平時我們了解的PVC擠出知識，總是東一塊，西一塊，非常零碎，下面青島賽諾聚乙烯蠟廠家針對PVC擠出知識做總結，希望對大家有所幫助。本文分為兩部分，本篇主要講述工藝溫度優(yōu)化的基準，溫度的設定，優(yōu)化機理。

在塑料擠出行業(yè)與PVC擠出相關的技術文獻中，有關錐形雙螺桿擠出機工藝溫度設定和控制，基本有兩種思路：一種是低溫工藝，溫度設定大致在 165℃～175℃左右;一種是常溫工藝。溫度設定大致在175℃一185℃左右;在溫度設定趨勢上，有前高中低后高的“馬鞍型”工藝(本人比較贊同“馬鞍型”工藝模式，公司的生產(chǎn)也采用的是這種工藝模式)，也有由前到后逐步升高的“階梯型”工藝模式。在公司不同的產(chǎn)品系列上還有螺筒溫度設在200℃以上的超高溫度工藝(我公司穿線管生產(chǎn)屬此情況)，和螺筒溫度設150℃左右的超低溫度工藝(我公司部分螺桿、螺筒臨近報廢的設備)。不能說采取這些工藝都能生產(chǎn)出質量達標的產(chǎn)品，但其中一些完全不同的工藝卻能生產(chǎn)出同樣質量達標的產(chǎn)品，卻是不爭的事實。因此，有必要對這些工藝溫度的優(yōu)劣進行全面、系統(tǒng)分析和研究，以便由表及里，去偽存真，從各類不同工藝溫度參數(shù)中，提煉出一套能真正指導生產(chǎn)的科學、合理的工藝溫度設定方法。實際上，我國擠出機制造行業(yè)經(jīng)過多年來的發(fā)展，無論在螺桿結構壓力配置，還是外加熱圈功率配置方面，都為PVC—U塑料良好、均衡塑化提供了條件。實踐證明: 完全可以破解以往大多數(shù)人認為“擠出工藝應當和擠出機相適應”定向思維的困擾，無論什么規(guī)格、剪切性能的錐形雙螺桿擠出機，擠出量有多少，在溫度可控狀態(tài)下，都可以通過優(yōu)化工藝溫度，基本實現(xiàn)同一工藝溫度條件下擠出，為公司擠出生產(chǎn)過程的三統(tǒng)一(設備統(tǒng)一、模具統(tǒng)一、配方統(tǒng)一)打下良好的基礎。從而實現(xiàn)提高制品質量，減緩擠出機磨損，延長其工作壽命，進一步降低配方成本，方便管理，及時發(fā)現(xiàn)和有效處理故障等多層次目標?，F(xiàn)將這一優(yōu)化工藝溫度的基本思路和生產(chǎn)過程實踐總結如下。

二 工藝溫度優(yōu)化的基準

要優(yōu)化擠出工藝溫度，首先應當了解與掌握設定工藝溫度的基準。大量生產(chǎn)實踐證明，以下三個條件可作為基準：

2.1 PVC樹脂的熱穩(wěn)定性：PVC樹脂是熱敏性高聚物，單純的PVC樹脂在100℃條件下開始降解，150℃條件下，降解加速。而反過來PVC在160℃條件下才開始由玻璃化態(tài)經(jīng)高彈態(tài)向粘流態(tài)轉化。因此單純的PVC樹脂根本無法直接進行加工，必須通過添加熱穩(wěn)定劑來改善樹脂的熱穩(wěn)定性。而一般PVC樹脂的穩(wěn)定劑試驗是在180℃、30min與200℃、20min條件下進行的。因此PVC樹脂的塑化溫度與時間均不應超過這個范圍。

2.2 塑化度：塑化度，亦稱凝膠化程度，在PVC塑料中，塑化度是制品結晶程度與PVC初級粒子熔合程度的標志。大量的研究和測試資料表明：未經(jīng)改性的P VC—U塑化度在6 0%—65%時，即制品中初級粒子尚未完全塑化，僅大部分熔合時，抗沖性能最強，其中塑化度在60%時，斷裂強度最高，塑化度在65%時斷裂伸長率最大。當熔體的溫度在150℃以下時，塑化度為零;熔體溫度在190℃以下時，制品中初級粒子清晰可見，塑化度在45%以下;熔體溫度在200℃左右時，制品中初級粒子界限大部分消失，僅有少數(shù)初級粒子可見，塑化度為7 0%;熔體溫度到200℃以上時，制品初級粒子完全塑化，塑化度可達8 0%以上。

2.3 與CPE共混體系的加工溫度：CPE抗沖擊改性劑的溫度帶比較狹窄，大量試驗證明，經(jīng)CPE改性的 PVC在190℃和200℃條件下形成的制品，其微觀形態(tài)相差很大。190℃時改性劑粒子形成了一個包覆PVC初級粒子的網(wǎng)狀結構，可以獲得良好的抗沖擊增韌效果;200℃時PVC初級粒子完全熔融，網(wǎng)狀結構消失轉變?yōu)榍蝮w，分散于PVC樹脂基體中，導致抗沖擊性能大幅度下降。從以上論述里可以看出：采用 CPE共混改性的PVC加工工藝條件是比較苛刻的。同時PVC塑料是“不定性”高聚物，PVC降解不僅與溫度有關還和時間相關。溫度越高，降解的時間越短，溫度越低，降解的時間越長。螺筒熔體溫度宜控制在l80℃～185℃之間(這里要注意是指的熔體溫度，而不是螺筒顯示溫度，二者是有很大區(qū)別的)，以防止因高溫熔體在機內停留時間過長，發(fā)生分解。剩余的熔體溫差由口模來完成，口模段熔體溫度則應控制190℃～200℃甚至更高些，以便熔體到達最佳塑化度的一瞬間，即刻從口模擠出，以期實現(xiàn)既能從最佳塑化度狀態(tài)下成型，又不至于因受高溫時間過長而分解。

三 工藝溫度的設定

擠出機螺筒各段及合流芯、模具各段溫度具體設定大致如下：

3.1 給料段：l85℃—195℃，依據(jù)擠出機剪切性能和擠出量大小而定，確保顯示溫度至少> 185℃;擠出量越大的這段要求溫度越高，以便粉料能快速受熱玻璃化而形成小塊狀。我公司擠出生產(chǎn)穿線管與排水管都是高速擠出，特別是穿線管，在我查閱過的資料中還未見有如此快速度生產(chǎn)的，所以我們公司的穿線管和排水硬管擠出設備給料段溫度都超高，普遍在195℃以上，個別機臺甚至達到210℃— 220℃，實際的內部料溫則只在100℃—130℃之間，要到給料段末端才能接近玻璃化態(tài)需要的溫度150℃左右。

3.2 壓縮段：一般在180℃;也可根據(jù)實際擠出速度適當提高，我們公司的穿線管生產(chǎn)在這一段是超過180℃的、達到了190℃—195℃排水管的生產(chǎn)大致差不多180℃。

3.3 熔融段：一般在180℃;也可根據(jù)實際擠出速度適當提高，我們公司的穿線管生產(chǎn)在這一段是超過180℃的、達到了190℃—195℃排水管的生產(chǎn)大致差不多180℃。

3.4 計量段：計量段的溫度在整過擠塑過程中是非常重要的，其重要性在某種意義上甚至超過給料段。溫度一般應設定在170℃～180℃，依據(jù)擠出機剪切性能和擠出量大小而定，確保顯示溫度≤l 85℃。因計量段內部剪切熱很大，容易造成熔體升溫，而過高的熔體溫度會加速PVC分解形成制品發(fā)黃、變色線、發(fā)泡等等影響制品質量的情況出現(xiàn)。因此、必要時可采用螺桿溫度、給料速度等方法分別進行調節(jié)。

3.5 擠出模具模體段溫度：擠出模具模體溫度設定比較簡單，主要是為防止熔體在模體內降溫，一般設定在185℃左右，大部分產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中，溫度設置在這區(qū)間都沒問題，個別產(chǎn)品(波紋管)比這要高、達到190℃。

3.6 口模段溫度：190℃～210℃，視產(chǎn)品擠出時表面光亮度與擠出壓力大小而定。一般來說，升高口模的溫度，能適當提高產(chǎn)品的表面的光亮度，也能一定程度地降低擠出機的內部壓力，擠出機內部壓力降低，摩擦剪切力自然就降低了，換句話說，適當增加口模溫度，可以少量降低擠出機的內部的摩擦剪切熱的產(chǎn)生(當內部摩擦剪切熱過大的時候)，反之亦然。我公司從事PVC擠出生產(chǎn)已經(jīng)20來年了，當中已經(jīng)有了一些經(jīng)驗豐富的擠出操作主機手，大部分已經(jīng)知道通過口模具的溫度調節(jié)來滿足制品需要的生產(chǎn)工藝。

四 工藝溫度的優(yōu)化機理

根據(jù)各個加熱段具體職能，用錐形雙螺桿擠出機進行PVC-U擠出生產(chǎn)，其整個過程大致可分為加溫、恒溫、保溫等三個區(qū)域。加溫與恒溫主要在擠出機內，以排氣孔為界，劃分為兩個相對獨立又相互關聯(lián)的部分，保溫區(qū)過程由合流芯、擠出模體及擠出口模等部分構成。在這里大家首先應清楚PVC-U擠出過程中有兩種熱源，一種是電加熱器提供的外熱，一種是由雙螺桿對PVC-U物料進行剪切、壓延和摩擦作用，以及PVC-U自身分之間的摩擦作用所產(chǎn)生的內熱。兩種熱源在擠出的不同階段發(fā)揮著不同的作用。溫控裝置控制的僅是外熱。沒有內熱存在的擠出機頭、口模部分的溫度一般都容易控制(部分參數(shù)設計超常規(guī)的擠出模具，也會產(chǎn)生內熱);有內熱存在，剪切作用較強，但尚未超越物料塑化需求的壓縮段和主要為排氣服務的熔融段，相對亦比較穩(wěn)定，也較易控制。剪切相對比較薄弱，主要依賴外加熱，但外加熱難以滿足物料塑化需求的給料段(外加熱功率配置較低的擠出機尤為突出);剪切熱已超越物料塑化需求的計量段往往也不受溫控裝置的控制。因此在整個擠出過程的溫度控制中，給料段、計量段是溫度控制的重點和難點。擠出控制主體是物料溫度，而不是螺筒和模具的溫度。設定溫度僅是手段，而顯示溫度在不同工況條件下，和物料溫度又有不同的對應(給料段物料溫度低于顯示溫度，計量段物料溫度高于顯示溫度)關系，加上熱電偶安裝位置的關系，顯示溫度僅能部分反映物料溫度，只是設定溫度的依據(jù)和基準。下面具體說下各段的溫度設置機理與重點。

4.1 給料段溫度：給料段是電加熱器傳遞熱給螺筒、顯示的溫度是該段螺筒的溫度，并非是物料溫度。物料溫度往往遠遠低于顯示溫度。當物料通過給料螺桿剛進入擠出機時，溫度僅有30℃—40℃左右，而螺桿產(chǎn)生的剪切熱帶來的物料溫升距塑化(玻璃化)溫度亦有很大的差距，同時物料經(jīng)由壓縮段，將通過排氣孔，需要物料在加溫區(qū)域完成由玻璃態(tài)向粘流態(tài)的轉化過程，要求基本呈“橘皮狀”，沒有粉狀物質存在，并緊緊包覆于螺槽表面，方不至被真空從排氣孔抽出或堵塞排氣孔，因此給料段的職能是重在外加熱，設定溫度應盡量高一些，以便電加熱圈給物料提供足夠的外熱。此時電加熱器啟閉比較頻繁，甚至不停頓工作。由于物料進入給料段，距離從口模擠出還有一段時間，加上為預防物料在加料口“架橋”或在機內“粘壁”，設定溫度也不宜過高，應以顯示溫度185℃以上為宜。雖然給料段設定溫度低一些，比如溫度設定為170℃左右甚至更低，也能生產(chǎn)出內在質量達標的產(chǎn)品。但由于供給的外熱比較少，過多依賴剪切熱來提升熔體溫度，對螺筒的磨損加大，會影響擠出機螺桿螺筒的使用壽命，是得不償失的。通過我們長期在擠出設備維護中觀察發(fā)現(xiàn)，僅經(jīng)過一兩年(有的甚至不到一年)使用，螺筒就發(fā)會生嚴重磨損，磨損大多都集中在壓縮比比較大的雙頭螺綾過后的第一道單頭螺綾或第二道單頭螺綾部位以及計量段等較寬的工作區(qū)域，最大磨損量達2 mm～3mm，這時候擠出生產(chǎn)會出現(xiàn)黃線(因物料回流，在高溫狀態(tài)下停留時間過長造成)，如對間隙進行調整，又會因螺桿與螺筒局部尖點摩擦，制品出現(xiàn)黑線和設備發(fā)出異常響聲，無法正常工作，只得更換螺筒與螺桿。這種現(xiàn)象的發(fā)生，分析起來盡管和制造廠家采用的鋼材和熱處理方法不當有密切的關系，但其重要要的一點原因也是因擠出溫度設定過低，致使這些部位的剪切作用比較強而加劇磨損所致。給料段采用較高設定溫度不僅有利于物料熔化，而且可以充分利用外熱來減少剪切作用對擠出機的磨損。大量實踐證明，在給料、擠出速度和計量段設定溫度不變前提下，適當提高給料段的設定溫度，可有效降低計量段顯示溫度與設定溫度之間的溫差，充分說明給料段溫度在一定程度上發(fā)揮著調整剪切熱的作用。

4.2 壓縮段溫度：物料進入剪切作用較大的壓縮段，在螺桿剪切力作用下，升溫較快。設定溫度高一些，有助于降低物料粘度，加快流動性，同給料段一樣，可以減少剪切熱的危害。

4.3 熔融段溫度：熔融段的物料基本熔化，因螺槽容積的變化，(一般壓縮比小于1 )，熔壓驟然降低，可以發(fā)揮充分恒溫和排氣的職能。設定溫度和壓縮段保持一致或略高，有助于防止熔體降溫，因熔體壓力的降低會使熔體溫度也呈下降的趨勢。

4.4 計量段溫度：計量段顯示的溫度不是物料溫度。僅是物料在剪切熱作用下傳遞給螺筒的溫度，物料溫度往往高于顯示溫度。設定溫度的目的不是為了提供外熱，而主要是為了及時停止外加熱，并利用螺筒冷卻裝置和螺桿油溫度的適當調節(jié)來轉移多余的熱量，防止物料分解。有的磨損嚴重的螺筒這段的冷卻裝置，在設備開機不久就會處于長期工作狀態(tài)才能勉強保持溫度不上升。因此設定溫度不宜過高，以顯示溫度≤l85℃為宜。當擠出量過小，顯示溫度過低時，又可視情況適時提高螺筒、螺桿設定溫度或給料速度以增加剪切。

4.5 合流芯及擠出模體溫度：熔體進入合流芯，已完全呈熔體狀態(tài)，并開始由變速變壓的螺旋運動轉變?yōu)閯蛩僦本€運動，并通過口模建立熔體壓力，使溫度、粘度和流動速度更趨均勻，為制品成型做最后的準備。由于改變運動方向，建立熔體壓力需犧牲一定的能量為代價，同時該區(qū)域由剪切作用產(chǎn)生的內熱已不復存在。因此溫度設定宜高一些，以減緩物料的熱損失。從本人查閱的大量行業(yè)文獻來看，行業(yè)中對合流芯溫度設定的意見分歧較大，有的人主張將合流芯溫度設定在1 65℃～175℃之間，認為提高合流芯設定溫度，會導致主機功率和型坯熔壓降低，從而影響擠出制品的理化性能。經(jīng)本人結合生產(chǎn)實際分析和試驗證明，其實那是一個誤區(qū)，因為提供或輸出熱量與否并不完全由設定溫度高低來決定，主要和加熱對象的實際溫度和設定溫度的差值有關。當設定溫度遠遠大于物料溫度時，如給料段物料溫度那樣，提高設定溫度，可以給物料提供大量的外熱;當設定溫度小于物料溫度時，不但沒給物料加熱，反而起著降溫的作用。前面已經(jīng)講過，經(jīng)過計量段的熔體實際溫度是高于顯示溫度的，如果顯示溫度在185℃左右，那么物料溫度也大致在190℃以上。合流芯及模體設定溫度的目的不是為了加熱，只是為了保護熔體熱量不因合流芯和模體溫度過低而被散失掉。同時熔體在機內被擠出時，靠近螺筒附近的熔體因與螺筒內壁摩擦，流動速度會低于熔體中心速度，發(fā)生所謂的“邊際”效應。所以設定溫度高一些，反而可有效調節(jié)熔體截面的流動速度。當設定溫度低于合流芯部位熔體實際溫度時，其熔體不僅得不到外熱，反而會處于完全散熱狀態(tài)，表面熔體流動速度則會減慢，與芯部熔體發(fā)生不均衡流動，則會影響口模擠出制品成型質量。甚至在模具分流錐流通截面阻力大的部位，因物料滯留出現(xiàn)黃線。當然提高合流芯設定溫度是針對計量段熔體溫度而言的。合流芯設定溫度過高，表面熔體流動過快，也會使截面流動速度不均衡。還有人認為(我公司大部分操作人員也是如此認為的)：合流芯溫度設定高一些，會導致合流芯“糊料”。實際上合流芯發(fā)生“糊料”，主要是合流芯內壁光潔度過低，連接部位不平整或存在過渡抬肩，使物料發(fā)生滯留或者開機升溫后，沒有緊固連接螺栓，連接部位出現(xiàn)間隙造成的，并非設定溫度過高所致。為了防止合流芯糊料，有意降低合流芯設定溫度，無疑是不正確的，過低的合流芯溫度反而會使靠近合流芯壁的物料因降溫硬化而流動減慢，邊角地方甚至不流動，造成因受熱時間過長而分解糊料，產(chǎn)生適得其反的效果。

4.6口模溫度：口模設定溫度主要是為成型和調整流速及表面光亮度服務的，由于熔體進入口模，在分流錐導向下，已由圓柱體轉化為呈產(chǎn)品需要形狀的薄壁熔體，依靠外加熱，也可以將型坯熔體溫度均勻提升到最佳塑化度區(qū)域。因此、口模溫度直接關系到產(chǎn)品的外在成型質量，值得指出的是，當擠出制品輕微塑化不良時，還可以通過適當提高口模溫度來解決。但當擠出制品出現(xiàn)嚴重塑化不良時，過度依賴提高口模溫度來解決也是不當?shù)?。會因表面溫度過高，熔體從口模擠出，發(fā)生不均勻膨脹，同時也會因熔體壓力的降低而改變設備內部的摩擦和剪切程度，反而加劇物料的塑化不良，這時候還是要通過螺筒各段的溫度綜合調節(jié)來解決。

4.7 螺桿溫度：螺桿溫度的控制一般有兩種裝置，一種是螺桿自調溫，利用熱管對流原理，實施熱量在螺桿內部的均衡交換，不用外加能量，但換熱效率較低。我國目前在5 5型以下的錐形雙螺桿擠出機大致都是這種配置;一種是外加熱與冷卻裝置，通過外加能量調節(jié)螺桿加熱區(qū)和恒溫區(qū)的溫度。螺桿溫度的的設定，主要依據(jù)加溫區(qū)和恒溫區(qū)的設定與顯示的溫差來確定。其主要職能是輔助給料段加溫或為計量段降溫，平衡兩者的溫差(我們公司的雙螺桿都是采用的這種裝置)。從目前實際的擠出機情況和存在的問題來看，主要是發(fā)揮后者的作用。

4.8 工藝溫度控制機理小結：擠出溫度設定之所以要求為“馬鞍型”，主要是為確保物料和熔體溫度呈“階梯型”，由低到高，始終處于平穩(wěn)上升，均衡塑化狀態(tài)，而不至于因物料在加溫區(qū)域設定溫度太低，物料至排氣孔時還未能塑化，從排氣孔冒料;在恒溫區(qū)域因設定溫度過高，導致物料發(fā)生降解。行業(yè)文獻中有人主張將設定溫度呈“階梯型”設置，顯然是一個誤區(qū)。當顯示溫度處于受控狀態(tài)時，外熱和內熱是可以相互調節(jié)和平衡的。在設定溫度一定條件下，當因剪切作用大，內熱較高時，外加熱圈會自動減少工作時間和加熱量，輔助以從外部提供風冷(或油冷)，內部提供油冷，進行冷卻，以防止物料分解;當因剪切作用小，內熱較低時，外熱圈也會自動增加工作時間，從而自動保持所供熱量和所需熱量的平衡。提高設定溫度，在增加外供熱量的同時，因物料粘度減少，流動性增加，導致剪切熱減少;反過來說，如果降低設定溫度，在減少外供熱量的同時，因物料粘度增加，流動性減少，導致剪切熱增加。擠出機提供的能量總是和設定溫度保持協(xié)調一致。并不因擠出機剪切性能強弱，擠出量大小而變化。在較高的加工溫度、較低的剪切作用下，可獲得與較低加工溫度與較高的剪切作用下相同的塑化度。因此無論擠出機剪切性能強弱，擠出量大小，擠出工藝溫度的設定應基本一致，不應當有太大的不同。這也是本人近期在參考了大量行業(yè)文獻和充分考慮物料塑化的同時，兼顧如何利用外加熱，減緩剪切熱，在確保擠出制品塑化質量的基礎上，減少螺筒磨損，延長其工作壽命的新思路。

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