PVC型材配方設(shè)計與加工工藝(二、三)

1、PVC型材配方設(shè)計與加工工藝（二、三）王佩璋配混料中應(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)塑料門窗型材時一般要加入：熱穩(wěn)定劑、加工改性劑、沖擊改性劑、潤滑劑、 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)方式和自動配料、自動輸

2、送的大規(guī)模生產(chǎn)方式。近幾年，我國硬P VC異型材擠岀行業(yè)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，物料處理自動化已成普遍使用 的方式。物料處理的自動化方式一般適合生產(chǎn)能力在5000噸以上的型材生產(chǎn)專業(yè)廠， 其勞動強(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，尤其是色彩的變化。生產(chǎn)能力4 0 0 0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。物料處理的自動化是指以電腦控制的自動配料系統(tǒng)

3、為核心，輔以氣力輸送，再與熱、 冷混合機(jī)相組合構(gòu)成一套完整的PVC配料、混料生產(chǎn)線。這項技術(shù)從20世紀(jì)80年代 中期引入我國，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，能滿足大批量擠岀生產(chǎn)的需要。目前我國已有一些工廠能生產(chǎn)這種 電腦控制的自動配料系統(tǒng)。配料是混料的前道工序。配料的關(guān)鍵就是一個“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稱量計量系統(tǒng)。比較廣泛采用的是稱 重計量方式，根據(jù)不同的稱重方法，又可分為分批次累加計重、失重式計重和流動過程物 料的連續(xù)計重三種。而分批次累加計重方式與混合工藝中要求的分批次加料混合

4、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)中采用的較多。分批次累加計重的原理示意圖見圖1圖1自動分批次累加計重的原理示意圖1-料斗2-電動螺桿加料器 3-氣動閥門4-稱重料斗5-質(zhì)量傳感器6-計算機(jī)控制系統(tǒng) 7-高速捏合機(jī)自動稱重控制器包括稱重料斗、質(zhì)量傳感器和計算機(jī)控制系統(tǒng)，它是本系統(tǒng)的核心， 其主要功能有：將傳感器的電信號還原為質(zhì)量數(shù)值顯示在屏幕上輸入計算機(jī)中；根據(jù)所設(shè) 定的參數(shù)要求對系統(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達(dá)到聯(lián)動，或者將自身的稱重數(shù)據(jù)及時送到主控計算機(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

5、一個非常重要的生產(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，各個工廠都根據(jù)自己的實際情況制定了相應(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)保持相對穩(wěn)定。2、每次操作前必須認(rèn)真檢查計量器具的準(zhǔn)確度，定期進(jìn)行計量鑒定。3、做好操作前的準(zhǔn)備工作，包括各種助劑的開包、檢驗、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

6、中，不得聊天或做其它事。6、嚴(yán)格配料質(zhì)量的檢驗制度，應(yīng)有專人負(fù)責(zé)逐件進(jìn)行檢驗，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?；炝瞎ば蚧炝鲜菍VC樹脂與熱穩(wěn)定劑、改性劑、潤滑劑、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

7、，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。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) 面對物料的推力使物料沿葉輪切向運(yùn)動。同時，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)動速度很快，快速運(yùn)動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已熔化成液態(tài)添加劑的吸收。

8、高速混合機(jī)的效率較高，所用時間遠(yuǎn)比Z型捏合機(jī)短，通常一次混合時間只需81 0分鐘，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, 一般是通過控制物料溫度來控制混料時間，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，即可由排料口岀料。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

9、的質(zhì)量、配方，以及擠岀成型加工過程的工藝控制，而對于混料制備工藝重視不夠。實際生產(chǎn)中岀 現(xiàn)的許多產(chǎn)品質(zhì)量波動，卻都因干混料制備工藝控制不嚴(yán)或不合理造成的。混合工序應(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Ψ肿淤|(zhì)量范圍，內(nèi)部應(yīng)多孔，質(zhì)量應(yīng)符合 國家標(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，否則會加大在高速混合 時排汽的難度。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

10、積的5 0%以下時，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以上；加料量占50%70%時，達(dá)到該溫度則僅為810min;加料量在7 0%以上時，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 ;對于4 0 0 L的高速捏合機(jī)的加入量應(yīng)是400X70%X0.45=12 6kgPVC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（2030kg），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

11、，料溫在5OC以下時，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，這時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，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P VC樹脂顆粒相近；同時，由于顆粒吸收了助劑，干混料的表觀密度迅速增加。料溫在1 2 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，對輸送有利；表現(xiàn)密度提高，有利

12、于擠岀成 型產(chǎn)量的提高和減小排氣量，對提高制品的密實度有利。同時，料溫在10 0C以上時， 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，同時物料含水率又很低時，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，熱混溫度宜在12 012 5C;助劑中含有促進(jìn)塑化的加工改性劑和內(nèi)潤滑劑時，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滑劑較多時，宜取上限。但在實際操作中應(yīng)特別 注意儀表所顯示的溫度與實際物料溫度的差別，應(yīng)經(jīng)常定期校正儀表顯示，以免造成質(zhì)量 事故。高速混合時各種助劑的加料順序硬PVC

13、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)潤滑劑宜隨后加入，以便熔化，充分滲入樹脂內(nèi)部。蠟類外潤滑劑宜在料溫接近岀料溫度時最后加入，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，延長混 合時間。填料對助劑有吸收作用，而且一般用量較大，應(yīng)在加入外潤滑劑之前或與外潤滑劑一 起加入。以使助劑先在樹脂中得以分散，減少填料對助劑的吸收。同時也可減小熱混

14、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_擊改性劑可與樹脂一并加 到熱混機(jī)中，特別是對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?？傊?，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

15、性劑，內(nèi)潤滑劑、顏料以及抗沖擊改性劑 加到料中。(4) 在9 0C左右，于高轉(zhuǎn)速下，加入填料。(5) 在100C,在高轉(zhuǎn)速下，加入外潤滑劑如蠟類。(6) 在12 5C，低轉(zhuǎn)速下排物料送入轉(zhuǎn)動著的冷混機(jī)中。(7) 在45C以下，冷混機(jī)中排物料。(8) 過篩，計量，裝袋，儲藏待用。2、簡化的加料順序如下：(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) 低速啟動電機(jī)，正常后進(jìn)入高速混合。(3) 在8 0C左右時，于高轉(zhuǎn)速下將加工改性劑、內(nèi)潤滑劑、顏料、以及填料加到 料中。(4) 在10 0C左右時，在高轉(zhuǎn)速下

16、加入外潤滑劑(如蠟類)。(5) 在125C時，低轉(zhuǎn)速下排料送入轉(zhuǎn)動著的冷混機(jī)中。(6) 在降至4 5C以下時，冷混機(jī)排料。(7) 過篩、計量、裝袋，儲存待用。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。擠岀成型是使高聚物的熔體(或粘性流體) 在擠岀機(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。擠岀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。塑料擠岀的制品有管材、板材、棒材、 片材

17、、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。擠岀設(shè)備有螺桿擠岀機(jī)和柱塞式擠岀機(jī)兩大類，前者為連續(xù)式擠岀，后者為間歇式擠 岀，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。螺桿擠岀機(jī)可分為 單螺桿擠岀機(jī)和多螺桿擠岀機(jī)。單螺桿擠岀機(jī)是生產(chǎn)上最基本的擠岀機(jī)。多螺桿擠岀機(jī)中 雙螺桿擠岀機(jī)近年來發(fā)展最

18、快，其應(yīng)用日漸廣泛。目前，在PVC塑料門窗型材的加工中， 雙螺桿擠岀機(jī)已成為主要生產(chǎn)設(shè)備，單螺桿擠岀機(jī)將被逐步淘汰。但在其它聚合物的擠岀 加工中，單螺桿擠岀機(jī)仍占主導(dǎo)地位。二者有各自的特點(diǎn)：單螺桿擠岀機(jī)：結(jié)構(gòu)簡單，價格低。適合聚合物的塑化擠岀，適合顆粒料的擠岀加工。對聚合物的剪切降解小，但物料 在擠岀機(jī)中停留時間長。操縱容易，工藝控制簡單。雙螺桿擠岀機(jī)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價格高。具有很好的混煉塑化能力，物料在擠岀機(jī)中停留時間短，適合粉料加工。產(chǎn)量大，擠出速度快，單位產(chǎn)量耗能低。頁下）：可以看岀，單螺桿擠岀機(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。雙螺桿擠岀機(jī)適合粉料加工，可以直接使

19、用混合好的PVC料，減少了造粒的工序, 但多了廢料的磨粉工序。近幾年，國產(chǎn)雙螺桿擠岀機(jī)的質(zhì)量已基本達(dá)到進(jìn)口雙螺桿擠岀機(jī) 的水平，價格僅為進(jìn)口機(jī)的1/31/5。由于雙螺桿擠岀機(jī)的產(chǎn)量大，擠岀速度快， 一般可達(dá)到2-4米/分鐘，適合PVC塑料門窗型材的大規(guī)模生產(chǎn)。而單螺桿擠岀機(jī)一 般只用作小型輔助型材生產(chǎn)，擠岀速度僅為12米/分鐘，許多的PVC型材加工廠已 淘汰了單螺桿擠岀機(jī)，改用雙螺桿擠岀機(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，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。但單螺桿擠岀機(jī)與雙螺桿擠岀機(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。

20、單螺桿擠岀機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（另單螺桿擠岀機(jī)是由傳動系統(tǒng)、擠岀系統(tǒng)、加熱和冷卻系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等幾部分組成外還有一些輔助設(shè)備）。其中擠出系統(tǒng)是擠出成型的關(guān)鍵部位，對擠出的成型質(zhì)量和產(chǎn)量 起重要作用。擠岀系統(tǒng)主要包括加料裝置、料筒、螺桿、機(jī)頭和口模等幾個部分（如圖3 所示）。下面僅就擠岀系統(tǒng)討論擠岀機(jī)的基本結(jié)構(gòu)及作用。PVCffl 旨+稱量計量一-高速混合一-冷卻混合一-雙螺桿擠出機(jī)擠出一-冷卻定型一-各種助劑T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單螺桿擠岀機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖1-樹脂2-料斗3

21、-硬合金襯套4-熱電耦5-機(jī)筒6-加熱裝置7-機(jī)頭加熱器8-多孔板9-擠岀熔體型坯10-模具11-模具連接體12-過濾網(wǎng)13-螺桿14-冷卻夾套1、加料裝置擠岀成型的供料一般采用粒狀料。加料裝置是保證向擠岀機(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，該處有截斷裝 置，可以調(diào)整和截斷料流。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

22、時定量自動加料的裝置。2、料筒料筒又叫機(jī)筒，是一個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。擠岀成型時的工作溫度一般在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須對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。

23、螺桿與料筒 的間隙很小，使塑料受到強(qiáng)大的剪切作用而塑化并推動向前。螺桿由電動機(jī)通過減速機(jī)構(gòu)傳動，轉(zhuǎn)速一般為10120r/min，要求是無級變速。（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）其中長徑比（L/Ds ）對螺桿的工作特性有重大的影響。一般擠岀機(jī)長 徑比為152 5，但近年來發(fā)展的擠岀機(jī)有達(dá)4 0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，還可減少擠岀時的逆流和漏流，提高擠岀機(jī)的生產(chǎn)能 力L/Ds過小，對塑料的混合和塑化都不利。因此，對于硬塑料、粉狀塑料要求塑化 時間長，應(yīng)選較大的。L/Ds大的螺桿

24、適應(yīng)性強(qiáng)，可用于多種塑料的擠岀。但L/Ds太大，熱敏性塑料會因受熱時間太長而岀現(xiàn)分解，同時增加螺桿的自重，使制造和安裝都困難，也會增大擠岀機(jī)的功率消耗。目前，L/Ds以2 5居多。螺桿的壓縮比是指螺桿加料段第一個螺槽的容積與均化段最后一個螺槽的容積之比，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 的大小取決于擠岀塑料的種類和形態(tài)，如粉狀塑料的相對密度小，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，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

25、及擠出效率，H較小時，對塑料可產(chǎn)生較高的剪切速率，有利于 傳熱和塑化，但擠岀生產(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，如：加料段的螺槽深度H 1是個定值，一般Hl O.lDs ;壓縮段的螺槽深H2是漸變的，是一個變化值；均化段的螺槽深 H3是個定值，按經(jīng)驗 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，擠岀機(jī)的生產(chǎn)能力提高，但螺桿對塑料的擠壓剪切作用減少。岀于機(jī)械加工的方便，取Ds=Ls，則0為1

26、7.26。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 5，其大小影響擠岀機(jī)的生產(chǎn)能力和物料的塑化。5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)效率也不會高。但5小時，熱傳導(dǎo)和剪切率都相應(yīng)提高。但 5過于小，就易引起物料降解。單螺桿擠岀機(jī)擠岀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)塑料在擠岀機(jī)中的 三種物理狀態(tài)的變化過程及對螺桿各部位的工作要求，通常將擠岀機(jī)的螺桿分成加料

27、段（固體輸送區(qū)）、壓縮段（熔融區(qū)）和均化段（熔體輸送區(qū)）三段。對于常規(guī)漸變螺紋的螺桿 來說，塑料在擠岀機(jī)中的擠岀過程可以通過螺桿各段的基本職能及塑料在擠岀機(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)入擠岀機(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。在該段，螺桿的職能主要是將塑料壓實提供向前輸送的動力，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)束到最初開始岀現(xiàn)熔融的一為粘流態(tài)。3

28、、均化段從熔融段進(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)頭口模擠岀。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，其 主要動力來源于加料段的固體輸送，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。雙螺桿擠岀機(jī)隨著聚合物加工業(yè)的發(fā)展，對高分子材料成型和混合工藝提岀了越來越多和越來越高 的要求，單螺桿擠岀機(jī)在某些方面就不能滿足這些要求。例如

29、：用單螺桿擠岀機(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, 雙螺桿擠岀機(jī)自2 0世紀(jì)3 0年代后期在意大利開發(fā)岀來以后，經(jīng)過半個多世紀(jì)的不斷改 進(jìn)和完善，得到了很大的發(fā)展。在國外，目前雙螺桿擠岀機(jī)已廣泛應(yīng)用于聚合物加工領(lǐng)域, 已占全部擠岀機(jī)總數(shù)的40%。硬聚氯乙烯粒料、管材、異型材、板材幾乎都是采用雙螺 桿擠岀機(jī)加工成型的。作為連續(xù)混合機(jī)，雙螺桿擠岀機(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)擠岀。近2 0年來，高分子材料共混和反應(yīng)擠岀技術(shù)的發(fā) 展進(jìn)

30、一步促進(jìn)了雙螺桿擠岀機(jī)數(shù)量和類型的增加。雙螺桿擠岀機(jī)的結(jié)構(gòu)與分類雙螺桿擠岀機(jī)由傳動裝置、加料裝置、料筒和螺桿等幾個部分組成，各部件的作用與 單螺桿擠岀機(jī)相似。與單螺桿擠岀機(jī)區(qū)別之處在于雙螺桿擠岀機(jī)中有兩根平行的螺桿置于雙螺桿擠岀機(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。雙螺桿擠岀機(jī)的 螺桿結(jié)構(gòu)要比單螺桿擠岀機(jī)復(fù)雜得多，這是因為雙螺桿擠岀機(jī)的螺桿還有諸如旋轉(zhuǎn)方向、 嚙合程度等等問題。圖6雙螺桿擠岀機(jī)示意圖1-電動機(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型材擠岀的雙螺桿擠岀機(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)式雙螺桿擠岀的，但一般只

31、能在低速下操作，約在1 Or/min范圍內(nèi)。 而高速嚙合同向旋轉(zhuǎn)式雙螺桿擠岀機(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 類擠岀機(jī)最大螺桿速度范圍在3OO6OOr/min。非嚙合型擠岀機(jī)與嚙合型擠岀 機(jī)的輸送機(jī)理大不相同，比較接近于單螺桿擠岀機(jī)的輸送機(jī)理，二者有本質(zhì)上的差別。雙螺桿擠岀機(jī)的工作原理雙螺桿擠岀機(jī)的結(jié)構(gòu)盡管與單螺桿擠岀機(jī)很相似，但工作原理差異卻很大。在雙螺桿擠岀 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岀系統(tǒng)中，除了向機(jī)頭方向的運(yùn)動形式外

32、，還有多種流動方式, 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。主要流動方式：1、由于兩螺桿的螺棱的相對位置是錯開的，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。圖7物料在非嚙合雙螺桿擠岀機(jī)中的流動示意圖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，同時隨著螺桿的旋轉(zhuǎn)， 在兩螺桿的間隙處物料不斷受到攪動并被不斷帶走、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。3、多種物料的流動形式（包 括由于在兩根螺桿的相互作用下產(chǎn)生的各種流動）都增加了對物料的混煉和剪切。但這種 雙螺桿沒有自清潔作用，一

33、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)雙螺桿擠岀系統(tǒng)物料在同向旋轉(zhuǎn)的雙螺桿擠岀系統(tǒng)的全螺紋段的流動情況見圖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 從間隙中推岀，結(jié)果使物料從一根螺桿轉(zhuǎn)到另一個螺桿，呈形前進(jìn)，這種速度的改變以 及嚙合區(qū)較大的相對速度，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間很短。這種擠岀機(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)。圖8物

34、料在嚙合同向雙螺桿擠岀機(jī)中的流動示意圖圖9嚙合型異向旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠岀系統(tǒng)中物料的運(yùn)動情況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)動情況見圖9。在嚙合型異向旋轉(zhuǎn)的雙螺 桿擠岀中，兩根螺桿是對稱的，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。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， 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 螺桿的徑向

35、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。雙螺桿擠岀機(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。對于變直徑（或錐形） 螺桿而言，螺桿直徑是一個變值，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、螺桿的長徑比。螺桿的長徑比是指螺桿的有效長度與外徑之比。一般整體式雙螺 桿擠岀機(jī)的長徑比是在7-18之間。對于組合式雙螺桿擠岀機(jī)，長徑比是可變的。從發(fā) 展看，長徑比有逐步加大的趨勢。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)的雙螺桿擠岀機(jī)多用 于混料，異向旋轉(zhuǎn)的擠出機(jī)多用于擠出制品。

36、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)的雙螺桿擠岀機(jī)可以高速旋轉(zhuǎn)，異向旋轉(zhuǎn)的擠岀機(jī)一般轉(zhuǎn)速僅在04 Or/min。5、驅(qū)動功率。驅(qū)動功率是指驅(qū)動螺桿的電動機(jī)功率，單位為kWo6、產(chǎn)量。產(chǎn)量指每小時物料的擠岀量，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岀機(jī)。所以顆粒狀的原料適合 單螺桿擠出機(jī)進(jìn)料。而在雙螺桿擠岀機(jī)中，特

37、別是嚙合型雙螺桿擠岀機(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2區(qū)/ C3區(qū)/ C4區(qū)/ C法蘭盤/ C機(jī)頭體/ c口模/ c螺桿內(nèi)油溫/ c段）17018016016016517516517516517517018017518570 90物料的流動速度場研究人員對物料在單螺桿擠岀機(jī)中的流動速度分布已描述得相當(dāng)明確，而在雙螺桿擠 岀機(jī)中物料的流動速度分布情況相當(dāng)復(fù)雜且難以描

38、述。許多研究人員只是不考慮嚙合區(qū)的 物料流動情況來分析物料的流動速度場，但這些分析結(jié)果與實際情況相差很大，因為雙螺 桿擠岀機(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岀機(jī)與雙螺桿擠岀機(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、溫度控制單螺桿擠岀機(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抱在加料段的螺桿上與螺桿同步轉(zhuǎn) 動，阻止物料向前移動，形不成固體塞的輸送能力，使擠岀機(jī)擠不岀料，長時間會造成P VC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140150C160170C170180C180185C180185C雙螺桿擠岀機(jī)與單螺桿擠岀機(jī)輸送物料的機(jī)理不同，它是采用強(qiáng)制進(jìn)料的方法PV