塑膠原料重要原則

時間：2019-03-14作者：東莞市百盈防靜電制品有限公司瀏覽：295

機(jī)械

1.機(jī)械原則
擠出的基本機(jī)理很簡單——一個螺桿在筒體中轉(zhuǎn)動并把塑料向前推動。螺桿實際上是一個斜面或者斜坡，纏繞在中心層上。其目的是增加壓力以便克服較大的阻力。就一臺擠出機(jī)而言，有3種阻力需要克服：固體顆粒（進(jìn)料）對筒壁的摩擦力和螺桿轉(zhuǎn)動前幾圈時（進(jìn)料區(qū)）它們之間的相互摩擦力；熔體在筒壁上的附著力；熔體被向前推動時其內(nèi)部的物流阻力。
多數(shù)單螺桿是右旋螺紋，像木工和機(jī)器中使用的螺桿和螺栓。如果從后面看，它們是反向轉(zhuǎn)動，因為它們要盡力向后旋出筒體。在一些雙螺桿擠出機(jī)中，兩個螺桿在兩個筒體中反向轉(zhuǎn)動并相互交叉，因此一個必須是右向的，另一個必須是左向的。在其它咬合雙螺桿中，兩個螺桿以相同的方向轉(zhuǎn)動因而必須有相同的取向。然而，不管是哪種情況都有吸收向后力的止推軸承，牛頓的原理依然適用。
2.熱原則
可擠出的塑料是熱塑料——它們在加熱時熔化并在冷卻時再次凝固。熔化塑料的熱量從何而來？進(jìn)料預(yù)熱和筒體/模具加熱器可能起作用而且在啟動時非常重要，但是，電機(jī)輸入能量——電機(jī)克服粘稠熔體的阻力轉(zhuǎn)動螺桿時生成于筒體內(nèi)的摩擦熱量——是所有塑料較重要的熱源，小系統(tǒng)、低速螺桿、高熔體溫度塑料和擠出涂層應(yīng)用除外。
對于所有其他操作，認(rèn)識到筒體加熱器不是操作中的主要熱源是很重要的，因而對擠出的作用比我們預(yù)計的可能要小（見*11條原則）。后筒體溫度可能依然重要，因為它影響齒合或者進(jìn)料中的固體物輸送速度。模頭和模具溫度通常應(yīng)該是想要的熔體溫度或者接近于這一溫度，除非它們用于某具體目的像上光、流體分配或者壓力控制。
3.減速原則
在多數(shù)擠出機(jī)中，螺桿速度的變化通過調(diào)整電機(jī)速度實現(xiàn)。電機(jī)通常以大約1750rpm的全速轉(zhuǎn)動，但是這對一個擠出機(jī)螺桿來說太快了。如果以如此快的速度轉(zhuǎn)動，就會產(chǎn)生太多的摩擦熱量而且塑料的滯留時間也太短而不能制備均勻的、很好攪拌的熔體。典型的減速比率在10：1到20：1之間。**階段既可以用齒輪也可以滑輪組，但是*二階段都用齒輪而且螺桿定位在最后一個大齒輪中心。
有時減速率與任務(wù)匹配有誤——會有太多的能量不能使用——而且有可能在電機(jī)和改變較大速度的**個減速階段之間增加一個滑輪組。這要么使螺桿速度增加到**過先前極限或者降低較大速度允許該系統(tǒng)以較大速度較大的百分比運(yùn)行。這將增加可獲得能量、減少安培數(shù)并避免電機(jī)問題。在兩種情況中，根據(jù)材料和其冷卻需要，輸出可能會增加。

原料

4.進(jìn)料擔(dān)當(dāng)冷卻劑
擠出是把電機(jī)的能量——有時是加熱器的——傳送到冷塑料上，從而把它從固體轉(zhuǎn)換成熔體。輸入進(jìn)料比給料區(qū)中的筒體和螺桿表面溫度低。螺桿根表面也被進(jìn)料冷卻并被塑料進(jìn)料顆粒（及顆粒之間的空氣）從筒壁上絕熱。如果螺桿突然停止，進(jìn)料也停止，并且因為熱量從較熱的**向后移動，螺桿表面在進(jìn)料區(qū)變得較熱。這可能引起顆粒在根部的粘附或搭橋。
5.在進(jìn)料區(qū)內(nèi)，粘到筒體上滑到螺桿上
為了使一臺單螺桿擠出機(jī)光滑筒體進(jìn)料區(qū)的固體顆粒輸送量到達(dá)較大，顆粒應(yīng)該粘在筒體上并滑到螺桿上。如果顆粒粘在螺桿根部，沒有什么東西能把它們拉下來；通道體積和固體的入口量就減少了。在根部粘附不好的另一個原因是塑料可能會在此處熱煉并產(chǎn)生凝膠和類似污染顆粒，或者隨輸出速度的變化間歇粘附并中斷。
多數(shù)塑料很自然地在根部滑動，因為它們進(jìn)入時是冷的，而且摩擦力還沒有把根部加熱到和筒壁一樣熱。一些材料比另一些材料較可能粘附：高度塑化PVC，非晶體PET，和 某些較終使用中想要的有粘附特性的聚烯烴類共聚合物。
帶槽筒體是一種特殊情況。槽在進(jìn)料區(qū)，進(jìn)料區(qū)與筒體其余部分是熱絕緣的并是深度水冷的。螺紋把顆粒推入槽內(nèi)并在一個相當(dāng)短的距離內(nèi)形成一個很高的壓力。這增加了相同輸出較低螺桿轉(zhuǎn)速的咬合允量，從而**產(chǎn)生的摩擦熱量減少，熔體溫度較低。這可能意味著冷卻限制吹制膜生產(chǎn)線中較快的生產(chǎn)。槽特別適合于HDPE，它是除過氟化塑料之外較滑的普通塑料。
6.材料的花費(fèi)較大
在某些情況下，材料成本可以占到產(chǎn)成本的80%——多于其他所有因素之和——除過少數(shù)質(zhì)量和包裝特別重要的產(chǎn)品比如醫(yī)用導(dǎo)管。這個原則自然引出兩個結(jié)論：加工商應(yīng)該盡可能多地重復(fù)使用邊角料和廢品來代替原材料，并盡可能嚴(yán)格地遵守容差以免背離目標(biāo)厚度及產(chǎn)品出現(xiàn)問題。


7.能源成本相對來說并不重要
盡管一個工廠的吸引力和真正問題和上升的能源成本在同一水平線上，運(yùn)行一臺擠出機(jī)所需的能源仍然是總生產(chǎn)成本中很少一部分。情況總是這樣的因為材料成本非常高，擠出機(jī)是一個有效的系統(tǒng)，如果引入了過多能量那么塑料就會很快變得非常熱以致于無法正常加工。
8.螺桿末端的壓力很重要
這個壓力反映螺桿下游所有物體的阻力：過濾網(wǎng)和污染扎碎機(jī)板、適配器輸送管、固定攪拌器（如果有）以及模具自身。它不但依賴于這些組件的幾何圖形還依賴于系統(tǒng)中的溫度，這反過來又影響樹脂粘度和通過速度。它不依賴于螺桿設(shè)計，它影響溫度、粘度和通過量時除外。就安全原因來說，測量溫度是很重要的——如果它太高，模頭和模具可能爆炸并傷害附近人員或機(jī)器。
在制造空心部件時，比如使用支架對**定位的蜘蛛模具制造的管子，必須在模具內(nèi)產(chǎn)生很高的壓力來幫助分開的物流重新組合。否則，沿焊接線的產(chǎn)品可能較弱并且在使用時可能出現(xiàn)問題。
9.輸出=最后一個螺紋的位移+/-壓力物流和泄漏
最后一個螺紋的位移叫做正流，只依賴于螺桿的幾何形狀、螺桿速度和熔體密度。它由壓力物流調(diào)節(jié)，實際上包括了減少輸出量的阻力效果（由較高壓力表示）和增加輸出量的進(jìn)料中的任何過咬合效果。螺紋上的泄漏可能是兩個方向中的任意一個方向。
10.剪切率在粘度中起主要作用
所有普通塑料都有剪力下降特性，意思是在塑料運(yùn)動得越來越快時粘度變低。一些塑料的這個效果表示得特別明顯。例如一些PVC在推力增加一倍時流速會增加10倍或更多。熔體系數(shù)是粘度的一個常用的測量方法但卻是顛倒的（比如是流量/推力而不是推力/流量）。
可惜，其測量是在剪切率在10s-1或較小時而且在熔體流速很快的擠出機(jī)中可能不是一個真實的測量值。 電機(jī)與筒體對立，筒體與電機(jī)對立：為什么筒體的控制效果并非總是和期望的一樣，特別是在測量區(qū)內(nèi)？如果對筒體加熱，筒壁處的材料層粘度變小，電機(jī)在這個較加光滑的筒體內(nèi)運(yùn)行需要的能量較少。電機(jī)電流（安培數(shù)）下降。相反地，如果筒體冷卻，筒壁處的熔體粘度增大，電機(jī)必須較加用力地轉(zhuǎn)動，安培數(shù)增加。

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