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摘要：當今，以彩印包裝塑料擠出復合薄膜為主的生產(chǎn)廠家，要想盡量節(jié)約生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品質量，有效充分發(fā)揮塑料擠出設備的性能，必須要掌握擠出工藝的關鍵要素。　　關鍵詞：節(jié)約生產(chǎn)成本 提高產(chǎn)品質量 掌握關鍵要素　　每一個塑料產(chǎn)品生產(chǎn)加工企業(yè)，尤其以彩印塑料擠出復合包裝薄膜生產(chǎn)為主的塑料廠家，每一位高級技術管理人員，必須要非常了解自己企業(yè)所生產(chǎn)的產(chǎn)品原料特性，加工工藝，擠出設備的性能，產(chǎn)品質量的控制，生產(chǎn)率的提高，生產(chǎn)成本的降低等一些相關重要因素，但是，在這眾多因素中，有一點是最重要的。即；擠出生產(chǎn)工藝中九大重要要素。這點是每個擠出復合塑料生產(chǎn)廠家，各級技術管理人員必須牢牢掌握的。對于這點，我們通過多年來的摸索研究，終于在擠出生產(chǎn)工藝中掌握了一些淺薄的知識，拋磚引玉，供大家參考。一、充分了解擠出機螺桿的設計要求　　每個擠出復合薄膜生產(chǎn)廠家，在使用自己的擠出機時，首先要充分了解螺桿所有的重要相關要數(shù)。我們知道擠出機的螺桿設計是非常重要的，即使購入一個新型螺桿，也要確信所購入的擠出機螺桿設計，是否符合你想要的形狀、功能、材質及可高速運行所需的螺桿。比如 ，只需購一臺用于擠出涂膜的擠出PE螺桿，就應該知道它的材料、熱處理、螺紋和走向及螺桿必須完成的一些功能，例如，連續(xù)加入樹脂，均勻溶體樹脂，穩(wěn)定注入液體均相混合樹脂等和工作周期，物料量、丸料幾何形狀、背壓及螺桿幾何形狀。就必須要有一組顯示所用的螺桿功能的各種數(shù)據(jù)和參數(shù)。因為，在當今計算機世界里，模擬技術很容易并應該對所有螺桿進行模擬，除非能夠得到適用于實際情況的同一材料的相關數(shù)據(jù)。　　因為每根螺桿磨損與螺桿設計的問題有關，一個遭磨損的螺桿并不一定是一個不好的螺桿，有時磨損甚至對筒內(nèi)混合料有利，或者是在有壓力峰時有利于增加產(chǎn)量，這對確定磨損的位置以及原因是有利的。但是，實際需要的是證明磨損在制造麻煩，這對一個給定的輸入界面而言，可能意味著需要更高的熔體溫度?！　⊥瑫r，我們一定要掌握當今螺桿設計的發(fā)展情況，因為目前受到擠出生產(chǎn)廠家最受歡迎的是通用螺桿，這對每個廠家在生產(chǎn)幾種原材料時，可通用。但必須要掌握、了解這種通用螺桿的設計是一種螺紋壓縮螺桿，有一個加料段，一個壓縮段和一個計量段，各自分別占螺紋總長度的50%、25%和25%。螺桿的螺紋間距等于其直徑，螺桿的螺紋齒寬度等于其直徑的1/10。壓縮段的錐度加工是漸開式，產(chǎn)生壓縮比可以2：1到3；1，計算方法是用加料段的螺紋深度除以計量段的螺紋深度。螺桿的螺紋長度，與螺桿直徑徑比即L/D比率為16：1~24：1。　　這種敘述中沒有加料深度和計量深度，沒有這些深度，壓縮比就毫無意義。從不同的擠出機生產(chǎn)廠家提供的螺桿加料深度范圍介于6mm和10mm的螺桿中很容易看出螺桿是60mm、20:1、L/D、GP（通用螺桿）。這些深度值影響物料的填充和輸送，螺桿腔內(nèi)現(xiàn)有塑料的數(shù)量，物料通過量，剪斷比率以及總體熔體質量。無論所用的螺桿的確切深度，長度，螺紋齒的寬度如何，通過用螺桿還是為工業(yè)帶來了有效價值。關鍵是這種擠出機使用的通用螺桿，兩個彈性特征為其以后的應用樹立了方向。特征一是在不破壞聚合物性能的情況下，螺桿設計的功能，可按各種周期和物料量處理各種樹脂，特征二即為通用螺桿設計的制造是最便宜的螺桿設計?！　D出塑料的基本原理———每根螺桿的筒體中轉動并把塑料向前推動。螺桿實際上是一個斜面或者斜坡，纏繞在中心層上。其目的是增加壓力,以便克服較大的阻力，因為，對每個擠出機而言，有了阻力就需要克服。固體顆粒對筒壁的磨擦力在螺桿轉動前幾圈時，它們之間的相互摩擦力，螺桿并不是以軸向運動的，雖然在圓周附近它可能轉向快速轉動，但是螺桿上的軸向力被平衡了。擠出機中的單螺桿都是右旋螺紋，從后面看，它有反向轉動，因為它們要盡力向后旋出筒體，這樣可給料筒中塑料熔體施加個很大的向前推力，同時，也給一個物體施加一個相同方向推力，這種力量最終是落在進料口后面的止推軸承上。二、工藝操作穩(wěn)定性　　對于各塑料生產(chǎn)廠家的常規(guī)擠出機來說，通常使用中會存在下列問題：1、工藝條件控制不當，以及電機負荷脈動等會引起擠出物溫度和壓力的波動，影響擠出產(chǎn)品質量。2、隨著擠出壓力的增大，逆流量和漏流量必然增加，使得整個擠出流率下降，同時螺桿推動物料時，所消耗功率大，對物料的剪切力就大，而能量消耗也就增大。3、在對聚合物進行共混改性時，為了使擠出物有均的溫度和壓力分布，必然要求增加計量段的長度，但這會增加螺桿加工難度和成本，而且使物料停留時間增長，不利于熱敏性物料的加工。如何解決這個問題，我們通過對本公司進口設備的大型擠出機結構進行分析，認為最好采用一個高溫熔體齒輪泵，這個齒輪泵的目的，主要是讓聚合物的熔體塑化段與計量分離開來，獨立的向機頭輸送熔體。這種泵實際上是一種正位移送裝置，其出口壓力不受入口壓力變化影響，容積效率和能量效率很高。它即能滿足設備的可操作穩(wěn)定性，進而提高制品質量的要求，又能滿足高效率，低能耗要求?！　⊥瑫r擠出機上所配備的熔體泵，它所具有最大特性就是，有穩(wěn)定的擠出壓力，可提高產(chǎn)量、降低磨損、增加生產(chǎn)線的柔性，降低熔體溫度，減少能耗。作為有條件的塑料擠出制品廠家在本企業(yè)的擠出機上，可適當考慮。三、加熱要素　　我們知道，可擠出的塑料是熱塑料，它在加熱時熔化，并在冷卻時再次凝固。熔體塑料的熱量，主要是進料的預熱和筒體/模具加熱器起的作用。但電機也能輸入能量———電機能克服粘稠熔體的阻力，轉動螺桿時生成于筒體內(nèi)磨擦熱量是所有塑料最重要的熱源。對于所有其它的操作，應該知道機筒體加熱器不足。在操作中主要的熱源，后筒體溫度可能依然最重要，因為，它影響齒合或者進料中的固體物料輸送速度，而模頭和模具溫度通常應該是熔體溫度或者接近于這一溫度。因此，我們要牢記在擠出塑料時，熱塑性塑料的熱降解量與其受熱時間成正比。一般在塑料擠出成型中，為了提高擠出制品的內(nèi)在質量，應盡量防止熔體產(chǎn)生的熱降解，即應避免熔體在模頭中停留時間過長。四、進料區(qū)要素　　大家都知道，每臺擠出機的輸入進料比給料區(qū)中的筒體和螺桿表面溫度低，然而給料區(qū)中的筒體表面，幾乎總是在塑料熔化范圍之上，它通過與進料顆粒接觸的冷卻，使熱量由熱前端向后傳遞的熱量以及可控制加熱而保持，甚至當前端熱量由粘性磨擦，保持并且不需要筒體熱量輸入時，這時需要開后加熱器。尤其是一般槽型進料筒，專用于低壓聚乙烯，為了使一臺單螺桿擠出機光滑筒體進料區(qū)的固本顆粒輸送量到達最大，塑料粒料應該在筒體上并滑到螺桿上。如果這些料粘在螺桿根部，沒什么東西把它拉下來，通道體積和固體入口量就減少。多數(shù)塑料很自然在根部滑動，因此，它們在進入時是冷的，而且磨擦力還沒有把根部加熱到和筒壁一樣熱，例如，高度塑化PVC和某些最終使用中想要的有粘附特性的聚烯烴共聚物?！　τ跈C筒體、塑料粘附在筒體內(nèi)，以便它被除掉并被螺桿的螺紋向前推動。這時顆粒和筒壁之間應該有一個高的磨擦系數(shù)，而磨擦系數(shù)返過來也受后筒體溫度的強烈影響。如果料粒不粘附，只是就地轉動而不向前推動，這就是光滑的進料不好的原因。　　表面磨擦并非是影響進料的唯一因素。很多顆粒始終都不接觸筒體體或螺桿根部，因此在筒體內(nèi)部必須有磨擦和機械與粘度連鎖。一些機筒中帶槽的當然是另一種情況。槽在進料區(qū)內(nèi)與筒體其余部分是熱絕緣的，并還是深度水冷卻的。螺紋把顆粒推入槽內(nèi)，并在一個相當?shù)木嚯x內(nèi)形成一個很高的壓力，這就增加了相同輸出較低螺桿轉速的咬合允量，從而使前端產(chǎn)生磨擦熱量減少，熔體溫度更低。這就可能意味著，冷卻限制流出的膜生產(chǎn)線中流速加快。因此，料筒中開槽特別適合于聚乙烯。五、螺桿末端的壓力要素　　螺桿末端壓力在擠出中非常重要，這個壓力反映了螺桿下游所有物體的阻力，過濾網(wǎng)和適配器輸送管，以及模具自身。它不但依靠于這些組件的幾何圖形，還依賴于系統(tǒng)中的溫度，這反過來又影響樹脂粘度和移動速度。它雖然不會依賴于螺桿設計，但它影響溫度粘度和通過量時除外。就安全要素來說，每臺擠出機的溫度測量是非常重要的，如果它太高，模頭和模具可能崩裂傷害到操作人員和整個擠出機。但壓力對機筒內(nèi)的攪拌是有利的，尤其在螺桿的計量度。但是壓力太大就意味著電機要輸出大的能量，因而造成樹脂熔體溫度過高，但可以規(guī)定壓力極限。六、模頭內(nèi)融體塑料停留時　　所有的擠出塑料，它們在擠出時熔體在到達機頭后，在機頭中的停留時間是塑料是模頭設計中的一重要因素。在擠出過程中，塑料料流的停留時間應控制在松馳時間和熱穩(wěn)定時間之內(nèi)，停留時間有太短，則模頭膨脹比較大，擠出的制品就會有較大的殘余應力，如果停留時間過長，則物料會因為受熱而產(chǎn)生熱降解影響擠出塑料制品的質量。七、擠出主電機與機筒體相連關系　　所有的擠出機，它的主電機與機筒體是對立的，而機筒機與主電機也是對立的。為什么機筒的控制效果，并非總是和期望的一樣，特別是溫度測量區(qū)內(nèi)。如果對機筒體加熱，料筒壁處的材料層粘度變小，主電機在這個更加光滑的機筒運行時需要的能量就更少。這時電機電流下降，相反，如果筒體冷卻，料筒壁處的熔體粘度增大，電機必須更加增力轉動，這時電流也增加?！　∵@時，通過料筒時除去的一些熱量又被主電機送回。通常料筒體調節(jié)器的確對熔體產(chǎn)生效果，這就是我們所期望的。但是任何地方的效果都沒有區(qū)域變量大，這時最好方法就是通過測量熔體溫度來真正了解發(fā)生的各種情況，以便更好采取對策。八、高質量的傳感器　　塑料擠出實際上是種“黑盒”工藝，因為我們無法看清擠出機運轉時內(nèi)部情況，這只得依賴于各種儀表。因為我們還需要確信所有的傳感器工作是否正常，所有的傳出器調校正確。因此，必須了解到監(jiān)測儀的所有工藝變量。例，A：熔體壓力，典型值為100批次/s；B：浸入探頭每1s-10s或紅外感應儀僅1M-10MS測得的熔體溫度，C：進料口溫度；D：模具溫度（1-30個或系數(shù)傳感器，依模具而定）。E：以千瓦（KW）表示的加熱器功率，F(xiàn)：冷卻功率，若是氣冷測量為風機轉速（MP），若是水冷測量則為水溫增量或流速，G：螺桿速度，H：以安培表示的電機負荷，I：線速度。　　其它工藝變量可能通過上游機構，如干燥器、混合器，輸送管及進料機構和下游的齒輪泵，過濾網(wǎng)變換器等。九、擠出操作工的培訓　　對每一位剛接觸塑料擠出工藝的操作人員，在進入生產(chǎn)車間應該接受擠出的材料特性和塑料機械特性課程特別培訓，如工藝控制、螺桿、模具的結構設計及作用，機械操作，擠出產(chǎn)品質量的控制等課目培訓?！　【C上所述，擠出塑料生產(chǎn)中的九大要素是筆者長期以來從事塑料擠出工藝領域方面，通過不斷的實踐和實際操作探索整理得出的，上述粗淺的認識，不妥之處，望同行專家給予指正。   作者： 張小偉 葉 紅   來 自： 蕪湖市天華塑業(yè)有限責任公司