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目前高速擠出已經(jīng)成為塑料異型材行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。所謂高速擠出,即擠出機(jī)在確保擠出制品質(zhì)量的前提下,以盡量高的速度進(jìn)行生產(chǎn)的過程。所謂“高速”是相對(duì)而言的,在不同的歷史時(shí)期與技術(shù)水平條件下有不同量化標(biāo)準(zhǔn)。在90年代初,當(dāng)國(guó)內(nèi)大多數(shù)廠家擠出速度為1.2~1.9m/min時(shí),達(dá)到擠出速度為2.3~2.7m/min,就可稱為高速擠出;在90年代末,國(guó)內(nèi)大多數(shù)廠家擠出速度已實(shí)現(xiàn)2.3~2.7m/min時(shí),達(dá)到擠出速度為2.9~3.6m/min,才可稱為高速擠出;但擠出速度為2.9~3.6m/min在歐洲則算不上高速。截至目前,國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的擠出機(jī)和模具與歐洲生產(chǎn)的擠出機(jī)和模具在擠出速度上還有一定的差距。即使使用進(jìn)口擠出機(jī)和模具,在國(guó)外生產(chǎn)與國(guó)內(nèi)生產(chǎn),擠出速度也有很大的不同。說明擠出速度不僅與擠出機(jī)和模具的性能有關(guān),也和擠出工藝與配方有關(guān)。擠出機(jī)、模具、工藝、配方是在確保制品質(zhì)量的前提下,實(shí)現(xiàn)高速擠出的四大要素。其中擠出機(jī)、模具為固定因素,是實(shí)現(xiàn)高速擠出的基礎(chǔ)和前提條件,工藝和配方為變動(dòng)因素,是實(shí)現(xiàn)高速擠出的手段和保證。四者相輔相成,缺一不可。
擠出機(jī)和模具性能分析
在擠出機(jī)的各項(xiàng)工藝參數(shù)中,擠出速度是描述擠出效率的基本概念。對(duì)于擠出機(jī)、口模和定型模而言,又分別具有不同的含義。對(duì)于擠出機(jī),是指物料在擠出機(jī)有限的行程內(nèi),在外加熱、螺桿旋轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生的摩擦熱和剪切熱,以及螺筒與螺桿調(diào)溫裝置提供的熱源作用下由玻璃態(tài),經(jīng)歷高彈態(tài)均勻轉(zhuǎn)化為熔融態(tài)的速度。其不僅與螺桿轉(zhuǎn)速有關(guān),而且與加料與螺桿轉(zhuǎn)速比有關(guān),同時(shí)受螺桿錐度、長(zhǎng)徑比、螺紋頭數(shù)、導(dǎo)程、寬度、深度等因素的影響和制約;對(duì)于口模具,是指物料經(jīng)口模模唇、分流錐、壓縮段和定型段的作用下,均勻分配到型坯各個(gè)截面穩(wěn)定擠出成型的速度;對(duì)于定型模,是指物料通過定型模,在真空吸附和冷卻水冷卻作用下,均勻轉(zhuǎn)化為玻璃態(tài)的速度。要實(shí)現(xiàn)高速擠出,首先是三者之間的配置一定要相互配套。否則“大馬拉小車”即大規(guī)格、高效擠出機(jī)擠出規(guī)格、形狀簡(jiǎn)單的輔助型材,即使擠出速度再高。但螺桿轉(zhuǎn)速并不高,或者“小馬拉大車”即小規(guī)格、一般擠出機(jī)擠出大規(guī)格、形狀復(fù)雜的主型材,即使螺桿轉(zhuǎn)速再高,擠出速度也不高。這都談不上是高速擠出。同時(shí)三者之間的工藝一定要相互協(xié)調(diào),充分發(fā)揮出最佳組合作用。任何一個(gè)環(huán)節(jié)的影響,高速擠出都難以實(shí)現(xiàn)。
近幾年塑料異型材采用的錐形雙螺桿擠出機(jī)裝備技術(shù)水平發(fā)展很快。其變化主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:①擠出機(jī)螺筒一二段加熱圈功率比過去成倍增加,為送料段與壓縮段物料的快速升溫熔融提供了條件;②擠出機(jī)螺桿已開始向超錐度方向發(fā)展,使送料段與壓縮段螺桿剪切加熱面有所增加,熔融段和計(jì)量段螺桿剪切加熱面有所減少;③螺桿的頭數(shù),寬度和深度依據(jù)物料在擠出機(jī)內(nèi)的各個(gè)階段的塑化形態(tài)進(jìn)行了相應(yīng)調(diào)整,使物料在前兩段的壓縮比增加,在后兩段的壓縮比減少。②③兩條的改進(jìn),既方便了物料在前兩段的升溫、排氣,又防止了物料在后兩段的過熱分解;④現(xiàn)生產(chǎn)的擠出機(jī)螺桿冷卻大都采用了外冷卻裝置,外冷卻裝置比內(nèi)冷卻裝置冷卻換熱效率高;⑤一些廠家生產(chǎn)的擠出機(jī)螺桿在壓縮段和計(jì)量段設(shè)置了混煉槽,延伸了物料在擠出機(jī)內(nèi)的停留時(shí)間,物料的排氣和塑化效果有所提高。
同擠出機(jī)一樣,近幾年國(guó)產(chǎn)擠出模具也已開始向高速方向發(fā)展。為了在高速擠出狀態(tài),確保型坯和型材的成型和定型穩(wěn)定,高速模具與傳統(tǒng)模具相比,特點(diǎn)是:①擠出模的定型段延長(zhǎng),并由單腔供料改為多腔供料。建立了足夠的壁壓,減少了物料的相互干擾,保證了型坯擠出時(shí)的熱定型時(shí)間,提高了成型的穩(wěn)定性;②早期的擠出定型裝置均為三段或兩段干式定型裝置。冷卻水在換熱時(shí),不能直接與型坯接觸,換熱效率比較低。同時(shí),由于型坯冷卻定型是一個(gè)逐漸收縮的過程,干式定型模型腔尺寸很難滿足型坯外形變化的要求。不是出現(xiàn)牽引阻力大,就是型坯與定型模有縫隙,定型質(zhì)量比較差。高速模具均采用干、濕混合式定型裝置。其中干式定型裝置為一段式,軸向長(zhǎng)度比原干式定型裝置短;濕式定型部分分為侵浴式、噴淋式、翻滾式、真空渦流式等結(jié)構(gòu)形式,總長(zhǎng)度可達(dá)6~8米,且每段濕式定型裝置內(nèi),安裝有浮動(dòng)式定型塊。使型坯經(jīng)過干式定型裝置初步定型轉(zhuǎn)化為高彈態(tài)后,進(jìn)入直接與水接觸的濕式定型裝置,一邊冷卻一邊繼續(xù)定型。這樣,不僅減少了阻力,提高了冷卻效果和定型精度,且型坯定型后,內(nèi)應(yīng)力也有所降低。③高速模具用的冷卻水一般都要求經(jīng)冷凍裝置強(qiáng)制冷卻,水溫較低,換熱效果好。
由于擠出機(jī)②③兩條和模具的改進(jìn),使物料在擠出機(jī)內(nèi)的送料阻力和壁壓有所增加。因此擠出配方,特別是工藝也應(yīng)隨之變化,才能互相適應(yīng)。否則在高速擠出條件下,要生產(chǎn)高質(zhì)量型材制品是不可能的..