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塑料异型材低温挤出的技术探讨和对策
点击:66 日期:2017-5-3 14:14:38
低温挤出的原因  
        笔者在《塑料异型材挤出温度优化的思考和实践》一文曾依据各类原材料特性、塑料制品塑化度以及挤出机结构类型,综合论述了优化了设定和控制挤出机、合流芯和口模挤出温度指标参数,对塑料异型材生产企业提高型材制品质量有一定现实指导参数,对塑料异型材生产企业提高型材制品质量有一定现实指导意义。但迄今笔者发现一些型材企业仍然在采用低温工艺操作,其设定的挤出机螺筒温度仅有140~150度,或采用同样配方,在某些机组上完全可以按下常温度操作,在某些机组上却必须低温操作才能正常生产,否则挤出型材则会出现颜色泛黄、内筋发泡等过塑化症状。之所以出现低温挤出操作,原因主要有两个:
        1、真低温挤出
        主要是型材配方中树脂或稳定性能欠缺或热稳定剂本身有质量问题,达不到挤出生产热稳定要求,型材在正常优化温度下挤出加工中颜色泛黄,就被迫降低设定温度。当配方组分出现以上情况,一般在大部分挤出机组生产时都会同时发生;另外挤出机机筒、螺杆径向间隙或轴向间隙偏小,螺杆剪切热或局部剪切热过大,物料发生“过塑化”,尤其是在更换新螺杆和螺筒时,因验收调试不当,常常发生该类故障。型材挤出过程中,随着给料与螺杆速度加快,塑化能力的提高,就不再需要太高的外加热,若按优化温度控制、操作,这种现象会越加严重,故被迫降低设定温度。
        2、假低温挤出
        生产的主要原因除配方组分布不合理外,还有挤出机机械或仪表故障所致,一般有以下几种情况:
        (1)、加工助剂添加量过多或外润滑剂欠缺,致使物料出现“过塑化”或发生“粘壁”,被迫降低设定温度;
        (2)、螺杆与螺筒经长期运行,磨损严重,物料在机筒内有回流或涡流现象,致使部分物料在机内驻留时间过长,发生过塑化,被迫降低设定温度;
        (3)、温控表本身发生故障,挤出机运行过程中出现热电偶的测温点有杂料覆盖或是热电偶的测温点没有插到螺筒根部,显示温度反映的仅是螺筒温度,不是物料实际温度。在挤出机剪切热较大,物料承温较高得不到有效控制时,被迫降低设定温度,造成设定温度偏低的假像。鉴于设定温度仅仅能控制的是外加热,而不能控制剪切热,遇到这种情况,即使设定温度再低,也难以消除型材颜色泛黄症状。
        以上情况除配方组分不合理有可能普遍发生外,一般仅仅都会发生在个别经长期运行失修或刚刚更换螺杆和螺筒的挤出机上。当然不排除当某挤出机被迫降低设定温度后,因不明原因,操作人员在其它挤出机生产时,为了防范型材泛黄,也不自觉的降低设定温度挤出生产的可能性。
低温操作工艺曲线特征
        除了真低温挤出外,在仪表显示正常情况下,假低温操作工艺都有如下工艺曲线特征:
        给料段和压缩段温度设定温度偏低。一般情况下,该两段显示温度反映的是外加热圈传递给螺筒的温度,并非物料温度。物料温度一般低于显示温度。但当给料段挤出机螺杆与螺筒径向间隙过小,剪切热过高时或螺杆与螺筒径向间隙过大,物料出现从压缩段向给料段回流时,给料段或压缩段显示温度往往会超越设定温度。此时设定温度虽然偏低,物料在螺杆剪切热作用下实际温度依然偏高。
        融融段和计量段温度设定温度偏低。一般情况下,该两段显示温度反映的是物传递给螺筒的温度,也并非物料实际温度,物料温度往往高于显示温度。尤其是给料或挤出速度过快,剪切热过大时,融融段和计量段显示温度也往往会更多超越设定。此时设定温度虽然偏低,物料在螺杆剪切热作用下实际温度依然偏高。
低温挤出的危害
        真低温挤出和假低温挤出所产生的危害有所不同。
        真低温挤出,会使型材制品欠塑化,成型困难,外观光洁度不高,型材各项物化性能大幅度降低;而因螺杆径向或轴向间隙过小,导致的真低温挤出,虽然对挤出生产影响不大,但过分依赖挤出机剪切热塑化,会增大主机的传动系统阻力,易致使挤出机螺杆与螺筒短期内磨损严重,缩短其运动寿命。
        假低温挤出,设定温度偏低,若物料实际温度已偏离正常塑化温度区间,依然会对型材各项性能造成很大影响。若物料实际温度在塑化的正常温度区域徘徊,对型材物化性能影响不是太大,但因热电偶或仪表问题长时间得不到处理,工艺控制丧失控制依据,挤出生产一直在失控状态下运行,型材质量难以保证;其次由于物料进入合流芯和口模,已没有剪切热存在,主要依靠外加热圈来进行保温或补充部分散失的热量。若合流芯设定温度和口模温度偏低,不仅难以补充散失的热量,型材得不到进一步均匀塑化,也会因挤出过程中熔体截面熔压与温度失衡,使型材成型比较困难。
低温挤出的处理方法:
        处理塑料异型材低温挤出问题,应依据真低温和假低温挤出的不同原因,分别采用不同方法予以处理。当更换树脂品种或生产厂家时,发生大批量机组挤出型材变色,应及时进行混合料或型材稳定性度验。通过试验验证混合料稳定性是否发生问题,并进行对应处理。若稳定剂或树脂稳定性欠缺,物料塑化不良,型材所有物化性能都无从谈起。切不可因原材料稳定性欠缺,用工艺的方法来迁就,以规避免长时间低温挤出生产;若排除了混合料和型材稳定性问题,型材变色现象仍未消除,应适时调整配方中加工助剂或外润滑剂,以彻底消除整个挤出机机组低温挤出操作现象。值得注意的是:一般这种现象很少发生,很可能是在配方和原料不变情况下,配料或混料出现误配或误混,应及时切换混合料来进行难证,亦不可采用低温操作来处理型材颜色泛黄症状;当仅有个别挤出机机组发生型材颜色泛黄,应依照“先简后繁”的原则,首先排除仪表和热电偶问题,再拆机检查挤出机螺杆与螺筒径向或轴向间隙,及时进行对应调整。尽量把挤出机仪表和机械故障消除在萌芽状态,维持型材正常挤出生产运行,以有效延长挤出机工作寿命。特别是更换螺筒与螺杆发生此种现象,首先应考虑螺筒与螺杆磨损不大,可随机进行重新调整。若螺筒与螺杆磨损严重是,已呈现磨损抬肩,应及时更换螺杆和螺筒,以规避调整后,生产的型材出现黑线;当更新螺杆和螺筒时应认真检查主动或从动螺杆和螺筒大小头径向间隙是否一致?螺杆各个功能段轴向间隙是否均称?若有问题应及时向制造厂家反馈,以便早日更换,以防范不合格螺杆和螺筒投入使用,继续影响型材生产正常进行。其次对于其它生产正常的挤出机机组,且不可因个别挤出机发生型材变色缺陷,不辩原因,就盲目全部采用低温挤出生产,从而影响型材物化性能。
 
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