塑料异型材低温挤出的技术探讨及对策

作者：杨忠久 王雷军

欢迎访问e展厅 展厅 2 塑料挤出机展厅 片材生产线, 单螺杆挤出机, 双螺杆挤出机, 板材生产线, 木塑挤出机, ... 本文重点探讨了塑料异型材出现低温工艺操作的原因，同时对低温操作工艺的曲线特征、低温操作危害进行了详细阐述，并提出了如何抑制低温工艺的具体措施。 低温挤出的原因 笔者曾根据各类原材料的特性、塑料制品的塑化度以及挤出机的结构类型，综合论述了优化设定和控制挤出机、合流芯和口模挤出温度的指标参数，对塑料异型材生产厂商提高型材制品的质量有一定的现实指导意义。但到目前为止，笔者发现不少型材生产厂商仍普遍采用低温工艺操作，挤出机螺筒的设定温度仅为140~150℃。殊不知，即使是采用同样的配方，某些机组完全可以按正常的温度操作，而某些机组则必须通过低温操作才能正常生产，否则挤出的型材会出现颜色泛黄、内筋发泡等过塑化症状。 通过调查发现，出现低温挤出操作的原因主要有两个： 1.真低温挤出。这主要是型材配方中的树脂稳定性能欠缺，或热稳定剂本身存在质量问题，达不到挤出生产的热稳定要求。在正常的优化温度下，挤出加工的型材颜色泛黄，会被迫降低设定温度。当配方组分存在以上情况时，这种情况在大部分挤出机挤出生产中都会同时发生。 2.假低温挤出。其主要原因除了配方组分布不合理外，还可能由于挤出机的机械或仪表故障所致。一般有以下几种情况： （1）加工助剂的添加量过多或欠缺外润滑剂，致使物料出现“过塑化”或发生“粘壁”现象，会被迫降低设定温度； （2）挤出机的机筒、螺杆径向间隙或某一侧的轴向间隙偏小，使得螺杆的剪切热或局部剪切热过大，致使物料发生“过塑化”现象，尤其是在型材的挤出过程中，随着给料与螺杆速度加快，塑化能力得到提高，这时不再需要太高的外加热。若按优化温度进行控制，这种现象就越加严重，因此需要被迫降低设定温度； （3）螺杆与螺筒经长期运行，磨损严重。物料在机筒内存在回流或涡流现象，致使部分物料在机筒内驻留时间过长而发生过塑化，同样会被迫降低设定温度； （4）温控表本身发生故障。在挤出机的运行过程中，热电偶的测温点被杂料覆盖或是没有插到螺筒根部，这时所显示的温度仅反映螺筒温度，而不是物料的实际温度。若挤出机的剪切热较大，而物料承温较高时得不到有效控制，会被迫降低设定温度，造成设定温度偏低的假象。鉴于设定温度仅能控制外加热，而不能控制剪切热，遇到这种情况时，即使设定温度再低，也难以消除型材颜色泛黄的症状。 除配方组分不合理有可能普遍发生外，上述情况通常仅发生在个别经长期运行而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，操作人员为了防范型材泛黄，在其他挤出机生产过程中不自觉地降低设定温度。 低温操作工艺的曲线特征 除了真低温挤出外，在仪表显示正常的情况下，假低温操作工艺都有如下的工艺曲线特征： 给料段和压缩段的温度设定偏低。一般情况下，这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）。但是，当挤出机螺杆的给料段与螺筒的径向间隙过小而出现剪切热过高时，或螺杆与螺筒的径向间隙过大而致使物料出现从压缩段向给料段回流时，给料段或压缩段的显示温度往往会超过设定温度。此时，虽然设定温度偏低，在螺杆剪切热的作用下，物料的实际温度偏高。 熔融段和计量段的温度设定偏低。一般情况下，这两段的显示温度反映的是物料传递给螺筒的温度，并非物料的实际温度（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，这两段的显示温度往往会更大幅度地超过设定温度。此时，虽然设定温度偏低，在螺杆的剪切热作用下，物料的实际温度依然偏高。 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。其中，真低温挤出会使型材制品欠塑化，成型困难，且外观的光洁度不高，并大幅降低型材各项物化性能。 对于假低温挤出，若设定温度偏低，物料的实际温度已偏离正常的塑化温度区间，会对型材的各项性能造成很大影响。若设定温度偏低，但物料的实际温度依然在塑化的正常温度区域徘徊，尽管对型材的物化性能影响不大，但过分依赖挤出机的剪切热塑化，会加剧主机电动机的运转负荷，增大主机的传动系统阻力，容易致使挤出机螺杆与螺筒在短期内出现严重磨损，缩短其运行寿命。同时，由于热电偶或仪表问题长时间得不到处理，工艺控制会丧失控制依据，使挤出生产一直在失控状态下运行，难以保证型材质量。另外，由于物料进入合流芯和口模时没有了剪切热，主要依靠外加热圈来进行保温或补充部分散失的热量。若合流芯的设定温度和口模温度偏低，不仅难以补充散失的热量，不利于型材的进一步塑化，还会由于挤出过程中熔体的截面熔压与温度不均衡，而使型材成型比较困难。 低温挤出的处理方法 根据真低温挤出和假低温挤出的原因不同，处理塑料异型材的低温挤出问题时，应分别采用不同的方法。 若更换树脂生产厂家或品种，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试验。通过试验验证混合料的稳定性是否发生问题，并进行对应处理：若稳定剂或树脂的稳定性欠缺，物料塑化不良，那么型材的所有物化性能都无从谈起。这时，切不可因为原材料的稳定性欠缺而选择用工艺的方法来迁就，以避免长时间的低温挤出生产；若排除了混合料和型材的稳定性问题，型材的变色现象仍未消除，则应适时调整配方中的加工助剂或外润滑剂，以彻底消除整个挤出机机组的低温挤出现象。值得注意的是，这种现象一般很少发生，很可能是在配方和原料不变的情况下，配料或混料出现误配或误混，应及时切换混合料来进行验证，不可采用低温操作来处理型材颜色泛黄的症状。 当仅有个别挤出机机组发生型材的颜色泛黄，应依照“先简后繁”的原则，首先排除仪表和热电偶的问题，再拆机检查挤出机的螺杆与螺筒的径向或轴向间隙，及时进行对应调整。尽量将挤出机的仪表和机械故障消除在萌芽状态，以维持型材挤出生产的正常运行，并有效延长挤出机的工作寿命。特别是在更换螺筒与螺杆时发生此种现象，首先应考虑螺筒与螺杆是否存在加工或装配质量的问题。若螺筒与螺杆经较长期运行后出现这种现象，应检查挤出机的磨损情况：若螺筒与螺杆的磨损不大，可随机进行重新调整；若螺筒与螺杆的磨损非常严重，已呈现磨损殆尽，应及时更换螺杆和螺筒，以规避型材在调整后出现黑线的现象。 当更新螺杆和螺筒时，应认真检查主动或从动螺杆和螺筒，注意这么几个问题：螺杆和螺筒大小头的径向间隙是否一致？螺杆各个功能段的轴向间隙是否匀称？若有问题，应及时向制造厂商反馈，以便早日更换，并防范不合格的螺杆和螺筒投入使用，继续影响型材生产的正常进行。 另外，对于其他生产正常的挤出机机组，切不可因个别挤出机发生型材变色的缺陷，而就不辩原因地盲目采用低温挤出生产，以免影响大批量型材的物化性能。(end)

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