配混料中應(yīng)注意的問題

1、配混料中應(yīng)注意的問題PVC樹脂在加工中要加入各種助劑以改善PVC的性能，以適應(yīng)加工和制品性能的需要。生產(chǎn)塑料門窗型材時(shí)一般要加入：熱穩(wěn)定劑、加工改性劑、沖擊改性劑、潤(rùn)滑劑、光穩(wěn)定劑、填充劑和色料等。雖然助劑的加入量是PVC樹脂的0.1%到10%,但它們各自所起的作用是十分重要的，可以說缺一不可，而且加入量的變化對(duì)加工和最終產(chǎn)品的性能影響很大。 因此，不僅配料中要稱量準(zhǔn)確而且混料過程中要混合均勻，達(dá)到物料的一致性。物料的配制PVC物料的配制過程主要包括配料、熱混、冷混、輸送、貯藏。其方法有人工配料、人工運(yùn)輸?shù)男∫?guī)模生產(chǎn)方式和自動(dòng)配料、自動(dòng)輸送的大規(guī)模生產(chǎn)方式。 近幾年，我國(guó)硬PVC異型材擠出行業(yè)

2、進(jìn)入了高速發(fā)展期，企業(yè)的規(guī)模不斷擴(kuò)大，年產(chǎn)在萬噸的企業(yè)，如采用人工配料的物料處理方法已不能滿足大批量生產(chǎn)的需要，物料處理自動(dòng)化已成普遍使用的方 式。物料處理的自動(dòng)化方式一般適合生產(chǎn)能力在5 0 0 0噸以上的型材生產(chǎn)專業(yè)廠，其勞動(dòng)強(qiáng)度低，生產(chǎn)環(huán)境好，可避免人為的誤差，但是投資大，系統(tǒng)維護(hù)費(fèi)用高，系統(tǒng)清理困難， 不適合配方的頻繁變動(dòng)， 尤其是色彩的變化。 生產(chǎn)能力4000噸以下的企業(yè)多采用人工配 料、運(yùn)輸、混料的方式。人工配料最大的問題是勞動(dòng)強(qiáng)度高，配料、混合中形成粉塵污染， 但投資小，生產(chǎn)靈活。物料處理的自動(dòng)化是指以電腦控制的自動(dòng)配料系統(tǒng)為核心，輔以氣力輸送，再與熱、冷混合機(jī)相組合構(gòu)成一套完整

3、的PVC配料、混料生產(chǎn)線。這項(xiàng)技術(shù)從20世紀(jì)80年代中期引入我國(guó)，并在一些有一定規(guī)模的大企業(yè)中應(yīng)用。這種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于配料精度高、生產(chǎn)效率高、污染少，能滿足大批量擠出生產(chǎn)的需要。目前我國(guó)已有一些工廠能生產(chǎn)這種電腦控制的自動(dòng)配料系統(tǒng)。配料是混料的前道工序。 配料的關(guān)鍵就是一個(gè)“準(zhǔn)”字。在塑料門窗型材生產(chǎn)的大型現(xiàn)代企業(yè)中，配料大都采用了電腦控制的多組分自動(dòng)稱量計(jì)量系統(tǒng)。比較廣泛采用的是稱重計(jì)量方式，根據(jù)不同的稱重方法，又可分為分批次累加計(jì)重、失重式計(jì)重和流動(dòng)過程物料的連 續(xù)計(jì)重三種。而分批次累加計(jì)重方式與混合工藝中要求的分批次加料混合的工作方式非常諧 調(diào)，最適合PVC的配混， 所以在PVC型材生產(chǎn)

4、中采用的較多。分批次累加計(jì)重的原理示意圖見圖1。圖1自動(dòng)分批次累加計(jì)重的原理示意圖1-料斗2-電動(dòng)螺桿加料器3-氣動(dòng)閥門4-稱重料斗5-質(zhì)量傳感器6-計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)7-高速捏合機(jī)自動(dòng)稱重控制器包括稱重料斗、質(zhì)量傳感器和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，它是本系統(tǒng)的核心， 其主要功能有：將傳感器的電信號(hào)還原為質(zhì)量數(shù)值顯示在屏幕上輸入計(jì)算機(jī)中；根據(jù)所設(shè)定的參數(shù)要求對(duì)系統(tǒng)中的電機(jī)、閥門等進(jìn)行邏輯控制（控制每一種助劑的加入量）。接受其它部 分的控制信號(hào)達(dá)到聯(lián)動(dòng)，或者將自身的稱重?cái)?shù)據(jù)及時(shí)送到主控計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理。人工配料是中小型工廠使用的方法，由于配料工序是一個(gè)非常重要的生產(chǎn)環(huán)節(jié)，配料的準(zhǔn)確性直接關(guān)系到正常生產(chǎn)和產(chǎn)品的質(zhì)量

5、，各個(gè)工廠都根據(jù)自己的實(shí)際情況制定了相應(yīng)的操作工藝和質(zhì)量控制措施。人工配料工序應(yīng)注意：1、上崗前人員必須進(jìn)行培訓(xùn)，考核合格后才能上崗， 培訓(xùn)應(yīng)包括技能和職業(yè)道德的培訓(xùn)。人員應(yīng)保持相對(duì)穩(wěn)定。2、每次操作前必須認(rèn)真檢查計(jì)量器具的準(zhǔn)確度，定期進(jìn)行計(jì)量鑒定。3、做好操作前的準(zhǔn)備工作，包括各種助劑的開包、檢驗(yàn)、碼放整齊、盛裝袋的準(zhǔn)備以 及衛(wèi)生環(huán)保器具、使用工具的準(zhǔn)備。4、操作應(yīng)按所指定的程序和規(guī)程進(jìn)行。例如：采用幾個(gè)配料員， 每人負(fù)責(zé)13種助劑流水作業(yè)的方法，先稱哪種再稱哪種，稱量的精度都應(yīng)嚴(yán)格按操作規(guī)程執(zhí)行。5、操作過程中應(yīng)該精神集中，不得聊天或做其它事。6、嚴(yán)格配料質(zhì)量的檢驗(yàn)制度，應(yīng)有專人負(fù)責(zé)逐件進(jìn)

6、行檢驗(yàn)，不合格的一律不得送到混 料工序使用。一般是復(fù)核總重，即總重量應(yīng)在允許范圍內(nèi)。7、注意工作場(chǎng)地的衛(wèi)生、環(huán)境，通風(fēng)，照明條件。注意配料人員的身體健康。混料工序混料是將PVC樹脂與熱穩(wěn)定劑、改性劑、潤(rùn)滑劑、填充劑色料等助劑混合均一化的過程。使用的設(shè)備主要是高速捏合機(jī)、冷卻攪拌機(jī)。過程并不復(fù)雜，但混合的質(zhì)量直接影響正常生產(chǎn)和制品的質(zhì)量?；旌系倪^程是依靠機(jī)械力作用在物料上產(chǎn)生的相互之間的摩擦力、剪切力使物料細(xì)化、升溫，使一些助劑熔化，包覆在PVC樹脂表面PVC樹脂在剪切、摩 擦作用下細(xì)化，在溫度作用下表面呈現(xiàn)松軟、多孔狀，將助劑吸附在表面并達(dá)到均一化，溫度進(jìn)一步升高，顆粒表面熔化，顆粒的密度增大

7、。過程如圖2所示。圖2 PVC樹脂和助劑混合狀態(tài)示意圖1-PVC樹脂2、3-助劑混合的過程是在高速混合機(jī)中進(jìn)行的，高速旋轉(zhuǎn)的葉輪借助表面與物料的摩擦力和側(cè)面對(duì)物料的推力使物料沿葉輪切向運(yùn)動(dòng)。同時(shí)，由于離心力的作用，物料被拋向混合室內(nèi)壁， 并且沿壁面上升，升到一定高度后，由于重力的作用，又回落到葉輪中心，接著又被拋起， 如此往復(fù)。由于葉輪轉(zhuǎn)速很高，物料運(yùn)動(dòng)速度很快，快速運(yùn)動(dòng)著的粒子間相互碰撞、摩擦， 使得團(tuán)塊破碎，物料溫度相應(yīng)升高，同時(shí)迅速地進(jìn)行著交叉混合，這些作用促進(jìn)了組分的均勻分布和對(duì)已熔化成液態(tài)添加劑的吸收。高速混合機(jī)的效率較高， 所用時(shí)間遠(yuǎn)比Z型捏合機(jī)短， 通常一次混合時(shí)間只需810 分

8、鐘，物料溫度隨攪拌摩擦升高的很快，在810分鐘溫度升至12 014 0C, 般是通過控制物料溫度來控制混料時(shí)間，溫度控制在12 513 5C出料，將物料迅速放入冷卻攪拌機(jī)。物料進(jìn)人冷混機(jī)后，在緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)的攪拌槳作用下，可進(jìn)行徑向和部分軸向的混合，使接觸冷卻夾套的冷料與遠(yuǎn)離冷卻表面的熱料相混合，進(jìn)行有效的熱交換， 使物料的溫度降低。料溫降至4 5C以下時(shí)，即可由排料口出料。冷混機(jī)的容積一般應(yīng)為高混機(jī)的兩倍以上。這樣可保證混料工序的連續(xù)性，利于獲得均一的干混料。 干混料制備過程應(yīng)嚴(yán)格控制工藝參數(shù)。有的廠家往往僅注意原料的質(zhì)量、配 方，以及擠出成型加工過程的工藝控制，而對(duì)于混料制備工藝重視不夠。實(shí)際生

9、產(chǎn)中出現(xiàn)的許多產(chǎn)品質(zhì)量波動(dòng)，卻都因干混料制備工藝控制不嚴(yán)或不合理造成的?；旌瞎ば驊?yīng)注意以下問題：原料的準(zhǔn)備PVC樹脂應(yīng)有均勻的顆粒度，適當(dāng)?shù)南鄬?duì)分子質(zhì)量范圍，內(nèi)部應(yīng)多孔，質(zhì)量應(yīng)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)該使用疏松型樹脂。樹脂的含水量須符合生產(chǎn)要求，否則會(huì)加大在高速混合時(shí)排汽的難度。各種助劑，特別是鉛鹽穩(wěn)定劑和皂類穩(wěn)定劑，顆粒應(yīng)極細(xì)，有效成分的含量應(yīng)穩(wěn)定并合 乎一級(jí)品的標(biāo)準(zhǔn)。助劑的含水量要低，否則應(yīng)預(yù)先干燥處理。高速混合機(jī)加料量的確定高速混合機(jī)的加料量應(yīng)能在保證混合溫度的前提下，盡量提高生產(chǎn)效率。物料的體積為混合器空容積的5 0%以下時(shí)，摩擦生熱較小。當(dāng)達(dá)到預(yù)設(shè)的混合溫度（如12OC），需 要15min以

10、上； 加料量占50%70%時(shí)，達(dá)到該溫度則僅為8-10min;加料量在7 0%以上時(shí)，混合效果開始變差，升溫速度也不再明顯， 混合機(jī)電機(jī)電流過大。 因此, 將加料量控制在混合室空容積的5 07 0%為宜。例如：PVC樹脂的表觀密度是0.45;對(duì)于4 0 0 L的高速捏合機(jī)的加入量應(yīng)是4 00X70%X0.45= 1 2 6 kgPVC樹脂。為了操作方便一般加入4袋（4X25kg）樹脂和所配合的各種助劑 （203 0kg ），總重量為120130kg比較合適。高速混合機(jī)出料溫度的選擇研究結(jié)果表明，PVC樹脂顆粒在強(qiáng)力攪拌下，料溫在5OC以下時(shí)，PVC結(jié)團(tuán)的粉粒和較大的顆粒被磨擦，沖擊顆粒粉碎變小

11、，這時(shí)干混料的表觀密度變化不大而樹脂顆粒變 小。料溫在8 0C以上至12 0C左右（隨配方而變）時(shí)，PVC樹脂顆粒膨脹變大（玻璃 化溫度附近熱膨脹系數(shù)較大），顆粒尺寸趨于均勻，顆粒的平均尺寸與未混合的PVC樹脂 顆粒相近；同時(shí)，由于顆粒吸收了助劑，干混料的表觀密度迅速增加。料溫在12 0C以上 （具體溫度隨配方而變），樹脂顆粒尺寸減小而干混料表觀密度仍在提高，在顯微鏡下可看到部分顆?；蝾w粒表層變成半透明狀，說明顆粒內(nèi)的孔隙在減小，內(nèi)部結(jié)構(gòu)趨于緊密。樹脂顆粒的變大和均勻有利于干混料的流動(dòng)， 對(duì)輸送有利；表現(xiàn)密度提高，有利于擠出成型 產(chǎn)量的提高和減小排氣量，對(duì)提高制品的密實(shí)度有利。同時(shí)，料溫在10

12、 0C以上時(shí)， 有利于物料中的水汽排除，所以高速混合的溫度一般設(shè)在11013 0C。使用液態(tài)穩(wěn)定劑，同時(shí)物料含水率又很低時(shí)，熱混溫度可設(shè)置在較低的溫度范圍，如10 5C,但不可低于90C。 使用固態(tài)穩(wěn)定劑或物料含水率稍高時(shí)，熱混溫度宜在120125C;助劑中含有促進(jìn)塑化的加工改性劑和內(nèi)潤(rùn)滑劑時(shí)，熱混溫度可取下限。 助劑中有推遲塑化、降低摩擦的鉛鹽和外潤(rùn)滑劑較多時(shí)，宜取上限。但在實(shí)際操作中應(yīng)特別注意儀表所顯示的溫度與實(shí)際物料溫度的差別，應(yīng)經(jīng)常定期校正儀表顯示，以免造成質(zhì)量事故。高速混合時(shí)各種助劑的加料順序硬PVC配方的組分很多，加料順序應(yīng)嚴(yán)格遵守。 所選擇的加料順序應(yīng)有利于助劑作用的發(fā)揮，避免助

13、劑的不良協(xié)同效應(yīng)，還要有利于提高混合分散速度。穩(wěn)定劑宜在樹脂加入后或與樹脂同時(shí)加到熱混機(jī)中，以便與樹脂及早均勻混合在升溫中發(fā)揮出穩(wěn)定作用。皂類穩(wěn)定劑和內(nèi)潤(rùn)滑劑宜隨后加入，以便熔化，充分滲入樹脂內(nèi)部。蠟類外潤(rùn)滑劑宜在料溫接近出料溫度時(shí)最后加入，如在8 510 0C加入， 以免蠟類干擾其它助劑的分散， 避免樹脂顆粒表面摩擦系數(shù)降低， 自摩擦生熱速度降低， 延長(zhǎng)混合時(shí) 間。填料對(duì)助劑有吸收作用，而且一般用量較大，應(yīng)在加入外潤(rùn)滑劑之前或與外潤(rùn)滑劑一起 加入。以使助劑先在樹脂中得以分散， 減少填料對(duì)助劑的吸收。 同時(shí)也可減小熱混機(jī)的磨損。加工改性劑應(yīng)在蠟類加入之前，穩(wěn)定劑加入之后加入?？箾_擊改性劑可與樹

14、脂一并加到 熱混機(jī)中，特別是對(duì)具有熱分解傾向的改性劑，如CPE。加工改性劑ACR是較細(xì)的粉末，攪拌中粉塵較大也容易隨排氣跑掉，所以一般選擇在高混后期，物料溫度較高，粘度較大時(shí)加入，盡量減少損失。液體的助劑應(yīng)在攪拌進(jìn)行中緩緩加入。總之，助劑的加料順序以應(yīng)盡可能發(fā)揮助劑功效，避免助劑之間的相克相消， 提高助劑 的相輔相成效果為宜。1、建議加料順序如下：(鉛鹽穩(wěn)定劑系列配方為例)(1) 在低轉(zhuǎn)速下將PVC樹脂加到混合鍋中。(2) 在6 0C下，在高速轉(zhuǎn)速下，將穩(wěn)定劑及皂類加到樹脂中。(3) 在8 0C左右，于高轉(zhuǎn)速下將加工改性劑，內(nèi)潤(rùn)滑劑、顏料以及抗沖擊改性劑加 到料中。(4) 在9 0C左右，于高

15、轉(zhuǎn)速下，加入填料。(5) 在100C,在高轉(zhuǎn)速下，加入外潤(rùn)滑劑如蠟類。(6) 在125C，低轉(zhuǎn)速下排物料送入轉(zhuǎn)動(dòng)著的冷混機(jī)中。(7) 在4 5C以下，冷混機(jī)中排物料。(8) 過篩，計(jì)量，裝袋，儲(chǔ)藏待用。2、簡(jiǎn)化的加料順序如下：(鉛鹽穩(wěn)定劑系列配方，2 0 0 L以下混合機(jī)人工加料)(1) 在啟動(dòng)電機(jī)前將PVC樹脂和熱穩(wěn)定、抗沖擊改性劑加到混合鍋中，蓋好蓋。(2) 低速啟動(dòng)電機(jī)，正常后進(jìn)入高速混合。(3) 在8 0C左右時(shí)，于高轉(zhuǎn)速下將加工改性劑、內(nèi)潤(rùn)滑劑、顏料、以及填料加到料 中。(4) 在10 0C左右時(shí)，在高轉(zhuǎn)速下加入外潤(rùn)滑劑(如蠟類)。(5) 在125C時(shí)，低轉(zhuǎn)速下排料送入轉(zhuǎn)動(dòng)著的冷混機(jī)

16、中。(6) 在降至45C以下時(shí)，冷混機(jī)排料。(7) 過篩、計(jì)量、裝袋，儲(chǔ)存待用。單、雙螺桿擠出機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工作原理的差異擠出成型工藝是聚合物加工領(lǐng)域中生產(chǎn)品種最多、變化最多、生產(chǎn)率高、適應(yīng)性強(qiáng)、用途廣泛、產(chǎn)量所占比重最大的成型加工方法。擠出成型是使高聚物的熔體(或粘性流體)在擠出機(jī)螺桿的擠壓作用下通過一定形狀的口模成型，制品為具有恒定斷面形狀的連續(xù)型材。擠出成型工藝適合于所有的高分子材料。幾乎能成型所有的熱塑性塑料，也可用于熱固性塑料，但僅限于酚醛等少數(shù)幾種熱固性塑料。塑料擠出的制品有管材、板材、棒材、片材、薄膜、單絲、線纜包覆層、各種異型材以及塑料與其它材料的復(fù)合物等。目前約5 0%的熱塑性

17、塑料制品是通過擠出成型的。此外擠出工藝也常用于塑料的著色、混煉、塑化、造粒及塑料的共混改性等，以擠出成型為基礎(chǔ)，配合吹脹、拉伸等技術(shù)，又發(fā)展為擠出一吹塑成型 和擠出拉幅成型制造中空吹塑和雙軸拉伸薄膜等制品?？梢姅D出成型是聚合物成型中最重要的方法。擠出設(shè)備有螺桿擠出機(jī)和柱塞式擠出機(jī)兩大類，前者為連續(xù)式擠出，后者為間歇式擠出，主要用于高粘度的物料成型，如聚四氟乙烯、超高分子量聚乙烯。 螺桿擠出機(jī)可分為單螺桿擠出機(jī)和多螺桿擠出機(jī)。 單螺桿擠出機(jī)是生產(chǎn)上最基本的擠出機(jī)。多螺桿擠出機(jī)中雙螺桿擠出機(jī)近年來發(fā)展最快，其應(yīng)用日漸廣泛。目前，在PVC塑料門窗型材的加工中，雙螺桿擠出機(jī)已成為主要生產(chǎn)設(shè)備，單螺桿擠

18、出機(jī)將被逐步淘汰。但在其它聚合物的擠出加工中，單螺桿擠出機(jī)仍占主導(dǎo)地位。二者有各自的特點(diǎn)：?jiǎn)温輻U擠出機(jī)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低。適合聚合物的塑化擠出， 適合顆粒料的擠出加工。 對(duì)聚合物的剪切降解小， 但物料在 擠出機(jī)中停留時(shí)間長(zhǎng)。操縱容易，工藝控制簡(jiǎn)單。雙螺桿擠出機(jī)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格高。具有很好的混煉塑化能力，物料在擠出機(jī)中停留時(shí)間短，適合粉料加工。產(chǎn)量大，擠出速度快，單位產(chǎn)量耗能低。在PVC塑料門窗型材生產(chǎn)中，采用雙螺桿擠出機(jī)與單螺桿擠出機(jī)的生產(chǎn)工藝為見頁(yè)下）：可以看出，單螺桿擠出機(jī)適合粒料加工，使用的原料是經(jīng)造粒后的顆?；蚪?jīng)粉碎的顆粒 料。雙螺桿擠出機(jī)適合粉料加工，可以直接使用混合好的PVC料，減

19、少了造粒的工序，但 多了廢料的磨粉工序。近幾年，國(guó)產(chǎn)雙螺桿擠出機(jī)的質(zhì)量已基本達(dá)到進(jìn)口雙螺桿擠出機(jī)的水 平，價(jià)格僅為進(jìn)口機(jī)的1/31/5。由于雙螺桿擠出機(jī)的產(chǎn)量大，擠出速度快，一般可達(dá)到24米/分鐘， 適合PVC塑料門窗型材的大規(guī)模生產(chǎn)。而單螺桿擠出機(jī)一般只用作小型輔助型材生產(chǎn)，擠出速度僅為12米/分鐘，許多的PVC型材加工廠已淘汰了單螺桿擠出機(jī)，改用雙螺桿擠出機(jī)一模多腔生產(chǎn)小型輔助型材。擠出機(jī)的基本工作原理是將聚合物熔化壓實(shí)， 以恒壓、恒溫、恒速推向模具，通過模具 形成產(chǎn)品熔融狀態(tài)的型坯。 但單螺桿擠出機(jī)與雙螺桿擠出機(jī)結(jié)構(gòu)不同， 工作原理不同，其控 制的工藝條件也不相同。單螺桿擠出機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)單

20、螺桿擠出機(jī)是由傳動(dòng)系統(tǒng)、擠出系統(tǒng)、加熱和冷卻系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等幾部分組成（另外還有一些輔助設(shè)備）。其中擠出系統(tǒng)是擠出成型的關(guān)鍵部位，對(duì)擠出的成型質(zhì)量和產(chǎn)量起重要作用。擠出系統(tǒng)主要包括加料裝置、 料筒、螺桿、機(jī)頭和口模等幾個(gè)部分 （如圖3所示）。 下面僅就擠出系統(tǒng)討論擠出機(jī)的基本結(jié)構(gòu)及作用。PVC樹脂+稱量計(jì)量一-高速混合一-冷卻混合一-雙螺桿擠出機(jī)擠出一-冷卻定型各種助 劑Jf單螺桿擠出機(jī)造粒一-單螺桿擠出機(jī)擠出一-1牽引一-切割一-包裝一-型材產(chǎn)品廢料粉碎與造粒料混合單螺桿擠出機(jī)擠出磨粉一-與混合的粉料混合雙螺桿擠出機(jī)擠出圖3單螺桿擠出機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖1-樹脂2-料斗3-硬合金襯套4-熱電耦5-機(jī)

21、筒6-加熱裝置7-機(jī)頭加熱器8-多孔板9-擠出熔體型坯10-模具11-模具連接體12-過濾網(wǎng)13-螺桿14-冷卻夾套1、加料裝置擠出成型的供料一般采用粒狀料。加料裝置是保證向擠出機(jī)料筒連續(xù)供料的裝置，形狀如漏斗，有圓錐形和方錐形，亦稱料斗。其底部與料筒連接處是加料孔，該處有截?cái)嘌b置， 可以調(diào)整和截?cái)嗔狭鳌?在加料孔的周圍有冷卻夾套， 用以防止料筒高溫向料斗傳熱，避免料斗內(nèi)塑料升溫發(fā)粘，引起加料不均和料流受阻情況發(fā)生。料斗的側(cè)面有玻璃視孔及標(biāo)定計(jì)量裝置。有些料斗還有防止塑料從空氣中吸收水分的預(yù)熱干燥真空減壓裝置，以及帶有能克服粉狀塑料產(chǎn)生“架橋”現(xiàn)象的攪拌器和能夠定時(shí)定量自動(dòng)加料的裝置。2、料筒

22、料筒又叫機(jī)筒，是一個(gè)受熱受壓的金屬圓筒。物料的塑化和壓縮都是在料筒中進(jìn)行的。擠出成型時(shí)的工作溫度一般在18 02 9 0 C, 料筒內(nèi)壓可達(dá)60MPa。 在料筒的外面 設(shè)有加熱和冷卻裝置。加熱一般分三至四段，常用電阻或電感加熱器，也有采用遠(yuǎn)紅外線加 熱的。冷卻的目的是防止塑料的過熱或停車時(shí)須對(duì)塑料快速冷卻以免塑料的降解。冷卻一般用風(fēng)冷或水冷。料筒須承受高壓，要求具有足夠的強(qiáng)度和剛度，內(nèi)壁光滑。料筒一般用耐磨、耐腐塑料摩擦使塑料過熱，同時(shí)讓螺桿表面溫度略低于料筒，防止物料粘附其上， 利于物料的輸送。螺桿用止推軸承懸支在料筒的中央，與料筒中心線吻合， 不應(yīng)有明顯的偏差。 螺桿與料筒的間隙很小，使塑

23、料受到強(qiáng)大的剪切作用而塑化并推動(dòng)向前。螺桿由電動(dòng)機(jī)通過減速機(jī)構(gòu)傳動(dòng)，轉(zhuǎn)速一般為10120r/min，要求是無級(jí)變速。(1) 螺桿的幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)螺桿的幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)有直徑、長(zhǎng)徑比、壓縮比、螺槽深度、螺旋角、螺桿與料筒的間隙 等(見圖4)其中長(zhǎng)徑比(L/Ds)對(duì)螺桿的工作特性有重大的影響。一般擠出機(jī)長(zhǎng)徑比 為152 5,但近年來發(fā)展的擠出機(jī)有達(dá)40的，甚至更大L/Ds大，能改善塑料的溫度分布，能使混合更均勻，還可減少擠出時(shí)的逆流和漏流，提高擠出機(jī)的生產(chǎn)能力。L/Ds過小，對(duì)塑料的混合和塑化都不利。因此，對(duì)于硬塑料、粉狀塑料要求塑化時(shí)間長(zhǎng)，應(yīng) 選較大的。L/Ds大的螺桿適應(yīng)性強(qiáng)，可用于多種塑料的擠出。

24、 但L/Ds太大，熱敏性塑料會(huì)因受熱時(shí)間太長(zhǎng)而出現(xiàn)分解，同時(shí)增加螺桿的自重， 使制造和安裝都困難， 也會(huì)增大擠出機(jī)的功率消耗。目前，L/Ds以2 5居多。(2) 螺桿的壓縮比 螺桿的壓縮比是指螺桿加料段第一個(gè)螺槽的容積與均化段最后一個(gè)螺槽的容積之比，它表示塑料通過螺桿的全過程被壓縮的程度。越大，塑料受到擠壓的作用也就越大，排除物料中空氣的能力就大。但太大，螺桿本身的機(jī)械強(qiáng)度下降。一般壓縮比在25之間。壓縮比 的大小取決于擠出塑料的種類和形態(tài)，如粉狀塑料的相對(duì)密度小，夾帶空氣多，其壓縮比應(yīng)大于粒狀塑料。另外擠出薄壁狀制品時(shí)，壓縮比應(yīng)比擠出厚壁制品的大。（3）螺槽深度H螺槽深度影響塑料的塑化及擠出

25、效率，H較小時(shí)，對(duì)塑料可產(chǎn)生較高的剪切速率，有利于傳熱和塑化，但擠出生產(chǎn)率降低。 因此，熱敏性塑料宜用。 H大的深槽螺桿宜用熔體粘度低和 熱穩(wěn)定性較高的塑料。在實(shí)際生產(chǎn)中，根據(jù)工藝需要，螺槽深度往往是變化的，根據(jù)螺桿各 段的功能不同，螺槽的深度不同，最通用的是漸變螺桿，女口：加料段的螺槽深度H1是個(gè)定值，一般Hl O.lDs ;壓縮段的螺槽深H2是漸變的，是一個(gè)變化值；均化段的螺槽 深H3是個(gè)定值，按經(jīng)驗(yàn)H3 = 0.020.06 Ds。螺旋角0是螺紋與螺桿橫截面之間的夾角，隨著 0的增大，擠出機(jī)的生產(chǎn)能力提高，但螺桿對(duì)塑料的擠壓剪切作用減 少。出于機(jī)械加工的方便，取Ds=Ls，貝U 0為17

26、.26。為最常用的螺桿。（4）螺桿與料筒的間隙 S螺桿與料筒的間隙 S，其大小影響擠出機(jī)的生產(chǎn)能力和物料的塑化。S值大，熱傳導(dǎo)差，剪切速率低，不利于物料的熔融和混合，生產(chǎn)效率也不會(huì)高。但S小時(shí)，熱傳導(dǎo)和剪切率都相應(yīng)提高。但 S過于小，就易引起物料降解。單螺桿擠出機(jī)擠出過程和螺桿各段的功能由高分子物理學(xué)知道，高聚物存在三種物理狀態(tài)，即玻璃態(tài)、高彈態(tài)和粘流態(tài)，在一定條件下，這三種物理狀態(tài)會(huì)發(fā)生互變。固態(tài)塑料由料斗進(jìn)人料筒后，隨著螺桿的旋轉(zhuǎn)向機(jī)頭 方向前進(jìn)，在此過程中，塑料的物理狀態(tài)在不斷發(fā)生著變化。根據(jù)塑料在擠出機(jī)中的三種物理狀態(tài)的變化過程及對(duì)螺桿各部位的工作要求，通常將擠出機(jī)的螺桿分成加料段（固

27、體輸送區(qū)）、壓縮段（熔融區(qū)）和均化段（熔體輸送區(qū)）三段。對(duì)于常規(guī)漸變螺紋的螺桿來說，塑 料在擠出機(jī)中的擠出過程可以通過螺桿各段的基本職能及塑料在擠出機(jī)中的物理狀態(tài)變化 過程來描述，見圖5。圖5塑料在擠出機(jī)中的擠出過程1、加料段塑料自料斗進(jìn)入擠出機(jī)的料筒內(nèi)，在螺桿的旋轉(zhuǎn)作用下，由于料筒內(nèi)壁和螺桿表面的摩擦作用向前運(yùn)動(dòng)。在該段，螺桿的職能主要是將塑料壓實(shí)提供向前輸送的動(dòng)力，物料仍以固體狀態(tài)存在，雖然由于強(qiáng)烈的摩擦熱作用，在接近末端時(shí)與料筒內(nèi)壁相接觸的塑料已接近或 達(dá)到粘流溫度，固體粒子表面開始發(fā)粘， 但熔融仍未開始。這一區(qū)域稱為遲滯區(qū)，是指固體輸送區(qū)結(jié)束到最初開始出現(xiàn)熔融的一為粘流態(tài)。3、均化段從

28、熔融段進(jìn)人均化段的物料是已全部熔融的粘流體。向前輸送的粘流體在機(jī)頭口模阻力下，一部分回流被進(jìn)一步混合塑化，一部分被定量定壓地從機(jī)頭口模擠出。從以上單螺桿擠出機(jī)的工作原理不難看出，塑料在擠出機(jī)中塑化， 向前擠壓流動(dòng)，其主要?jiǎng)恿碓从诩恿隙蔚墓腆w輸送，塑化的均勻程度很大程度是由于均化段的結(jié)構(gòu)和機(jī)頭模具的阻力所造成的回流。 在改善螺桿混煉結(jié)構(gòu)上已經(jīng)有了許多新型的結(jié)構(gòu)，但其往往適合于熱穩(wěn)定性很好的聚合物，卻不適宜PVC樹脂的生產(chǎn)，這就不一一介紹了。雙螺桿擠出機(jī)隨著聚合物加工業(yè)的發(fā)展， 對(duì)高分子材料成型和混合工藝提出了越來越多和越來越高的 要求，單螺桿擠出機(jī)在某些方面就不能滿足這些要求。例如：用單螺桿擠

29、出機(jī)進(jìn)行填充改性和加玻璃纖維增強(qiáng)改性等，混合分散效果就不理想。另外，單螺桿擠出機(jī)尤其不適合粉狀物 料的加工。為了適應(yīng)聚合物加工中混合工藝的要求，特別是硬聚氯乙烯粉料的加工，雙螺桿擠出機(jī)自2 0世紀(jì)3 0年代后期在意大利開發(fā)出來以后，經(jīng)過半個(gè)多世紀(jì)的不斷改進(jìn)和完 善，得到了很大的發(fā)展。 在國(guó)外，目前雙螺桿擠出機(jī)已廣泛應(yīng)用于聚合物加工領(lǐng)域，已占全 部擠出機(jī)總數(shù)的4 0%。 硬聚氯乙烯粒料、管材、 異型材、板材幾乎都是采用雙螺桿擠出機(jī) 加工成型的。作為連續(xù)混合機(jī)，雙螺桿擠出機(jī)已廣泛用來進(jìn)行聚合物共混、填充和增強(qiáng)改性，也有用來進(jìn)行反應(yīng)擠出。 近20年來，高分子材料共混和反應(yīng)擠出技術(shù)的發(fā)展進(jìn)一步促進(jìn)了

30、雙螺桿擠出機(jī)數(shù)量和類型的增加。雙螺桿擠出機(jī)的結(jié)構(gòu)與分類雙螺桿擠出機(jī)由傳動(dòng)裝置、加料裝置、料筒和螺桿等幾個(gè)部分組成，各部件的作用與單 螺桿擠出機(jī)相似。與單螺桿擠出機(jī)區(qū)別之處在于雙螺桿擠出機(jī)中有兩根平行的螺桿置于同一的料筒中，如圖6所示轉(zhuǎn)下頁(yè)）。雙螺桿擠出機(jī)有許多種不同的形式，主要差別在于螺桿結(jié)構(gòu)的不同。雙螺桿擠出機(jī)的螺桿結(jié)構(gòu)要比單螺桿擠出機(jī)復(fù)雜得多，這是因?yàn)殡p螺桿擠出機(jī)的螺桿還有諸如旋轉(zhuǎn)方向、嚙合程度等等問題。圖6雙螺桿擠出機(jī)示意圖1-電動(dòng)機(jī)2-連接器3-減速器4-料斗5-加料器6-加熱器7-料筒8-螺桿常用于PVC型材擠出的雙螺桿擠出機(jī)通常是緊密嚙合且異向旋轉(zhuǎn)的螺桿，少數(shù)也有使用同向旋轉(zhuǎn)式雙螺

31、桿擠出的，但一般只能在低速下操作，約在10 f/min范圍內(nèi)。 而高速嚙合同向旋轉(zhuǎn)式雙螺桿擠出機(jī)用于混煉、排氣造粒或作為連續(xù)化學(xué)反應(yīng)器使用，這類擠出機(jī)最大螺桿速度范圍在3 00600 f/min。非嚙合型擠出機(jī)與嚙合型擠出機(jī)的輸送機(jī)理大不相同，比較接近于單螺桿擠出機(jī)的輸送機(jī)理，二者有本質(zhì)上的差別。雙螺桿擠出機(jī)的工作原理雙螺桿擠出機(jī)的結(jié)構(gòu)盡管與單螺桿擠出機(jī)很相似，但工作原理差異卻很大。在雙螺桿擠出機(jī)中，物料由加料裝置（一般為定量加料）加入，經(jīng)螺桿作用到達(dá)機(jī)頭口模。在這一過程中， 物料的運(yùn)動(dòng)情況因螺桿的嚙合方式、旋轉(zhuǎn)方向不同而不同。1、非嚙合型雙螺桿擠出系統(tǒng)物料在非嚙合雙螺桿擠出系統(tǒng)中，除了向機(jī)頭

32、方向的運(yùn)動(dòng)形式外，還有多種流動(dòng)方式， 見圖7。由于兩螺桿不嚙合，它們之間的徑向間隙很大，存在較大的漏流。主要流動(dòng)方式： 1、由于兩螺桿的螺棱的相對(duì)位置是錯(cuò)開的，即一根螺桿的推力面的物料壓力大于另一螺桿拖帶面的物料壓力，從而產(chǎn)生了流動(dòng)。圖7物料在非嚙合雙螺桿擠出機(jī)中的流動(dòng)示意圖2、物料從壓力較高的螺桿推力面向另一螺桿拖帶面的流動(dòng)，同時(shí)隨著螺桿的旋轉(zhuǎn)， 在兩螺桿的間隙處物料不斷受到攪動(dòng)并被不斷帶走、更新（不論兩螺桿的轉(zhuǎn)向如何），特別是在異向旋轉(zhuǎn)過程中，物料在A處受到阻礙，產(chǎn)生了流動(dòng)。3、多種物料的流動(dòng)形式（包括由 于在兩根螺桿的相互作用下產(chǎn)生的各種流動(dòng)）都增加了對(duì)物料的混煉和剪切。但這種雙螺桿沒有

33、自清潔作用，一般僅用于混料，不適合PVC型材的生產(chǎn)。2、嚙合型同向旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠出系統(tǒng)物料在同向旋轉(zhuǎn)的雙螺桿擠出系統(tǒng)的全螺紋段的流動(dòng)情況見圖8。由于同向旋轉(zhuǎn)雙螺桿在嚙合位置的速度方向相反，一根螺桿要把物料拉入嚙合間隙，而另一根螺桿要把物料從間隙中推出，結(jié)果使物料從一根螺桿轉(zhuǎn)到另一個(gè)螺桿，呈R形前進(jìn)，這種速度的改變以及嚙合區(qū)較大的相對(duì)速度，非常有利于物料混合和均化，由于嚙合區(qū)間隙很小， 嚙合處螺紋和螺槽的速度相反，剪切速度高，有很好自潔作用，即能刮去粘附在螺桿上的任何積料，從而使物料的停留時(shí)間很短。這種擠出機(jī)主要用于混煉物料和造粒。但由于物料在嚙合區(qū)間所受剪切力很大，所以也不適應(yīng)PVC型材的生產(chǎn)。

34、圖8物料在嚙合同向雙螺桿擠出機(jī)中的流動(dòng)示意圖圖9嚙合型異向旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠出系統(tǒng)中物料的運(yùn)動(dòng)情況3、嚙合型異向旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠出系統(tǒng)嚙合型異向旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠出系統(tǒng)中物料的運(yùn)動(dòng)情況見圖9。在嚙合型異向旋轉(zhuǎn)的雙螺桿擠出中，兩根螺桿是對(duì)稱的， 由于回轉(zhuǎn)方向不同， 一根螺桿上物料螺旋前進(jìn)的道路被另一根 螺桿的螺棱堵死，不能形成字型運(yùn)動(dòng)。 在固體輸送部分，物料是以近似的密閉“C” 形小室的形態(tài)向前輸送。但為了使物料混合設(shè)計(jì)中將一根螺桿的外徑與另一根螺桿的根徑之 間留有一定的間隙量， 以便使物料能夠通過。 物料通過兩螺桿之間的徑向間隙時(shí)，受到強(qiáng)烈的剪切、攪拌和壓延作用，因此，物料的塑化比較好，多用于加工制品。由于兩

35、螺桿的徑向 間隙比較小，因此，有一定的自潔性能，但自潔性比同向旋轉(zhuǎn)的雙螺桿要差。雙螺桿擠出機(jī)的主要參數(shù)1、螺桿公稱直徑。螺桿公稱直徑是指螺桿外徑，單位為mm。對(duì)于變直徑（或錐形）螺桿而言，螺桿直徑是一個(gè)變值，一般用最小直徑和最大直徑表示如：6 5 / 1 3 0。雙螺桿的直徑越大，表征機(jī)器的加工能力越大。2、螺桿的長(zhǎng)徑比。螺桿的長(zhǎng)徑比是指螺桿的有效長(zhǎng)度與外徑之比。 一般整體式雙螺桿 擠出機(jī)的長(zhǎng)徑比是在718之間。 對(duì)于組合式雙螺桿擠出機(jī)， 長(zhǎng)徑比是可變的。從發(fā)展看， 長(zhǎng)徑比有逐步加大的趨勢(shì)。3、螺桿的轉(zhuǎn)向。螺桿的轉(zhuǎn)向有同向和異向之分。一般同向旋轉(zhuǎn)的雙螺桿擠出機(jī)多用于混料，異向旋轉(zhuǎn)的擠出機(jī)多用于

36、擠出制品。4、螺桿的轉(zhuǎn)速范圍。螺桿的轉(zhuǎn)速范圍是指螺桿的最低轉(zhuǎn)速到最高轉(zhuǎn)速（允許值）間的范圍。同向旋轉(zhuǎn)的雙螺桿擠出機(jī)可以高速旋轉(zhuǎn)，異向旋轉(zhuǎn)的擠出機(jī)一般轉(zhuǎn)速僅在04 0r/mino5、驅(qū)動(dòng)功率。驅(qū)動(dòng)功率是指驅(qū)動(dòng)螺桿的電動(dòng)機(jī)功率，單位為kW。6、產(chǎn)量。產(chǎn)量指每小時(shí)物料的擠出量，單位為kg/ho雙螺桿擠出機(jī)與單螺桿擠出機(jī)的差別物料的傳送方式在單螺桿擠出機(jī)中， 物料傳送是拖曳型的。 固體輸送段中為摩擦拖曳， 熔體輸送段中為粘性拖曳。固體物料的摩擦性能和熔融物料的粘性決定了輸送行為。如有些物料摩擦性能不良，如果不解決喂料問題，則較難將物料喂入單螺桿擠出機(jī)。 所以顆粒狀的原料適合單螺桿 擠出機(jī)進(jìn)料。而在雙螺

37、桿擠出機(jī)中， 特別是嚙合型雙螺桿擠出機(jī)，物料的傳送在某種程度上是正向位移傳送，正向位移的程度取決于一根螺桿的螺棱與另一根螺桿的相對(duì)螺槽的接近程度。緊密嚙合異向旋轉(zhuǎn)擠出機(jī)的螺桿幾何形狀能得到高度的正向位移輸送特性。形成了強(qiáng)制進(jìn)料，粉末狀的物料有利于擠壓進(jìn)料。表7雙螺桿擠出機(jī)溫度控制1區(qū)/ C (加料段)2區(qū)/ C3區(qū)/ C4區(qū)/ C機(jī)頭體/ c口模/ c螺桿內(nèi) 油溫/ c法二盤/ c17016016516516517017570 90180160175175175180185物料的流動(dòng)速度場(chǎng)研究人員對(duì)物料在單螺桿擠出機(jī)中的流動(dòng)速度分布已描述得相當(dāng)明確，而在雙螺桿擠出機(jī)中物料的流動(dòng)速度分布情況相當(dāng)

38、復(fù)雜且難以描述。許多研究人員只是不考慮嚙合區(qū)的物料流動(dòng)情況來分析物料的流動(dòng)速度場(chǎng)，但這些分析結(jié)果與實(shí)際情況相差很大，因?yàn)殡p螺桿擠出機(jī)的混合特性和總體行為主要取決于發(fā)生在嚙合區(qū)的漏流，然而嚙合區(qū)中的流動(dòng)情況相當(dāng)復(fù)雜。雙螺桿擠出機(jī)中物料的復(fù)雜流譜，宏觀上表現(xiàn)出單螺桿擠出機(jī)無法媲美的優(yōu)點(diǎn)，例如： 混合充分，熱傳遞良好，熔融能力大，排氣能力強(qiáng)及對(duì)物料溫度控制良好等。生產(chǎn)工藝控制的差別由于單螺桿擠出機(jī)與雙螺桿擠出機(jī)在結(jié)構(gòu)和工作原理上的差別，在PVC型材生產(chǎn)工藝控制上也有很大的差別，具體表現(xiàn)在：1、溫度控制單螺桿擠出機(jī)一般采用溫度逐步升高的控制方法，物料在加料段應(yīng)處于未熔化的固體狀態(tài)以利于達(dá)到固體輸送的能力，如果物料過早熔化會(huì)抱在加料段的螺桿上與螺桿同步轉(zhuǎn)動(dòng)， 阻止物料向前移動(dòng)，形不成固體塞的輸送能力， 使擠出機(jī)擠不出料， 長(zhǎng)時(shí)間會(huì)造成PVC的 分解。從加料口到機(jī)頭的溫度分布如表6所示：加料段熔化段均化段機(jī)頭體口模140 150C160170C170 180C180185C180 185C雙