塑料異型材擠出技術包含三大相互關聯(lián)密切相關的關鍵技術系統(tǒng),即配方(工藝)設計與原料配混技術、擠出設備技術、擠出模具技術。這三大技術系統(tǒng)有機地結合在一起,構成塑料異型材擠出技術的核心。上篇說了配方(工藝)設計與原料配混技術系統(tǒng),這次來說說擠出設備技術:
擠出加工技術是塑料加工技術的一大分支,在塑料加工技術領域占有重要地位,主要是由于用擠出加工方法生產(chǎn)的塑料制品產(chǎn)量在塑料成型制品中居于首位之故。擠出設備和模具可認為是擠出技術系統(tǒng)中的硬件,其性能優(yōu)劣對擠出制品的質量和效率影響是不言而喻的。塑料異型材擠出設備隨著我國裝備技術水平的進步,已從初期的單螺桿擠出發(fā)展到目前的雙螺桿擠出,而且目前大都用錐形雙螺桿擠出生產(chǎn)。對塑料異型材擠出生產(chǎn)而言,從技術先進性、制品質量和生產(chǎn)效率方面比較,單螺桿擠出存在比功率大、比流量小、制品質量不穩(wěn)定等弊端,因而目前國內外均采用異向平行或錐形雙螺桿擠出設備進行塑料異型材擠出生產(chǎn)。
塑料異型材的擠出設備技術是一個十分復雜的技術系統(tǒng),該設備一般成線配套,全自動連續(xù)化生產(chǎn),其滿足的生產(chǎn)工藝過程一般包括自動上料、定量加料、自動控溫、無級調速、合格塑化、穩(wěn)定擠出、定型冷卻、牽引定長切割、自動翻料等,另外還附加自動吹風除水、自動貼膜、自動遠紅外校直、型材表面打印、自動吸屑等功能。這樣一條用于塑料異型材擠出生產(chǎn)的生產(chǎn)線一般包括自動上料機、異向雙螺桿擠出機、冷卻定型臺、牽引切割機、自動翻料架、自動吸屑機等單機,各單機必須滿足擠出生產(chǎn)的工藝要求并能完美結合才能形成一條高產(chǎn)高效的擠出生產(chǎn)線。在塑料異型材擠出生產(chǎn)線中,依擠出制品的規(guī)格、用途不同派生出若干型號。
鑒于擠出設備技術的復雜性和成系統(tǒng)性,考慮到目前用于塑料異型材擠出生產(chǎn)的技術特點,下面將以錐形雙螺桿擠出機為主機的異型材生產(chǎn)線為主,簡要介紹異型材擠出生產(chǎn)線的技術特點。
1.擠出機:是用于擠出成型加工的主要設備,也是塑料異型材生產(chǎn)線的主機。目前錐形雙螺桿擠出機應用較多。錐形雙螺桿擠出機屬于異向向外旋轉的雙螺桿擠出機機型,其對物料的輸送是靠相互嚙合的兩根螺桿形成的C形小室,隨螺桿異向向外旋轉強制前移輸送--稱為正位移輸送,而完成的,因而此類擠出機的擠出量在加料量足夠時,與螺桿轉速基本上成正比。關于錐形雙螺桿擠出機的結構特點及與平雙和單螺桿擠出機的性能對比均有專業(yè)文章敘述,在此不多述及,只將其關鍵技術特點作一簡介。
錐形雙螺桿擠出機一般由傳動系統(tǒng)、擠壓系統(tǒng)、自動上料及定量加料系統(tǒng)、真空排氣系統(tǒng)、機筒及螺桿調溫系統(tǒng)、電控系統(tǒng)等組成。其中擠壓系統(tǒng)和電控系統(tǒng)是其最為關鍵的兩個系統(tǒng)。
(1)擠壓裝置:由機筒、螺桿、過渡體及溫控系統(tǒng)組成。螺桿分加料段、預塑化段、壓縮段、排氣段、計量段,也有加料、預塑化共為一段的。其基本作用是完成PVC粉料的輸送、壓縮、排氣、塑化和計量擠出過程,PVC粉料在機筒中受到螺桿輸送的壓延、剪切、混煉作用,同時受到機筒上加熱片的加熱作用和螺桿芯部調溫作用的影響,逐漸從粉料變成塑化良好的熔體,再經(jīng)模具規(guī)范成型后冷卻定型即得需要的塑料異型材制品。目前螺桿設計理論正在發(fā)展中,對各段的理論計算模型仍在完善和探索,高效雙錐設計思想正在受到重視,即大長徑比和最佳螺槽系數(shù)的選擇設計而導致的超大擠出塑化能力使高速擠出的技術平臺不斷升高,因此螺桿設計換代的周期正在縮短,導致同一機型的擠出機生產(chǎn)能力大幅上升。目前國際上先進機型(直徑90-110mm的異向平行雙螺桿擠出機)已可達到雙股合格主型材擠出線速度3.5-4.5m/min,國產(chǎn)設備的先進機型(小端直徑60-65mm的錐形雙螺桿擠出機)也可實現(xiàn)擠出單股合格主型材3.5m/min左右的擠出線速度。
除螺桿設計是擠壓系統(tǒng)的技術關鍵外,其機筒加熱冷卻功率的匹配設計、螺桿調溫裝置的可靠性設計、溫度控制的準確有效性均是擠壓系統(tǒng)的技術關鍵,它們之間統(tǒng)籌兼顧,達到完美統(tǒng)一是高效擠壓系統(tǒng)成功的基礎。例如,國產(chǎn)SJZ60/130錐形雙螺桿擠出機采用了高效雙錐的擠壓系統(tǒng)設計思想,不僅采用了大長徑比(同機型最大)、大錐角、最佳槽深系數(shù)等最新結構設計,而且在四個關鍵間隙的設計和溫度控制方式的選擇及輔助功能如排氣系統(tǒng)的設計上均認真吸取了國際先進機型的設計思想,極大地提高了塑化質量和能力,測試擠出量可達300Kg/h,比功率降低到一個新的水平。
(2)電控系統(tǒng):擠出機的故障率大多發(fā)生在電控系統(tǒng),一是因為電控系統(tǒng)較為復雜;二是影響電控系統(tǒng)的相關因素較多。擠出機必須有調速(同步)控制、溫度控制、超扭矩報警控制及電氣安全保護控制等,每一種控制系統(tǒng)都相當復雜,因此目前國內外在技術上均采用專用智能軟件進行工控機(工業(yè)微機)控制,有良好的人機交互操作介面,可進行所有主要工藝參數(shù)的設定、修改、保存、調用等。如目前最先進的PCC控制系統(tǒng),不僅能實現(xiàn)單條擠出生產(chǎn)線的所有控制,而且可進行遠程通訊從而實現(xiàn)若干擠出生產(chǎn)線的集中控制,為實現(xiàn)異型材生產(chǎn)的集約化提供了技術保證。電控系統(tǒng)關鍵還在于其主關鍵件單元的可靠性上,一般調速控制以變頻調速較為可靠,選用國際名牌工業(yè)變頻器可完全滿足使用要求;溫度控制關鍵在于測溫元件的選用和溫控表的可靠性,一般國外專業(yè)廠產(chǎn)品可靠性較高。
2.定型臺:由托模裝置、真空系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)及調整機構組成。主要完成擠出物料熔體的定型和冷卻。主要技術要求是能適應不同模具的安裝,定型冷卻能力足夠大,調整操作方便,穩(wěn)定性和操作重復精度高。目前異型材定型臺放置3~4臺大功率真空泵(產(chǎn)主型材),對高速擠出型材定型臺還設強力排水泵或循環(huán)水泵以保證高速定型模的有效冷卻。一般定型臺面的有效托模長度不低于4m。各種定型臺均能完成上下左右前后三維方向的調整,調整方式不盡相同,電動調節(jié)加手動微調方式是較為先進的一種調整方式。一般定型臺縱向可調位移500-600mm,上下可調位移不小于50mm,橫向可調位移不小于20mm。定型臺冷卻系統(tǒng)的節(jié)水設計也是衡量定型臺技術先進性的一個指標。另外,定型臺是否適宜人體操作,是否穩(wěn)固可靠和便于維護均是選用定型臺考慮的主要因素。還有其中的各種輔助功能裝置的選配如型材表面打印裝置、吹風除水裝置、型材遠紅外校直裝置等,應根據(jù)異型生產(chǎn)的現(xiàn)實要求合理選配,如果模具采用密封性較好的高速模具,型材擠出時表面無水則吹風除水裝置就不用配置。
3.牽引切割機:主要功能是完成制品定型后從模腔內拉出并依設定長度切斷,達到連續(xù)生產(chǎn)的目的。它一般由牽引履帶系統(tǒng)、氣動加壓系統(tǒng)、機架、切割裝置、吸屑裝置、貼膜裝置等部分組成。主要技術要求是牽引力足夠大、牽引穩(wěn)定、牽引速度能與在最大擠出量時的制品生產(chǎn)速度匹配,切割同步性好等。目前有兩種形式,一種為牽引切割分開式、另一種為牽引切割一體式。前者為被動同步切割,后者為主動同步切割。從技術原理上分析,后者優(yōu)于前者,但對主型材生產(chǎn)而言,實用中并末有明顯差別。一般履帶對制品的壓力是無級可調的,牽引速度也是無級可調的,依生產(chǎn)制品不同作不同的調整,同時牽引切割機的操作可在定型臺上實現(xiàn),便于生產(chǎn)中的全線控制調整。目前,最為先進的切割方式為無屑切割,即型材的切割為非鋸片切割而是如金屬薄板剪切加工中的沖剪切割,不僅實現(xiàn)無屑切割型材,省去了吸屑機,而且型材切口質量明顯提高并消除了切割噪音,如SY240C異型材擠出生產(chǎn)線的牽引切割機可選配無屑切割功能。
另外,在制品切割完畢后要進行堆放。翻料架即完成此功能,在牽引切割機切斷制品后推到料架上,由料架自動翻板堆放,型材與管材翻料架均為同一原理,關鍵為定長準確,落料可靠。
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