擠壓工藝控制要點(diǎn)
1、溫度
要正確的控制擠壓溫度,必須先了解熱塑性塑料的溫度與物理性質(zhì)的關(guān)系,從而了解高分子的運(yùn)動規(guī)律。通常擠壓溫度的控制是機(jī)身溫度由加料段到擠出段逐漸升高,物料由玻璃態(tài)逐漸變成粘液態(tài)到機(jī)頭溫度一般都控制在流動溫度和分解溫度之間(溫度一般是160~180°C)。口模定型處略比機(jī)頭溫度低一些,具體溫度的控制要根據(jù)各臺擠壓機(jī)的特點(diǎn)、塑料的配方、粒料的加工特性、以及制品的質(zhì)量情況來決定,不能一概而論。所以實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)還是很重要的,操作中還必須注意以下幾點(diǎn):
(1)儀表溫度與實(shí)際溫度的差別(最大為10°C);
(2)測量點(diǎn)是否選擇恰當(dāng)(水銀溫度計(jì)插入的深度與配合是否緊密);
(3)熔融塑料的溫度與機(jī)頭壁的溫差(根據(jù)實(shí)測相差2~4°C)。
2、壓力
圖8-28表示熔融塑料在擠壓過程中通過機(jī)頭時(shí)的壓力變化情況,采用Φ150毫米的擠壓機(jī)測定,測壓點(diǎn)是直接將測壓設(shè)備安置在機(jī)頭熔融塑料處。從圖中看出,開始加料五分鐘后,料還沒到達(dá)機(jī)頭的測量環(huán),此時(shí)壓力急速上升,到六分鐘時(shí)達(dá)到180公斤/厘米² ,這可以認(rèn)為是通過過濾板時(shí)的阻力。待物料經(jīng)過過濾板后,壓力稍有下降。當(dāng)物料進(jìn)入口模時(shí),壓力又上升,直到十七分鐘物料走出口模時(shí),壓力上升到125公斤/厘米²。再經(jīng)過七分鐘后,壓力則下降到120公斤/毫米²,開始正常出料。圖上A點(diǎn)為料流經(jīng)過過濾板時(shí)的壓力,B點(diǎn)為料流經(jīng)過口模時(shí)的壓力,因此,可以認(rèn)為構(gòu)成機(jī)頭的阻力,主要是過濾板和口模。從表8-1中同樣可以看出口模的成型長度對制品的產(chǎn)、質(zhì)量的影響是很大的,機(jī)頭壓力大,對產(chǎn)品的致實(shí)程度是有好處的,特別在成型硬聚氯乙稀棒材時(shí),更為顯著。如果機(jī)頭壓力不夠大,硬棒就有空心現(xiàn)象,但機(jī)頭壓力過大,也會影響產(chǎn)量,尤其是大型擠壓機(jī),由于螺槽深度大,阻力也會相應(yīng)的較大,且阻力對產(chǎn)量的影響較明顯。
在擠壓過程中,由停車再開車時(shí),要注意機(jī)頭的溫度(特別在過濾板處溫度)。如果料溫過低,就會引起壓力突然升高而造成損壞。
3、螺桿轉(zhuǎn)速
螺桿轉(zhuǎn)速與產(chǎn)量有直接的關(guān)系,轉(zhuǎn)速增加,產(chǎn)量也顯著提高。轉(zhuǎn)速增加,功率消耗也顯著地提高。
為了提高產(chǎn)量,采用較高的轉(zhuǎn)速是比較有利的。但是,對硬質(zhì)聚氯乙稀制品的質(zhì)量究竟有什么影響呢?很顯然,螺桿轉(zhuǎn)速的升高,必然會使物料在螺桿中得到更多的剪切作用,這時(shí),混合及塑化是有利的。因?yàn)樵跀D出段剪切速率隨著轉(zhuǎn)速的提高,剪切速率增大,物料的粘度下降,有利于物料的均化。同時(shí),由于塑化良好,使分子間作用力增大,機(jī)械強(qiáng)度有所提高。實(shí)踐證明,在較高轉(zhuǎn)速(10RIM)下生產(chǎn)的硬聚氯乙烯管其抗沖擊、抗彎曲、抗拉等機(jī)械性能均比低轉(zhuǎn)速(5RPM)的硬管好。同時(shí)管子通過分離器以后的并縫線也由于塑化良好而并合得更好,故管子的爆破壓力可以提高,壓扁試驗(yàn)也完全符合部頒標(biāo)準(zhǔn)。
螺桿轉(zhuǎn)速提高后,牽引速度也要相應(yīng)地提高,于是通過冷卻槽的時(shí)間變短。假定冷卻槽長度不變,管子的冷卻程度就比較差,而使管溫升高,管子容易彎曲,因此,必須在工藝上小心控制。
另一方面,由于螺桿轉(zhuǎn)速的提高,物料在螺桿內(nèi)的停留時(shí)間較短了,由于過高的摩擦熱,生產(chǎn)出的硬聚氯乙烯管內(nèi)表面比較毛糙。如將螺桿轉(zhuǎn)速降低,則硬管內(nèi)表面就比較光滑。當(dāng)雷諾數(shù)R<5×10時(shí),高轉(zhuǎn)速(10轉(zhuǎn)/分)生產(chǎn)的硬管,其摩擦系數(shù)λ比低轉(zhuǎn)速(5轉(zhuǎn)/分)生產(chǎn)的硬管平均大14%。當(dāng)雷諾準(zhǔn)數(shù)R >5×10 時(shí),高轉(zhuǎn)速生產(chǎn)的硬管的摩擦系數(shù)λ比低轉(zhuǎn)速生產(chǎn)的硬管平均大42%。毛糙的內(nèi)壁管對用戶來講是不歡迎的,因?yàn)樵谕瑯拥膲毫ο拢髁烤鸵鄳?yīng)減少。如何適當(dāng)?shù)剡x定轉(zhuǎn)速,操作者必須根據(jù)產(chǎn)品的外觀、物理機(jī)械性能及產(chǎn)量的要求全面考慮。
4、螺桿的冷卻
在螺桿轉(zhuǎn)速高的情況下,螺桿內(nèi)就更需進(jìn)行冷卻,尤其在大型擠壓機(jī)的工藝操作中,為了減少摩擦熱,得到光滑的優(yōu)質(zhì)制品,螺桿內(nèi)常用水冷卻。但螺桿通水冷卻后,螺桿根徑處的溫度小于機(jī)筒內(nèi)壁溫度,從而使螺槽內(nèi)沿槽的深度方向物料之粘度不同,這樣,就會顯著地減少擠出產(chǎn)量。
5、牽引速度
聚氯乙烯制品在擠出過程中,物料由口模經(jīng)定型套至冷卻槽,溫度從160°C以上的粘流態(tài)冷卻為玻璃態(tài),必然要經(jīng)過高彈態(tài),在牽引力的作用下,分子就發(fā)生定向作用。其結(jié)果就必然影響制品的性能。
牽引速度應(yīng)與制品的擠出線速度相當(dāng)。因此牽引速度與制品的擠出線速度之比可表示為拉伸力的大小,其比值大于1,制品的壁厚減小,制品受到拉伸力小,此外,溫度對拉伸程度也有影響,如果冷卻槽長度不變,冷卻水溫度不變,牽引速度增加,則制品經(jīng)過冷卻槽的時(shí)間就減小,制品溫度就升高。顯然,溫度升高,定向程度減小。牽引速度越大,管壁越薄,其長度方向的收縮率也越大。正是由于這個(gè)原因,一般管材的長向收縮率較徑向收縮率大。