí)間延長(zhǎng)，導(dǎo)致“過(guò)塑化”和局部降解，制品沿軸向會(huì)出現(xiàn)“黃線(xiàn)”。一些操作人員會(huì)采取降低設(shè)定溫度、提高物料粘度的方法來(lái)減少逆流，維持生產(chǎn)，這就是所謂“超低溫工藝”的最初原因。然而，這種工藝會(huì)使熔體溫度過(guò)低，塑化不均衡，難以保證擠出制品的質(zhì)量。例如，實(shí)際生產(chǎn)中，部分螺筒螺桿磨損嚴(yán)重的設(shè)備采用“超低溫工藝”后，制品的強(qiáng)度和韌性明顯下降，廢品率顯著提高。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在采用“超低溫工藝”的生產(chǎn)線(xiàn)上，廢品率較正常工藝提高了15%-20%。
6.2 螺桿加工裝配問(wèn)題
螺桿加工、裝配不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致兩螺桿軸向最小間隙偏小。一般來(lái)說(shuō)，擠出機(jī)兩螺桿軸向單向設(shè)計(jì)間隙在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)程中不精心控制和調(diào)整，某功能段最小軸向間隙可能會(huì)小至0.2mm左右，甚至出現(xiàn)直接碰撞打架的現(xiàn)象。擠出機(jī)工作一段時(shí)間后，若推力軸承磨損，也會(huì)使螺桿軸向串動(dòng)，導(dǎo)致軸向間隙變化，因?yàn)閮杀P(pán)推力軸承的磨損程度不可能完全一樣。
這種情況下，擠出生產(chǎn)過(guò)程會(huì)發(fā)生局部過(guò)熱。一些操作人員會(huì)采用提高設(shè)定溫度、降低物料粘度、增強(qiáng)物料流動(dòng)性的方法來(lái)勉強(qiáng)維持生產(chǎn)，這就是“超高溫工藝”的最初原因。但溫度過(guò)高會(huì)帶來(lái)諸多問(wèn)題，不僅會(huì)影響產(chǎn)品的內(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。對(duì)于添加了群青的制品，氯化氫會(huì)與群青發(fā)生反應(yīng)，致使制品鉛污染變色。氯化氫有超強(qiáng)的吸水性，與水結(jié)合形成鹽酸，對(duì)設(shè)備和模具有強(qiáng)烈的腐蝕作用。例如，在拆開(kāi)因糊料的模具時(shí)，掏出的黑色糊料塊放置一段時(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形成的鹽酸小顆粒。實(shí)際生產(chǎn)中，采用“超高溫工藝”的設(shè)備，模具的使用壽命明顯縮短，維修成本大幅增加。據(jù)估算，模具的維修成本較正常工藝提高了30%-40%。
6.3 電氣儀表故障處理
電氣儀表故障會(huì)使顯示溫度處于失控狀態(tài)，主要有以下幾種情況。
熱電偶故障可分為兩種。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，導(dǎo)致不能如實(shí)傳遞螺筒溫度，顯示溫度往往低于設(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），此時(shí)顯示溫度會(huì)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，加熱器因接觸器斷開(kāi)而停止加熱，物料會(huì)因無(wú)外熱加溫而無(wú)法繼續(xù)生產(chǎn)。在螺筒給料段和模具及合流芯上出現(xiàn)斷偶情況，危害尤為明顯。例如，在某生產(chǎn)線(xiàn)的給料段熱電偶斷路后，導(dǎo)致物料無(wú)法正常塑化，生產(chǎn)線(xiàn)停產(chǎn)數(shù)小時(shí)進(jìn)行維修。
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，會(huì)使加熱器實(shí)際功率變小或直接到零功率，顯示溫度偏低。給料段外加熱圈啟閉頻繁甚至長(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。例如，某模具在多次拆裝后，電加熱器與導(dǎo)線(xiàn)連接處接觸不良，導(dǎo)致模具溫度無(wú)法達(dá)到設(shè)定值，制品表面出現(xiàn)明顯的瑕疵。
交流接觸器因開(kāi)啟頻繁，每次開(kāi)閉產(chǎn)生的弧光溫度很高，可能會(huì)引發(fā)觸點(diǎn)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)、再粘連會(huì)逐漸燒毀觸點(diǎn)，造成斷路，使加熱器無(wú)法工作，顯示溫度低于設(shè)定溫度。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在交流接觸器頻繁開(kāi)啟的設(shè)備中，每年因接觸器故障導(dǎo)致的停機(jī)維修次數(shù)達(dá)到5-8次。
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。此時(shí)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)，與螺筒或口模接觸不緊密、存在間隙，會(huì)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，還可能燒毀加熱器。例如，某設(shè)備因加熱圈安裝不當(dāng)，導(dǎo)致加熱圈燒毀，更換加熱圈的成本以及停機(jī)造成的損失較大。
真空排氣不良，如真空度過(guò)低或出現(xiàn)冒料堵塞排氣孔，會(huì)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。螺桿溫度不正常也分兩種情況。第一種是油路堵塞，螺桿內(nèi)不通油，此時(shí)螺桿油溫顯示往往很低，造成螺桿無(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，會(huì)使油路帶出來(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，最終喪失散熱調(diào)溫功能。例如，某生產(chǎn)線(xiàn)因油路堵塞，導(dǎo)致螺桿溫度失控，制品出現(xiàn)嚴(yán)重的質(zhì)量問(wèn)題，廢品率高達(dá)30%以上。因此，要實(shí)施擠出工藝溫度的優(yōu)化設(shè)定和控制，必須保證擠出機(jī)和溫控系統(tǒng)的工作質(zhì)量，及時(shí)處理電氣儀表故障，確保生產(chǎn)的正常進(jìn)行。
七、原料配方與捏合工藝
7.1 原料質(zhì)量與選擇
在PVC擠出工藝中，原料質(zhì)量與選擇對(duì)最終產(chǎn)品的質(zhì)量起著至關(guān)重要的作用。PVC樹(shù)脂作為主要原料，其分子量的高低直接影響熔體的塑化度。分子量低的樹(shù)脂比分子量高的樹(shù)脂具有較高的塑化度。如果原料選用混雜或本身存在質(zhì)量問(wèn)題，導(dǎo)致分子量分布區(qū)域過(guò)寬，將會(huì)對(duì)PVC-U的擠出生產(chǎn)產(chǎn)生致命影響。
例如，在實(shí)際生產(chǎn)中，部分廠(chǎng)家因使用了分子量分布不穩(wěn)定的PVC樹(shù)脂，導(dǎo)致產(chǎn)品在擠出過(guò)程中出現(xiàn)塑化不均的現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了產(chǎn)品的內(nèi)在性能和外觀質(zhì)量。為了保證產(chǎn)品質(zhì)量，許多企業(yè)會(huì)根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際情況和產(chǎn)品需求，精心選擇合適的PVC樹(shù)脂。像一些生產(chǎn)擠出產(chǎn)品的企業(yè)，會(huì)考慮到生產(chǎn)難度和產(chǎn)品綜合性能兩方面因素，采用疏松型SG5（分子量1000-1100）PVC樹(shù)脂，以確保產(chǎn)品具有較高的內(nèi)在性能。而對(duì)于注塑產(chǎn)品，大部分企業(yè)會(huì)選用疏松型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，這樣既能兼顧產(chǎn)品的內(nèi)在性能，又能滿(mǎn)足加工工藝性的要求。
除了PVC樹(shù)脂，其他添加劑的質(zhì)量和選擇也不容忽視。熱穩(wěn)定劑能夠改善PVC樹(shù)脂的熱穩(wěn)定性，防止其在加工過(guò)程中過(guò)早降解�？箾_擊改性劑如CPE可以提高產(chǎn)品的抗沖擊性能，但不同類(lèi)型和質(zhì)量的CPE對(duì)產(chǎn)品性能的影響也有所不同。因此，在選擇添加劑時(shí)，需要綜合考慮其性能、與PVC樹(shù)脂的相容性以及成本等因素。
7.2 配方設(shè)計(jì)要點(diǎn)
配方設(shè)計(jì)是PVC制品生產(chǎn)中最為重要的環(huán)節(jié)之一，它直接關(guān)系到產(chǎn)品的性能和質(zhì)量。在配方設(shè)計(jì)中，加工助劑與潤(rùn)滑劑的選擇配搭以及加入量的確定是關(guān)鍵要點(diǎn)。加工助劑能夠改善PVC的加工性能，提高塑化質(zhì)量；潤(rùn)滑劑則可以降低物料與設(shè)備之間的摩擦，減少剪切熱的產(chǎn)生，防止物料過(guò)熱分解。
如果加工助劑與潤(rùn)滑劑選擇配搭不當(dāng)，或者加入的量不合適，將會(huì)致使物料塑化提前或推后。例如，潤(rùn)滑劑加入量過(guò)多，會(huì)導(dǎo)致物料在擠出過(guò)程中流動(dòng)性過(guò)強(qiáng)，難以形成穩(wěn)定的形狀；而加入量過(guò)少，則會(huì)增加物料與設(shè)備之間的摩擦，導(dǎo)致物料過(guò)熱分解，影響產(chǎn)品質(zhì)量。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)。適量的填充劑可以降低成本，提高產(chǎn)品的硬度和剛性，但過(guò)量使用會(huì)降低產(chǎn)品的韌性和抗沖擊性能。
為了確保配方的有效性和適宜性，企業(yè)通常會(huì)在大量試驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行配方設(shè)計(jì)，并經(jīng)過(guò)試生產(chǎn)來(lái)驗(yàn)證配方的可行性。在生產(chǎn)過(guò)程中，還會(huì)安排現(xiàn)場(chǎng)工藝人員根據(jù)實(shí)際情況隨時(shí)對(duì)配方進(jìn)行微調(diào)，同時(shí)對(duì)配方工序的工作質(zhì)量進(jìn)行檢查。例如，在某企業(yè)的生產(chǎn)中，通過(guò)不斷調(diào)整配方中加工助劑和潤(rùn)滑劑的比例，成功解決了產(chǎn)品表面粗糙和塑化不良的問(wèn)題，提高了產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率。
PVC潤(rùn)滑劑配方優(yōu)化的關(guān)鍵因素及案例分享
7.3 捏合工藝控制
捏合工藝對(duì)混合料的凝膠化程度和擠出制品的塑化度有著緊密的關(guān)聯(lián)，因此對(duì)捏合工藝的控制至關(guān)重要。捏合出料溫度的設(shè)定、熱混（攪）溫度、捏合時(shí)間以及冷混（攪）出料溫度等因素都會(huì)影響混合料的質(zhì)量。
如果捏合出料溫度設(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，都可能導(dǎo)致混合料質(zhì)量下降。例如，出料時(shí)間過(guò)短時(shí)，會(huì)發(fā)生物料組分分散不勻的情況。為了解決這個(gè)問(wèn)題，可以適當(dāng)增加熱放料的溫度，或者改連續(xù)混料為間歇式混料，延長(zhǎng)混料時(shí)間，以保證正常出料。在實(shí)際生產(chǎn)中，一些企業(yè)會(huì)根據(jù)混料鍋的使用情況和出料時(shí)間的變化，靈活調(diào)整捏合工藝參數(shù)，確保混合料的質(zhì)量穩(wěn)定。
捏合設(shè)備的狀態(tài)也會(huì)對(duì)捏合工藝產(chǎn)生影響。隨著捏合機(jī)長(zhǎng)期工作，漿葉會(huì)發(fā)生磨損。對(duì)于采用自摩擦生熱型的捏合設(shè)備，漿葉的磨損會(huì)延長(zhǎng)每鍋料的混料時(shí)間。當(dāng)達(dá)到出料溫度所需的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)時(shí)，會(huì)發(fā)生物料局部過(guò)熱分解的現(xiàn)象，此時(shí)應(yīng)及時(shí)更換漿葉。每次混料前應(yīng)認(rèn)真檢查熱電偶，防止其被物料包裹或線(xiàn)路出現(xiàn)短路、斷路等情況，導(dǎo)致不反映真實(shí)溫度，造成長(zhǎng)時(shí)間捏合導(dǎo)致糊料。在混料過(guò)程中，還需要密切注視熱混（捏合）鍋或冷混鍋出料閥門(mén)是否泄漏，避免局部物料組分分散不勻、溫度冷卻不均等現(xiàn)象發(fā)生。特別是捏合（熱混）鍋，如發(fā)生放料門(mén)泄露，嚴(yán)重時(shí)會(huì)直接將溫度未捏合到位的料慢慢漏入冷攪鍋，使擠出過(guò)程無(wú)法正常進(jìn)行。每次混料后，應(yīng)檢查混料機(jī)內(nèi)是否有余料粘附鍋壁和排氣袋堵塞現(xiàn)象，并及時(shí)處理，以杜絕各類(lèi)影響混合料質(zhì)量的因素。
PVC擠出機(jī)如何確保物料混合均勻？
八、總結(jié)
8.1 工藝溫度優(yōu)化成果
工藝溫度優(yōu)化在PVC擠出生產(chǎn)中取得了顯著的成果。在工藝溫度的設(shè)定和控制方面，以PVC-U熔體塑化度60%-65%為基準(zhǔn)，將螺筒熔體溫度控制在180℃～185℃之間，口模溫度控制在190-210℃之間。這一設(shè)定使得熔體能夠在達(dá)到最佳塑化度的瞬間從口模擠出，有效避免了物料因過(guò)熱時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而分解，保證了制品的質(zhì)量。例如，在實(shí)際生產(chǎn)中，按照這一溫度控制標(biāo)準(zhǔn)，產(chǎn)品的物理性能和外觀質(zhì)量都得到了明顯提升，減少了因物料分解導(dǎo)致的發(fā)黃、變色線(xiàn)、發(fā)泡等問(wèn)題。
【實(shí)用】PVC制品生產(chǎn)工藝——塑化度詳解
適當(dāng)提高給料段設(shè)定溫度是工藝溫度優(yōu)化的重要舉措。提高給料段溫度可以為物料提供充分的外熱，確保物料良好塑化。還能有效降低計(jì)量段設(shè)定溫度與顯示溫度的溫差，減緩剪切作用對(duì)擠出機(jī)螺筒與螺桿的磨損。實(shí)踐證明，在給料、擠出速度和計(jì)量段設(shè)定溫度不變的前提下，適當(dāng)提高給料段的設(shè)定溫度，可使計(jì)量段顯示溫度與設(shè)定溫度的溫差明顯減小。以某公司的生產(chǎn)為例，原本因給料段溫度設(shè)定過(guò)低，螺筒在一兩年內(nèi)就出現(xiàn)嚴(yán)重磨損，最大磨損量達(dá)2mm-3mm，而采用提高給料段溫度的優(yōu)化工藝后，螺筒和螺桿的使用壽命得到了顯著延長(zhǎng)。
在擠出速度一定的條件下，給料速度成為調(diào)控剪切熱的有效手段。當(dāng)通過(guò)減少給料速度來(lái)調(diào)整計(jì)量段設(shè)定溫度和顯示溫度的溫差時(shí)，如果導(dǎo)致給料段設(shè)定溫度和顯示溫度的溫差更大，此時(shí)降低擠出速度，延長(zhǎng)物料在給料段的停留時(shí)間，能夠促進(jìn)物料吸收外加熱，實(shí)現(xiàn)良好塑化。在實(shí)際生產(chǎn)中，對(duì)于一些擠出機(jī)給料段熱量匹配不足的情況，通過(guò)合理調(diào)整給料速度和擠出速度的比例，成功解決了物料塑化不良的問(wèn)題，提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。
合流芯設(shè)定溫度以確保熔體截面溫度均衡、一致為依據(jù)。設(shè)定溫度過(guò)低會(huì)使熔體表面流動(dòng)速度過(guò)慢，影響口模擠出制品的成型質(zhì)量；設(shè)定溫度過(guò)高則會(huì)使熔體表面流動(dòng)速度過(guò)快，同樣不利于成型。通過(guò)優(yōu)化合流芯設(shè)定溫度，使得熔體在合流芯及模體中的流動(dòng)更加均勻，提高了制品的成型精度和質(zhì)量穩(wěn)定性。例如，在某產(chǎn)品的生產(chǎn)中，將合流芯溫度設(shè)定在合適的范圍后，制品的表面光潔度和尺寸精度都得到了明顯改善。
更換螺筒與螺桿時(shí)嚴(yán)格檢查與調(diào)整螺桿各段軸向間隙，以及擠出機(jī)工作一定時(shí)間后及時(shí)調(diào)整螺桿與螺筒徑向間隙，對(duì)于延長(zhǎng)設(shè)備的工作壽命起到了重要作用。避免了因間隙過(guò)小導(dǎo)致物料或熔體局部過(guò)熱的問(wèn)題，保證了生產(chǎn)的連續(xù)性和穩(wěn)定性。例如，某企業(yè)通過(guò)定期檢查和調(diào)整螺桿與螺筒的間隙，使得設(shè)備的維修頻率降低，生產(chǎn)效率得到了提高。
優(yōu)化擠出工藝溫度實(shí)現(xiàn)了不同規(guī)格、剪切性能的擠出機(jī)在不同擠出量條件下，只要顯示溫度處于可控狀態(tài)，都能在同一工藝溫度下擠出。這一成果帶來(lái)了多方面的效益，包括提高制品質(zhì)量、減緩擠出機(jī)磨損、延長(zhǎng)設(shè)備工作壽命、降低成本、方便管理以及及時(shí)發(fā)現(xiàn)和有效處理故障等。
8.2 未來(lái)研究方向
盡管工藝溫度優(yōu)化已經(jīng)取得了一定的成果，但仍有許多方面值得進(jìn)一步研究和探索。在工藝溫度的精確控制方面，雖然目前已經(jīng)能夠?qū)⒙萃踩垠w溫度和口模溫度控制在一定范圍內(nèi)，但對(duì)于溫度的精確測(cè)量和調(diào)控仍存在一定的誤差。未來(lái)可以研究更加先進(jìn)的溫度測(cè)量技術(shù)和控制算法，提高溫度控制的精度和穩(wěn)定性。例如，開(kāi)發(fā)高精度的熱電偶傳感器和智能溫控系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)和調(diào)整熔體溫度，確保產(chǎn)品質(zhì)量的一致性。
對(duì)于不同配方和原料的工藝溫度適應(yīng)性研究也是未來(lái)的一個(gè)重要方向。隨著市場(chǎng)需求的不斷變化，PVC制品的配方和原料也在不斷更新。不同的配方和原料對(duì)工藝溫度的要求可能會(huì)有所不同，因此需要深入研究它們之間的關(guān)系，制定更加個(gè)性化的工藝溫度方案。例如，研究新型添加劑對(duì)PVC熔體塑化性能和熱穩(wěn)定性的影響，以及如何根據(jù)這些影響調(diào)整工藝溫度，以實(shí)現(xiàn)最佳的生產(chǎn)效果。
在節(jié)能降耗方面，雖然優(yōu)化工藝溫度已經(jīng)在一定程度上減少了能源的消耗，但仍有很大的提升空間。未來(lái)可以研究如何進(jìn)一步降低擠出過(guò)程中的能量損耗，提高能源利用效率。例如，開(kāi)發(fā)高效的加熱系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)，采用節(jié)能型的電機(jī)和控制系統(tǒng)，減少設(shè)備的能耗。還可以研究如何利用余熱回收技術(shù)，將擠出過(guò)程中產(chǎn)生的熱量進(jìn)行回收和再利用，降低生產(chǎn)成本。
隨著智能制造技術(shù)的發(fā)展，將智能化應(yīng)用于PVC擠出工藝溫度控制也是未來(lái)的一個(gè)趨勢(shì)�？梢越⒒诖髷�(shù)據(jù)和人工智能的工藝溫度控制系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)分析和處理，實(shí)現(xiàn)工藝溫度的自動(dòng)優(yōu)化和調(diào)整。例如，利用機(jī)器學(xué)習(xí)算法預(yù)測(cè)不同工藝條件下的熔體溫度和產(chǎn)品質(zhì)量，提前調(diào)整工藝參數(shù)，提高生產(chǎn)的自動(dòng)化水平和智能化程度。
對(duì)于擠出機(jī)設(shè)備的改進(jìn)和創(chuàng)新也是未來(lái)研究的重點(diǎn)�？梢匝邪l(fā)更加先進(jìn)的螺桿結(jié)構(gòu)和加熱系統(tǒng)，提高物料的塑化效果和溫度控制的均勻性。例如，設(shè)計(jì)新型的螺桿螺紋形狀和螺槽結(jié)構(gòu)，增加物料的剪切和混合效果，同時(shí)優(yōu)化加熱圈的分布和功率配置，提高加熱效率和溫度控制的精度。還可以研究如何提高擠出機(jī)的穩(wěn)定性和可靠性，減少設(shè)備故障的發(fā)生，提高生產(chǎn)效率。
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