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　　關(guān)于錐形雙螺桿擠出機工藝溫度設(shè)定和控制，基本有兩種思路：一種是低溫工藝，溫度設(shè)定大致在 165℃～175℃左右;一種是常溫工藝。PVC板材擠出工藝溫度設(shè)定大致在175℃一185℃左右;在溫度設(shè)定趨勢上，有前高中低后高的“馬鞍型”工藝，也有由前到后逐步升高的“階梯型”工藝模式。

淺析pvc板材擠出工藝的溫度設(shè)定

　　一、工藝溫度優(yōu)化的基準(zhǔn)

　　要優(yōu)化擠出工藝溫度，首先應(yīng)當(dāng)了解與掌握設(shè)定工藝溫度的基準(zhǔn)。大量生產(chǎn)實踐證明，以下三個條件可作為基準(zhǔn)：

　　1. 1. PVC樹脂的熱穩(wěn)定性：PVC樹脂是熱敏性高聚物，單純的PVC樹脂在100℃條件下開始降解，150℃條件下，降解加速。而反過來PVC在160℃條件下才開始由玻璃化態(tài)經(jīng)高彈態(tài)向粘流態(tài)轉(zhuǎn)化。因此單純的PVC樹脂根本無法直接進行加工，必須通過添加熱穩(wěn)定劑來改善樹脂的熱穩(wěn)定性。而一般PVC樹脂的穩(wěn)定劑試驗是在180℃、30min與200℃、20min條件下進行的。因此PVC樹脂的塑化溫度與時間均不應(yīng)超過這個范圍。

　　1. 2. 塑化度：塑化度，亦稱凝膠化程度，在PVC塑料中，塑化度是制品結(jié)晶程度與PVC初級粒子熔合程度的標(biāo)志。大量的研究和測試資料表明：未經(jīng)改性的P VC—U塑化度在6 0%—65%時，即制品中初級粒子尚未完全塑化，僅大部分熔合時，抗沖性能最強，其中塑化度在60%時，斷裂強度最高，塑化度在65%時斷裂伸長率最大。當(dāng)熔體的溫度在150℃以下時，塑化度為零;熔體溫度在190℃以下時，制品中初級粒子清晰可見，塑化度在45%以下;熔體溫度在200℃左右時，制品中初級粒子界限大部分消失，僅有少數(shù)初級粒子可見，塑化度為7 0%;熔體溫度到200℃以上時，制品初級粒子完全塑化，塑化度可達8 0%以上。

　　1. 3. 與CPE共混體系的加工溫度：所有PVC制品均為加入CPE共混增韌改性的，而CPE抗沖擊改性劑的溫度帶比較狹窄，大量試驗證明，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。190℃時改性劑粒子形成了一個包覆PVC初級粒子的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，可以獲得良好的抗沖擊增韌效果;200℃時PVC初級粒子完全熔融，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)消失轉(zhuǎn)變?yōu)榍蝮w，分散于PVC樹脂基體中，導(dǎo)致抗沖擊性能大幅度下降。從以上論述里可以看出：采用 CPE共混改性的PVC加工工藝條件是比較苛刻的。同時PVC塑料是“不定性”高聚物，PVC降解不僅與溫度有關(guān)還和時間相關(guān)。溫度越高，降解的時間越短，溫度越低，降解的時間越長。螺筒熔體溫度宜控制在l80℃～185℃之間(這里要注意是指的熔體溫度，而不是螺筒顯示溫度，二者是有很大區(qū)別的)，以防止因高溫熔體在機內(nèi)停留時間過長，發(fā)生分解。剩余的熔體溫差由口模來完成，口模段熔體溫度則應(yīng)控制190℃～200℃甚至更高些，以便熔體到達最佳塑化度的一瞬間，即刻從口模擠出，以期實現(xiàn)既能從最佳塑化度狀態(tài)下成型，又不至于因受高溫時間過長而分解。

　　二、工藝溫度的設(shè)定

　　擠出機螺筒各段及合流芯、模具各段溫度具體設(shè)定大致如下：

　　2. 1. 給料段：l85℃—195℃，依據(jù)擠出機剪切性能和擠出量大小而定，確保顯示溫度至少> 185℃;擠出量越大的這段要求溫度越高，以便粉料能快速受熱玻璃化而形成小塊狀。我公司擠出生產(chǎn)穿線管與排水管都是高速擠出，特別是穿線管，在我查閱過的資料中還未見有如此快速度生產(chǎn)的，所以我們公司的穿線管和排水硬管擠出設(shè)備給料段溫度都超高，普遍在195℃以上，個別機臺甚至達到210℃— 220℃，實際的內(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。

　　2. 2. 壓縮段：一般在180℃;也可根據(jù)實際擠出速度適當(dāng)提高，穿線管生產(chǎn)在這一段是超過180℃的、達到了190℃—195℃排水管的生產(chǎn)大致差不多180℃。

　　2. 3. 熔融段：一般在180℃;也可根據(jù)實際擠出速度適當(dāng)提高，穿線管生產(chǎn)在這一段是超過180℃的、達到了190℃—195℃排水管的生產(chǎn)大致差不多180℃。

　　2. 4. 計量段：計量段的溫度在整過擠塑過程中是非常重要的，其重要性在某種意義上甚至超過給料段。溫度一般應(yīng)設(shè)定在170℃～180℃，依據(jù)擠出機剪切性能和擠出量大小而定，確保顯示溫度≤l 85℃。因計量段內(nèi)部剪切熱很大，容易造成熔體升溫，而過高的熔體溫度會加速PVC分解形成制品發(fā)黃、變色線、發(fā)泡等等影響制品質(zhì)量的情況出現(xiàn)。因此、必要時可采用螺桿溫度、給料速度等方法分別進行調(diào)節(jié)。

　　2. 5. 擠出模具模體段溫度：擠出模具模體溫度設(shè)定比較簡單，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)過程中，溫度設(shè)置在這區(qū)間都沒問題，個別產(chǎn)品(波紋管)比這要高、達到190℃。

　　2. 6. 口模段溫度：190℃～210℃，視產(chǎn)品擠出時表面光亮度與擠出壓力大小而定。一般來說，升高口模的溫度，能適當(dāng)提高產(chǎn)品的表面的光亮度，也能一定程度地降低擠出機的內(nèi)部壓力，擠出機內(nèi)部壓力降低，摩擦剪切力自然就降低了，換句話說，適當(dāng)增加口模溫度，可以少量降低擠出機的內(nèi)部的摩擦剪切熱的產(chǎn)生(當(dāng)內(nèi)部摩擦剪切熱過大的時候)，反之亦然。我公司從事PVC擠出生產(chǎn)已經(jīng)20來年了，當(dāng)中已經(jīng)有了一些經(jīng)驗豐富的擠出操作主機手，大部分已經(jīng)知道通過口模具的溫度調(diào)節(jié)來滿足制品需要的生產(chǎn)工藝。

　　三、工藝溫度的優(yōu)化機理

　　根據(jù)各個加熱段具體職能，用錐形雙螺桿擠出機進行PVC-U擠出生產(chǎn)，其整個過程大致可分為加溫、恒溫、保溫等三個區(qū)域。加溫與恒溫主要在擠出機內(nèi)，以排氣孔為界，劃分為兩個相對獨立又相互關(guān)聯(lián)的部分，保溫區(qū)過程由合流芯、擠出模體及擠出口模等部分構(gòu)成。

　　在這里大家首先應(yīng)清楚PVC-U擠出過程中有兩種熱源，一種是電加熱器提供的外熱，一種是由雙螺桿對PVC-U物料進行剪切、壓延和摩擦作用，以及PVC-U自身分之間的摩擦作用所產(chǎn)生的內(nèi)熱。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。沒有內(nèi)熱存在的擠出機頭、口模部分的溫度一般都容易控制(部分參數(shù)設(shè)計超常規(guī)的擠出模具，也會產(chǎn)生內(nèi)熱);有內(nèi)熱存在，剪切作用較強，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，相對亦比較穩(wěn)定，也較易控制。剪切相對比較薄弱，主要依賴外加熱，但外加熱難以滿足物料塑化需求的給料段(外加熱功率配置較低的擠出機尤為突出);剪切熱已超越物料塑化需求的計量段往往也不受溫控裝置的控制。因此在整個擠出過程的溫度控制中，給料段、計量段是溫度控制的重點和難點。擠出控制主體是物料溫度，而不是螺筒和模具的溫度。設(shè)定溫度僅是手段，而顯示溫度在不同工況條件下，和物料溫度又有不同的對應(yīng)(給料段物料溫度低于顯示溫度，計量段物料溫度高于顯示溫度)關(guān)系，加上熱電偶安裝位置的關(guān)系，顯示溫度僅能部分反映物料溫度，只是設(shè)定溫度的依據(jù)和基準(zhǔn)。下面具體說下各段的溫度設(shè)置機理與重點。

　　四、超負(fù)荷擠出、溫度不受控狀態(tài)與對策

　　上述新思路是有前提的，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。若不適當(dāng)?shù)靥岣邤D出效率時，亦會發(fā)生給料段所供熱量難以滿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，物料至排氣孔未能良好塑化，仍有部分粉料，被真空從排氣孔抽走;這時候大部分的操作人員會提高后段的溫度來彌補，壓縮段和溶融段的危害還不大，主要危害在計量段，計量段總熱量本來就超越熔體恒溫所需熱量的需求，是因為擠出速度的增加帶來計量段剪切摩擦熱的大量增加而造成，使顯示溫度不受控，往往會高于設(shè)定溫度，導(dǎo)致擠出制品局部過熱、分解。這種現(xiàn)象隨擠出效率提高的幅度而變化，擠出效率提的越高，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。給料段螺桿剪切熱或外加熱功率配置偏低的擠出機，此現(xiàn)象尤為突出。

　　當(dāng)顯示溫度不受設(shè)定溫度控制時，所謂工藝優(yōu)化是難以取得實效的。上述現(xiàn)象是擠出機所供熱量與物料塑化所需熱量失衡的表征。供料段設(shè)定溫度與顯示溫度的溫差大小，是外加熱或剪切熱欠缺程度的標(biāo)志，計量段設(shè)定溫度與顯示溫度溫差大小，是剪切熱過剩程度的標(biāo)志。目前我國生產(chǎn)的擠出機在給料段熱量匹配上，分別采取了兩項措施：一是提高加熱圈功率，如6 5/132型錐形雙螺桿擠出機給料段功率配置已達9 kW;二是改革螺桿螺紋結(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。擠出機給料段熱量供給欠缺現(xiàn)象已比過去明顯改觀。但計量段剪切熱過剩，依然制約著擠出效率的提高。

　　在這個問題上我們也進行了專門的研究，現(xiàn)在我們的所有擠出機使用雙螺桿都是特殊定做的，其參數(shù)都是經(jīng)過調(diào)整，適當(dāng)增加了計量段螺菱與螺菱之間的間隙，以適應(yīng)我們的超高速擠出的。剪切熱除受螺桿結(jié)構(gòu)的制約外，還直接受給料速度與擠出速度比的影響。當(dāng)降低計量段設(shè)定溫度，加熱圈已停止加熱，冷卻裝置不停頓工作，顯示溫度控制無效時，可根據(jù)需要，依照如下程序，采取相應(yīng)措施，以有效降低計量段顯示溫度：

　　五、設(shè)備、電器等故障狀態(tài)與對策

　　在擠出生產(chǎn)的整個過程中，除了正確設(shè)定溫度外，關(guān)鍵在于對顯示溫度(熔體溫度)進行有效控制。除擠出機超負(fù)荷運行外，當(dāng)設(shè)備、電器等發(fā)生故障時，顯示溫度亦會處于不受控狀態(tài)，直接帶來熔體溫度的變化。