聚乙烯蜡厂家分享PVC挤出知识总结（二）
平时我们了解的PVC挤出知识，总是东一块，西一块，非常零碎，下面青岛赛诺聚乙烯蜡厂家针对PVC挤出知识做总结，希望对大家有所帮助。本文分为两部分，本篇主要讲述超负荷挤出、温度不受控状态与对策，设备、电器等故障状态与对策，原料、配方、捏合等影响因素与对策。
五 超负荷挤出、温度不受控状态与对策
上述新思路是有前提的，是建立在正常挤出条件下，以显示温度处于受控状态为基准的。若不适当地提高挤出效率时，亦会发生给料段所供热量难以满足物料塑化所需热量需求，显示温度不受控，往往低于设定温度，物料至排气孔未能良好塑化，仍有部分粉料，被真空从排气孔抽走;这时候大部分的操作人员会提高后段的温度来弥补，压缩段和溶融段的危害还不大，主要危害在计量段，计量段总热量本来就超越熔体恒温所需热量的需求，是因为挤出速度的增加带来计量段剪切摩擦热的大量增加而造成，使显示温度不受控，往往会高于设定温度，导致挤出制品局部过热、分解。这种现象随挤出效率提高的幅度而变化，挤出效率提的越高，设定温度与显示温度的温差越大，产生的不良后果越严重。给料段螺杆剪切热或外加热功率配置偏低的挤出机，此现象尤为突出。当显示温度不受设定温度控制时，所谓工艺优化是难以取得实效的。上述现象是挤出机所供热量与物料塑化所需热量失衡的表征。供料段设定温度与显示温度的温差大小，是外加热或剪切热欠缺程度的标志，计量段设定温度与显示温度温差大小，是剪切热过剩程度的标志。目前我国生产的挤出机在给料段热量匹配上，分别采取了两项措施：一是提高加热圈功率，如6 5/132型锥形双螺杆挤出机给料段功率配置已达9 kW;二是改革螺杆螺纹结构，在给料段或压缩段双头螺纹后设置一单头螺纹，有效提高螺槽的压缩比。挤出机给料段热量供给欠缺现象已比过去明显改观。但计量段剪切热过剩，依然制约着挤出效率的提高。在这个问题上我们也进行了专门的研究，现在我们的所有挤出机使用双螺杆都是特殊定做的，其参数都是经过调整，适当增加了计量段螺菱与螺菱之间的间隙，以适应我们的超高速挤出的。剪切热除受螺杆结构的制约外，还直接受给料速度与挤出速度比的影响。当降低计量段设定温度，加热圈已停止加热，冷却装置不停顿工作，显示温度控制无效时，可根据需要，依照如下程序，采取相应措施，以有效降低计量段显示温度：
5.1 一是降低螺杆设定温度，降低螺杆设定温度，可以用油冷却的方法，转移计量段多余的剪切热。但降低螺杆设定温度，亦会降低给料段物料温度。当挤出机给料段配置加热圈功率较低时，降低螺杆设定温度，应兼顾给料段控温度的需要，不要顾此失彼。
5.2 二是适当降低给料速度，适当降低给料速度，可以减少剪切热(我们称降低扭矩)。在挤出机螺杆转速一定条件下，提高或降低给料速度，是调整剪切热的有效手段。但降低给料速度亦会降低给料段物料温度，给料段与计量段物料对剪切热的需要是互为矛盾的。同螺杆温度设定一样，当挤出机给料段配置加热圈功率较低时，降低给料速度，也要兼顾给料段温度控制的需要。同时过度降低给料速度，导致计量段熔体不能完整包裹螺槽，也会加大螺绫与螺筒的磨损，出现所谓的“扫樘” (及螺杆螺筒的中间部分过度磨损)症状。
5.3 三是适当降低挤出速度与给料速度比，给料速度和挤出速度同是和挤出量有关的概念，又各自有不同的职能。给料速度宜与外供热相协调，以调整剪切热大小与物料塑化程度;挤出速度宜与牵引速度相协调，以调整挤出量和壁厚。当采用给料速度调整计量段显示温度，无法兼顾给料段显示温度时，才有必要降低挤出速度与给料速度比，一方面减少了计量段熔体的剪切热，另一方面延长了物料在给料段的停留时间，以利塑化。应当指出：降低计量段设定温度，主要是控制剪切热，防止物料降解，并非设置温度越低越好。当加热圈已停止加热，冷却装置不停顿工作，这种情况下温度设定得再低，亦是没有意义的。当计量段显示温度虽然高于设定温度，但在185℃区间，亦属正常范围，不必要调整。在挤出机生产小规格制品时，挤出量较低，导致剪切热过少，计量段显示温度低于180℃时，还需根据情况，适时提高螺筒、螺杆设定温度或给料速度，以保持物料温度始终在理想的温度区域运行。在挤出机螺杆各段压缩比允许条件下，提高加料速度才能对剪切热发挥作用。反之则会产生两种不同结果：当给料量大于给料段螺槽容积时，会出现加料孔“冒料”现象，使原料直接从加料口溢出，洒落在设备工作台和地上，既污染环境又浪费原材料;当给料段螺槽容积大于熔融段容积时，会出现真空孔“冒料”现象，从而堵塞真空排气管路，造成无法排气，影响产品质量而无法正常生产。因此提高给料速度也是有限度的。
六 设备、电器等故障状态与对策
在挤出生产的整个过程中，除了正确设定温度外，关键在于对显示温度(熔体温度)进行有效控制。除挤出机超负荷运行外，当设备、电器等发生故障时，显示温度亦会处于不受控状态，直接带来熔体温度的变化。
6.1 挤出机螺筒与螺杆严重磨损，挤出机螺筒与螺杆严重磨损，带来径向间隙加大，导致物料在挤出过程中从压力高的区域向压力低的区域流动，发生所谓的“正流”或 “逆流”现象。以螺杆结构为.. 2—2—l—3—3头数的挤出机分析可知：当物料由给料段双头螺槽并联运动至第一个单头螺槽，开始串联运动，压力骤升;然后又由单头螺槽串联运动至双头螺槽，开始并联运动，压力骤降，当再一次进入单头螺槽开始串联运动，压力骤升。当第一、二个单头螺绫和对应部位的螺筒，在剪切作用下磨损，有部分物料可能由单头螺槽向前面的双头螺槽泄漏，即发生逆向流动，也可能向后面的三头螺槽泄漏，即发生正向流动;熔体由熔融段三头较大螺槽向计量段三头较小螺槽容积流动时，因计量段螺绫和对应部位的螺筒，在剪切作用下磨损，有部分熔体可能由计量段螺槽向熔融段螺槽泄漏，即发生逆向流动。物料或熔体的不规则流动，尤其是逆向流动，导致其在机内停留时间延长，发生“过塑化”、局部降解，将会沿制品轴向出现“黄线”。因此此时一些有经验的操作人员以降低设定温度，提高物料粘度，减少逆流的方法，勉强维持继续挤出生产。其实这种现象在行业类也普遍存在，所谓“超低温工艺”，其最初原因概源于此。因熔体温度过低，塑化不均衡，挤出制品质量是难以得到有效保证的。
6.2 挤出机螺杆加工、装配不当，导致两螺杆轴向最小间隙偏小。挤出机两螺杆轴向单向设计间隙一般都在2mm以上，但由于加工偏差，不少螺杆的实际串动量仅有 1mm左右，即螺杆各功能段每边轴向最小间隙仅能保证0.5mm。如果在装配过程中不精心加以控制和调整，致使某功能段最小轴向间隙就可能在0.2mm左右，甚至更小或直接碰撞产生打架现象。挤出机工作一段时间，若推力轴承磨损，也会发生螺杆轴向串动，使轴向间隙变化，这是因为两盘推力轴承的磨损程度不可能完全一样所致。挤出生产过程就会发生局部过热，一些所谓的高手这时候一般采用提高设定温度，降低物料粘度，增强物料流动性的方法，勉强维持生产。所谓 “超高温工艺”，其最初原因也概源于此。因温度过高，不仅影响产品内外质量和色泽，还会因物料的局部分解导致氯化氢析出，和群青(指加了群情的制品，我们的型材就加了群青的)发生反应，致使制品铅污染变色。同时氯化氢有超强的吸水性，与水结合而成盐酸，对设备和模具有强烈的腐蚀作用。我们每次从因糊料而拆开的模具内掏出的黑色糊料块，在放置一段时间后表面会出现类似水珠的东西，其实就是氯化氢吸收空气中的水分而形成的盐酸小颗粒。
6.3 电气仪表故障，致使显示温度处于失控，大致有以下几种情况
a) 热电偶：热电偶故障大致可分两种。第一种是未安装到位，或安装孔内存在杂物及热电偶线路轻微短路，不能如实传递螺筒温度，往往显示温度低于设定温度造成不间断加热，使物料实际温度偏高甚至糊料。第二种是热电偶断路(开路)，这时候会使显示温度到刻度满度或者直接显示断偶，致使加热控制器停止输出加热指令，加热器会因接触器会断开而停止加热，慢慢的物料就会因无外热加温而无法继续生产(断偶的情况出现在螺筒给料段和模具及合流芯上危害尤为明显)。
b) 电加热器线圈部分或者与导线连接处因接触不良而发热烧毁，加热器实际功率变小或直接到零功率，显示温度偏低。因给料段外加热圈启闭比较频繁甚至长期工作，这种现象常常发生。模具段则因经常拆装，接线不良的情况较多。
c) 交流接触器因开启频繁，而每次开闭都会产生弧光，弧光的温度是很高的，大家可以想想电焊机的焊接，就是利用弧光的典型例子。弧光有时候会引发交流接触器触点的表面融化发生离合器粘结，导致电加热器不间断工作，显示温度偏高;长时间的反复粘连、机械力脱开、再粘连就会逐渐烧毁触点造成断路而使加热器无法工作，是显示温度低于设定温度。
d) 加热主线路保险开路或断路器跳闸，大部分是因后面线路或加热器短路产生瞬时大电流造成。这时候虽然加热指示灯亮，显示加热，但仪表显示数字或指针不涨反降，指示温度越来越低。
6.4 加热圈安装不当: 加热圈安装不当，和螺筒或口模接触不紧密、存在间隙，使加热圈的热量散失，无法传递给螺筒或口模，加热圈不停顿工作，显示温度依然偏低，影响物料塑化。这种情况还有烧毁加热器的危险，安装加热器是应当引起足够重视
6.5 真空排气不良：真空度过低或出现冒料堵塞排气孔，排气不良，致使物料夹带空气或挥发物，不仅影响物料塑化，还会使制品出现发泡。
6.6 螺杆温度: 所谓螺杆温度显示的并不是螺杆的真实温度，而是螺杆油泵输送进螺杆内部进行流动的高温导热油的温度，有的设备干脆就直接标示成“螺杆油温”。其不正常也分两种情况，第一种是油路堵塞，螺杆内根本就没通油，而我公司根据生产速度普遍偏快这一实际情况，大部分螺杆油加温功能是关闭了的，这时候的螺杆油温显示往往很低，大概在50℃左右(因高温油根本没有从螺杆内流动，此时螺杆的各段温度和物料在各段的温度是一样高的)，造成螺杆这一功能丧失，无法实施定向调温职能，导致给料段显示温度偏低，计量段显示温度跑高失控。第二种是水路堵塞，由于水路是对油路进行冷却的，职能是带走油路从螺杆内带出来的多余热量，因而水路的堵塞没油路的堵塞那么容易发现，危害也没那么大，但仍然可产生油路带出来的热无法散发，造成高温油箱温度逐步升高，无法控制，最后丧失散热调温功能，仅保留平衡给料段和计量段温度这点功能。过高的油温还会造成油路、高温电磁阀、油泵密封件(多为含氟橡胶)的损坏造成高温导热油的泄露，既浪费高温油又污染工作环境。由此可见，要实施挤出工艺温度的优化设定和控制，首先必须保证挤出机和温控系统的工作质量。
6.7 螺杆的更换：更换新螺杆前先必须对其加工质量进行严格验收，并认真进行装配，确保螺杆装配的最小径向与轴向间隙处于最佳状态;挤出机工作一段时间，定期调整螺杆与螺筒径向间隙，逐步转移磨损部位，加宽其磨损空间，以提高挤出机螺筒与螺杆工作寿命;并定期检查挤出机推力轴承是否串动，及时维修。螺筒与螺杆磨损至最大量时，及时进行更新修复;温控系统出现失控时，应及时查明原因处理，严防带病工作;安装加热.圈，一定要保持平整，和螺筒、合流芯、口模等严密合缝，无散热间隙;挤出生产过程中一定要严密观察排气孔是否堵塞?真空度是否过低?发现异常，及时处理;螺杆显示温度跑高和跑低失控时，应随时疏通冷却水管路及油路，以确保显示温度沿着理想的轨道运行。
七 原料、配方、捏合等影响因素与对策
原料、配方、混料等因素发生变化，都会对PVC—U物料的塑化度产生影响。
7.1 原料：PVC树脂分子量过高或过低，直接影响熔体塑化度。分子量低的树脂比分子量高的树脂有较高的塑化度，因此原料如果选用混杂或本身的质量问题，造成分子量分布区域过宽，对PVC-U的挤出生产无疑是致命的。我公司根据生产实际情况，考虑到生产难度和产品综合性能两方面的因素，挤出产品采用的全部是疏松型SG5(分子量1000-1100)PVC树脂，以保证较高的产品内在性能。注塑产品大部份采用的是疏松型SG8(分子量650-750)PVC树脂及少量疏松型SG7(分子量750-850)PVC树脂，充分兼顾了内在性能及加工工艺性。
7.2 配方：配方中加工助剂与润滑剂选择配搭不当，或者是加入的量不合适，亦会致使物料塑化提前或推后，配方中填充剂的多少也直接影响制品内在的各项理化性能指标。配方无疑就是PVC制品生产最最重要的一环节。我公司使用的配方都是在大量的试验基础上、经试生产之后才普遍采用的，配方中添加的加工助剂和润滑剂的量都是经过试验验证，能确保摩擦和润滑性能的相对平衡;并且有现场工艺人员根据实际情况随时进行微调，以及对配方工序工作质量的检查等等手段，以保证生产过程中配方的随时有效性和适宜性。
7.3 捏合工艺：捏合(混料)出料温度设定不当，热混(搅)温度过高或过低，捏合时间过长或过短，冷混(搅)出料温度过高均会影响混合料凝胶化程度，并和挤出制品的塑化度紧密相关。因此作为塑料制品挤出过程中第一道工序的捏合作业，应严防操作人员随意降低(改变)混料温度，减短混料时间。刚开始混料时，因热混锅是冷的，每锅混料时间较长，随混料锅次增加，每锅达到出料温度所需的时间就会越来越短。当出料时间过短时，会发生物料组分分散不匀，就应适当增加热放料的温度(我们使用的方式)、或改连续混料为间歇式混料，延长混料时间，以保证正常出料(这点我们还未对此进行有效性试验，接下来可以考虑在捏合设备充裕的情况下逐步试验，有效地话可推广实施)。
7.4 捏合设备：随着捏合机长期工作，浆叶发生磨损，而我公司的捏合设备全部采用的是自摩擦生热型的，因此、浆叶的磨损会延长每锅料的混料时间。当达到出料温度所需的时间过长时，会发生物料局部过热分解，就应及时更换浆叶;每次混料前应认真检查热电偶，以免被物料包裹或线路短路、断路等等情况发生，不反映真实温度，一样造成长时间捏合导致糊料;混料时应密切注视热混(捏合)锅或冷混锅出料阀门是否泄漏，严防局部物料组分分散不匀、温度冷却不均等现象发生。特别是捏合(热混)锅，如发生放料门泄露，严重时会直接将温度未捏合到位的料慢慢漏入冷搅锅，有的未化开的复合稳定剂也会漏下，这就造成类似根本未经捏合的情况出现，使挤出过程无法正常进行。每次混料后，应检查混料机内是否有余料粘附锅壁和排气袋堵塞现象，并及时处理掉。以杜绝各类影响混合料质量因素。
在调整润滑剂时应注意以下几点:
(1)同一台加工机械在使用时间较长后,剪切能力会下降,润滑剂也要相应调整。为了保证塑化质量,可采用促进塑化的润滑剂配比。
(2)表面积较大的成型机械需要较多的润滑剂。从挤出到口模的容积是一定的,物
料所含润滑剂应能满足整个容积中所有表面润滑的需要。加工机械的容积较小,表面积却较大,则要求物料中润滑剂含量较高。同台挤出机在生产薄壁管时,要求使用比挤出同规格厚壁管更多的润滑剂。
(3)较高的加工温度可采用较多的润滑剂。加工温度越高,PVC 熔体粘附金属的倾向越明显,因此加工温度越高,需用的润滑剂越多。
(4)石蜡只对挤出机加料段起润滑作用,部分氧化聚乙烯蜡则不仅在均化段乃至机头与模头处也起作用。建议在配方中加入氧化聚乙烯蜡。
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八 总结
本文关于锥双螺杆挤出机工艺温度优化的思路，主要涵盖以下内容：
8.1 挤出工艺温度的设定和控制：应以PVC—U熔体塑化度60%一65%为基准，螺筒熔体温度宜控制在180℃～185之间，口模温度则宜控制在 190-210℃之间，以便熔体到达最佳塑化度的一瞬间，即刻从口模挤出。从而实现既能从最佳塑化度下挤出，又能防止物料过热时间太长，产生分解，降低某些性能。
8.2适当提高给料段设定温度：以给物料提供充分的外热，确保物料良好塑化的同时，有效降低计量段设定温度与显示温度温差，减缓剪切作用对挤出机螺筒与螺杆的磨损;降低计量段设定温度，并非越低越好，而是以显示温度不超过185℃—190℃为基准，确保物料稳步、均衡塑化，防止局部过热分解。当挤出量较大，已经停止外加热，冷却系统不停顿工作，显示温度依然高于190℃时，可视情况适当降低螺杆设定温度或给料速度;当挤出量较小，显示温度低于180℃时，宜适当提高螺筒、螺杆设定温度或给料速度。
8.3 在挤出速度一定条件下，给料速度是调控剪切热的有效手段：在减少给料速度，调整计量段设定温度和显示温度温差的同时，又致使给料段设定温度和显示温度温差更大时，才有必要降低挤出速度，以便延长物料在给料段的停留时间，吸收外加热，促进塑化。
8.4 合流芯设定温度以确保熔体截面温度均衡、一致为依据：设定温度过低，会使熔体表面流动速度过慢，影响从口模挤出制品成型质量;设定温度过高，会使熔体表面流动速度过快，同样影响从口模挤出制品成型质量。
8.5 更换螺筒与螺杆：更换时一定要严格检查与调整螺杆各段轴向间隙，防止因某段间隙过小，致使物料或熔体局部过热，挤出机工作一定时间，及时调整螺杆与螺筒径向间隙，以延长其工作寿命。
8.6 优化挤出工艺温度：可以实现不同规格、剪切性能挤出机，在不同挤出量条件下，只要显示温度处于可控状态，都可以实施同一工艺温度下挤出。从而实现提高制品质量，减缓挤出机磨损，延长其工作寿命，进一步降低成本，方便管理，及时发现和有效处理故障的多层目标。
8.7 优化工艺是有前提条件的：当挤出机超负荷挤出，设备与电器、仪表处于故障状态，显示温度不受控;原料、配方有关助剂，混料等因素，影响物料塑化度时，都应采取相应对策处理，从而为优化工艺奠定良好的基础。
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