螺杆挤出机温度控制之欧阳光明创编

*欧阳光明*创编 2021.03.07 挤出温度控制主要有温度设定、控 制和调整三个部分构成。设定温度是控 制温度的依据和基准 ,调整温度是对设定 温度的修正和完善。 欧阳光明（2021.03.07） 2.12.1温度设定温度设定 设定温度的目的是为了控制物料挤出成型过程,始终在熔融温度 与分解温度区间即 160～180℃进行。要正确设定温度,则需充分考 虑制约物料成型温度的相关因素。 1配方组分、剂量和原料质量。据文献介绍和生产实践验证, 不同配方或同一配方不同厂家生产的物料PVC、CPE、热稳定剂 等,挤出成型温度往往有很大差异 ,有的达 10℃左右,这一点在没有 实验条件或生产经验的情况下 ,是不可预知的。只有通过生产实践 , 依据塑料型坯的质量,适时调整设定温度。开始设定温度时不易过高, 应从低向高逐步调整。 2塑料挤出亦是一个能量守恒的过程。单位体积的固体转化为 熔体所需的总能量相对是恒定的,物料的输送速率基本上平衡于物料 的熔化速率。因受口模物料流速和定型模冷却条件的限制,不同规格 的异型材单位时间挤出量差异亦很大。因物料输送速率不同,物料熔 融所需热量亦不同。对于单螺杆挤出机或双螺杆挤出机没有内热存 在的加热区域,即机头、大小过渡段、口模等部位 ,生产大规格型材 时,设定温度宜高一些;生产小规格异型材,设定温度宜低一些。对于 *欧阳光明*创编 2021.03.07 *欧阳光明*创编 2021.03.07 双螺杆挤出机有内热存在的加热区域 ,由于内热的作用 ,挤出速率反 过来又直接影响物料的熔融速率。设定温度应视该段物料的形态、 承受温度程度及对热量的需求情况而定。 3塑料挤出需经历一定时间历程。在这一历程的不同阶段,由 物料的加工特性和挤出机职能所决定,不同形态的物料承温情况和对 热量的需求有所不同。要正确设定温度亦有必要深入了解物料在挤 出不同阶段的形态、承受温度程度及对热量的需求情况。 双螺杆挤出机温控系统由 10 个温控点组成。依据物料在挤出 过程各个阶段的形态、承受温度程度及对热量的需求情况 ,可将 10 个温控点归纳为加温、恒温、保温三个区域。其中加温与恒温区主 要在挤出机内,以排气孔为界划分为两个相对独立又互为关联的部分; 保温区主要由机头、大小过渡段、口模部分构成。 加温区由送料段、压缩段两温控点组成。由于物料由室温状态 经给料机螺杆输送给挤出机送料段螺杆 ,距物料熔融温度温差较大 , 同时物料经压缩段螺杆将通过排气孔,挤出要求物料在该区域内完成 由固体向熔体的转化过程 ,并紧紧包覆于螺槽表面 ,方不致从排气孔 排出或阻塞排气孔。因此物料在加温区域需要的热量较大,送料段、 压缩段的温度宜设定的高一些。值得注意的是,如送料段温度设定过 高,由于距离料斗与挤出机扭矩分配器较近 ,易导致物料在料斗内架 桥,扭矩分配器齿轮受热变形及加速磨损 ,故送料段温度设定还应视 料斗冷却情况和扭矩分配器油温而定一般以油温≤60℃为宜。 恒温区由熔融段和计量段两温控点组成。物料经过加温区后已 基本呈熔体状态,但温度不甚均匀,且并未完全塑化,还须进一步恒温 *欧阳光明*创编 2021.03.07 *欧阳光明*创编 2021.03.07 并完全塑化,同时随螺杆容积减少,在机头均布盘亦称过滤盘、导流 盘阻力作用下 ,物料粘度、密实度进一步提高 ,单位体积物料量增 加，为保证物料温度，因此该区域物料还需一定热量；但该区双螺 杆对物料剪切和压延作用所转化的内热 ,往往又超过了物料的需求 , 故熔融段和计量段温度的设定应注意 在挤出机开机前升温时 ,温度 设定略高一些,以利于螺筒恒温;开机正常后要适当降低,以防物料降 解。 保温区由机头、过渡段、口模等温控点组成。物料经过恒温区 后已完全呈熔体状态,进入保温区将由螺旋运动改变为匀速直线运动, 并通过均布盘。过渡段和口模建立熔体压力 ,使之温度、应力、粘 度、密实度和流速更趋均匀,为顺利地从口模挤出做最后的准备。由 于改变运动方向,建立熔体压力需牺牲一定的热量为代价。同时在该 区域，内热已不复存在,故仍需要一定外热做补充。该区域温度设定 一般应高于前两个区域设定的温度,口模处的温度还应依据型材截面 结构进行设定。截面复杂或壁厚部位 ,温度设定应高一些 ;截面简单 或壁薄部位,温度设定应低一些;截面对称或壁厚均匀部位,温度设定 应基本一致。 2.22.2 温度控制温度控制 塑料异型材挤出温度控制主要是围绕着设定温度进行的。由于 锥形双螺杆挤出机具有温度自控和手动冷却控制职能,一般生产状态 对所设定的温度实施自动控制即可。当某段温控点温度跑高,自动控 制失效,采用手动冷却控制也可将显示温度控制在设定温度界线之 内。 *欧阳光明*创编 2021.03.07 *欧阳光明*创编 2021.03.07 在挤出温度控制时必须明确两个基本概念。其一,挤出机设定温 度所控制的各个温控点显示温度仅仅是螺筒、机头及口模的温度,并 非物料的实际温度。物料温度与显示温度在不同加热工况下存在不 同的对应关系。即当螺筒、机头、口模等温控点外加热器加热时,物 料温度实际上低于显示温度;当螺筒、机头、口模等温控点外加热器 停止加热时,物料温度则可能等于或高于显示温度。锥形双螺杆挤出 机有两个热源①外电加热器;②双螺杆对物料剪切与压延作用转化 的内热。由于反映显示温度的测温点与外加热器和物料之间存在一 定距离,故三者之间亦存在一定的温度梯度 即温差。从挤出加温、 恒温、保温三个区域供热情况分析图 2可知,加热区既存在外加热, 又存在内加热,为双向导热,显示温度基本上等同于物料温度 ;恒温区 在显示温度未达到设定温度值时 ,亦是双向导热;显示温度超越设定 温度值时,热量开始由内向外传递,可称之为逆向导热,显示温度则可 能低于物料温度;保温区由于内热不复存在 ,热量又开始由外向内传 递,亦称之为正向导热,显示温度则高于物料温度。其二 ,双螺杆对物 料的剪切与压延作用所转化的内热并不受自动温控系统的约束与支 配。通过挤出实践可以发现 ,在塑料异型材挤出时 ,不存在内热的机 头,过渡段和口模部位温控点显示温度一般比较稳定 ,基本上可控制 在设定温度的范围内;有内热存在的挤出机内各段温控点显示温度随 挤出量增减往往波动很大,有时远远偏离设定温度的控制界线。例如 要提高挤出量,送料段物料对热量需求增大 ,因挤出速度提高所增加 的内热不足于平衡物料在该段停留时间缩短所减少的热量,虽然外加 热器一直工作,但显示温度仍低于设定温度 ;熔融段和计量段的物料 *欧阳光明*创编 2021.03.07 *欧阳光明*创编 2021.03.07 由于已完全转化为粘流态 ,所需热量有限,并由挤出速度提高所增加 的内热超过物料在该段停留时间缩短所减少的热量,