(1)螺杆有效长度的影响
在其它条件一定的条件下,螺杆和有效长度越大,物料受热时间越长,有利于物料均匀 温升,有利于物料的良好塑化,但螺杆越长,螺杆与机筒中所存积的物料增加,最大扭矩和 平衡扭矩随之增大。
(2)螺杆的完整螺纹数量
异相双螺杆挤出机的物料输送过程是正位移输送,虽然在输送过程中由于各种间隙和压力分布的存在,会产生各种漏流,但仍可视为正位移输送,物料在挤出机中的停留时间t=充满的螺槽数/螺杆传速
由此可见:在螺杆传速一定的情况下,完整螺纹数量增加,物料在螺杆与机筒中停留时间加长,有利于物料的充分塑化,特别在压缩段以前,则表现尤为突出,由于完整螺纹数量增加,螺杆与机筒中所存积的物料增加,剪切作用增强,则物料的塑化时间缩短,最大扭矩和平衡扭矩随之增大。
4、螺杆与机筒各种间隙的影响
1)螺棱顶部与机筒内壁的影响:该间隙的横截面呈∞形,近似为二个c形。国外著名厂 家的挤出机,该间隙值在02mm以内。此间隙增大会严重降低生产能力(输送能力),在机 头阻力较大时,甚至会造成排气口冒料,但该间隙对物料的塑化时间和平衡扭矩没有明显的 影响。
2)径向间隙:一根螺杆的棱顶与另一根螺杆的螺槽底面之间的缝隙为径向间隙(或称 压延间隙),间隙增大,通过间隙的物料较多,但压延作用减小,不利于物料受剪切的塑化 和助剂的分散;间隙过小,剪切作用增强,但粘度很高的物料不易通过,也不能充分发挥剪 切与分散作用。因此该间隙适当减小,有利于物料塑化时间的缩短,最大扭矩和平衡扭矩有 所增加。
3)侧间隙:指啮合区相邻螺棱侧面之间的缝隙。进入侧间隙的物料会受到相擦而过的 螺棱侧面的剪切与分散作用。侧间隙增大,剪切与分散作用减弱,塑化时间加长,最大扭矩 和平衡扭矩降低;侧间隙减小,剪切与分散作用增强,塑化时间缩短,最大扭矩和平衡扭矩 提高。
4)四面体间隙:螺棱侧面不垂直于槽底部时,相互擦过的二个螺棱侧面与螺棱顶部圆 弧及(靠近螺杆中心连线处)啮合线之间构成的上宽下窄(位于螺杆中心线以上)或下宽上 窄(位于螺杆中心线以下)的楔形间隙。该间隙对物料在螺杆中的塑化时间和扭矩的影响与 侧间隙的作用相近。
5)动力系统提供给螺杆的扭矩
在螺杆有效长度和完整螺纹数量条目中,都说明了由于剪切作用的增强,而使最大扭矩 和平衡扭矩增大,而增大的扭矩必须靠动力系统提供的扭矩来克服,才能达到使塑化时间缩 短从而提高物料的流动性,达到稳定挤出的目的。因而可靠的动力传递是保证设备良好运行 和物料在挤出过程中良好塑化的基本保证。
6)温度控制系统的精度和稳定性
温度控制的精度和稳定性对物料流动性和扭矩的变化有一定的影响,温度长高时物料的 流动性好,扭矩降低,反之扭矩升高。
加工设备对pvc加工性能的影响见下表
综上所述:挤出机在不同的使用条件下表现的挤出特性有着很大差异,与配 方体系的组成、操作工艺及挤出机本身的特点相关。挤出机的挤压系统柔性设计的关键应在 于解决在不同配方体系下如何使挤压系统的特性与配方的挤出特性相吻合,达到最优塑化和 最佳挤出目的。
(二)适合于我国各种配方体系的挤压系统
1、我国pvc塑料异型材配方特点
配方体系多,目前我国pvc塑料异型材实际生产配方体系主要有:单铅体系、复合铅 体系、稀土体系,有机锡体系,而各种体系的配方又因生产厂家使用原料的生产商不同,其 塑化特性也有很大差别。
2、配方塑化条件差别大(下表是我们搜集国内部分pvc塑料异型材生产用料进行流变特性测试的结果)
从上表列出的测试结果可以看出,各种配方其塑化时间、塑化扭矩的差别是 非常大的,特别是塑化时间,最长的达164.67s,最短的只有46.67s,相差近三倍。这样 ,同一挤压装置 满足塑化差别如此大的配方体系是不可能的,必须对应不同塑化特性的配方体系对应配备相 适宜的挤压系统,才能满足型材挤出的要求。
3、相应挤压系统的研究
(1)满足不同配方体系挤压系统的研究
根据前面对影响挤压系统塑化因素的分析,我们在大量试验的基础上,借鉴国内、外挤 压系统研究的经验,总结建立了各种影响塑化的因素与挤压系统结构参数之间的数学模型 ,借助计算机辅助设计形成了挤压系统柔性设计系统,达到了根据不同配方体系的不同塑化 特性参数和加工工艺参数设计完全满足其塑化要求的挤压系统,前期通过对不同配方体系的 试验验证已经基本上满足了国内各种不同配方的需要,满足不同配方体系挤压系统的 基本步骤为:
取得样品料→测试流变特性值→确定加工工艺参数范围→根据各参数值和建立的挤压系 统→计算机辅助设计系统设计对应的挤压系统→计算机三维动态模拟验证并修正连接输入数 控螺杆加工中心进行柔性机械加工→其它加工制造工序→检测、装配→试验验证→(确定合 适的加工工艺参数)→形成完整的实物及技术文件试验条件工艺参数档案。
(2)高效挤压系统的研究
在进行满足不同配方体系挤压系统研究的同时,为充分发挥系统挤压技术研究的优势, 我们还进行了高效挤压系统的研究,在综合研究原料、配方、工艺、配混技术等影响塑化因 素的基础上,通过大量的试验研究工作,形成了实现高效挤出的技术体系。该成果可使相同 规格生产线挤出生产产量提高15~20%,大大提高了挤出生产的效率。
四、塑料(pvc)异型材高效挤压系统研究成果应用
1、福田sy260e框材专用生产线—塑料异型材单腔高效生产线
a、生产线配置
sjz70/150锥形双螺杆挤出机+sy240e塑料异型材辅机
b、生产线主要性能指标
主型材(框材)挤出生产速度:3~3.5m/min;实际生产产量:240~280kg/h
2、福田sys160e主型材双腔生产线—塑料异型材双腔高效生产线
a、生产线配置:
sjp112异向平行双螺杆挤出机+sys160e塑料异型材辅机
b、生产线主要性能指标
主型材挤出生产速度:2×3~3.5m/min
实际生产产量:400~450kg/h
塑料(pvc)异型材高效挤出技术研究是一个系统性的研究题目,它需要原料配方、挤 出模具、挤出工艺、挤出装备等方面的人员共同努力才能实现真正的突破;塑料(pvc)异 型材高效挤出技术在我国的研究尚属起步阶段,无论基础研究水平、应用技术研究水平还是 实际工业化生产水平,均与国际领先水平具有很大差距,赶超世界先进水平尚需业内同仁共 同长期的不懈努力。
信息来源:塑木网
