PVC管材挤出过程的原理
用双螺杆挤出机进行PVC管挤出生产,其整个过程大致可分为加温、恒温、保温等三个区域。加温与恒温主要在挤出机内,以排气孔为界,划分为两个相对独立又相互关联的部分,保温区过程由合流芯、挤出模体及挤出口模等部分构成。在这里大家首先应清楚PVC管材挤出过程中有两种热源,一种是电加热器提供的外热,一种是由双螺杆对PVC-U物料进行剪切、压延和摩擦作用,以及PVC-U自身分之间的摩擦作用所产生的内热。两种热源在挤出的不同阶段发挥着不同的作用。温控装置控制的仅是外热。没有内热存在的挤出机头、口模部分的温度一般都容易控制(部分参数设计超常规的挤出模具,也会产生内热);有内热存在,剪切作用较强,但尚未超越物料塑化需求的压缩段和主要为排气服务的熔融段,相对亦比较稳定,也较易控制。剪切相对比较薄弱,主要依赖外加热,但外加热难以满足物料塑化需求的给料段(外加热功率配置较低的挤出机尤为突出);剪切热已超越物料塑化需求的计量段往往也不受温控装置的控制。因此在整个挤出过程的温度控制中,给料段、计量段是温度控制的重点和难点。挤出控制主体是物料温度,而不是螺筒和模具的温度。设定温度仅是手段,而显示温度在不同工况条件下,和物料温度又有不同的对应(给料段物料温度低于显示温度,计量段物料温度高于显示温度)关系,加上热电偶安装位置的关系,显示温度仅能部分反映物料温度,只是设定温度的依据和基准。下面具体说下各段的温度设置机理与重点。
1、给料段温度 2、压缩段温度 3、熔融段温度 4、计量段温度 5、合流芯及挤出模体温度 6、口模温度 7、螺杆温度
8、PVC管材管件工艺温度控制机理小结:挤出温度设定之所以要求为“马鞍型”,主要是为确保物料和熔体温度呈“阶梯型”,由低到高,始终处于平稳上升,均衡塑化状态,而不至于因物料在加温区域设定温度太低,物料至排气孔时还未能塑化,从排气孔冒料;在恒温区域因设定温度过高,导致物料发生降解。行业文献中有人主张将设定温度呈“阶梯型”设置,显然是一个误区。当显示温度处于受控状态时,外热和内热是可以相互调节和平衡的。在设定温度一定条件下,当因剪切作用大,内热较高时,外加热圈会自动减少工作时间和加热量,辅助以从外部提供风冷(或油冷),内部提供油冷,进行冷却,以防止物料分解;当因剪切作用小,内热较低时,外热圈也会自动增加工作时间,从而自动保持所供热量和所需热量的平衡。提高设定温度,在增加外供热量的同时,因物料粘度减少,流动性增加,导致剪切热减少;反过来说,如果降低设定温度,在减少外供热量的同时,因物料粘度增加,流动性减少,导致剪切热增加。挤出机提供的能量总是和设定温度保持协调一致。并不因挤出机剪切性能强弱,挤出量大小而变化。在较高的加工温度、较低的剪切作用下,可获得与较低加工温度与较高的剪切作用下相同的塑化度。因此无论挤出机剪切性能强弱,挤出量大小,挤出工艺温度的设定应基本一致,不应当有太大的不同。这也是本人近期在参考了大量行业文献和充分考虑物料塑化的同时,兼顾如何利用外加热,减缓剪切热,在确保挤出制品塑化质量的基础上,减少螺筒磨损,延长其工作寿命的新思路。
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