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塑料异型材挤生产中挤出设备有哪些?


    塑料异型材挤出技术包含三大相互关联密切相关的关键技术系统,即配方(工艺)设计与原料配混技术、挤出设备技术、挤出模具技术。这三大技术系统有机地结合在一起,构成塑料异型材挤出技术的核心。上篇说了配方(工艺)设计与原料配混技术系统,这次来说说挤出设备技术:


    挤出加工技术是塑料加工技术的一大分支,在塑料加工技术领域占有重要地位,主要是由于用挤出加工方法生产的塑料制品产量在塑料成型制品中居于首位之故。挤出设备和模具可认为是挤出技术系统中的硬件,其性能优劣对挤出制品的质量和效率影响是不言而喻的。塑料异型材挤出设备随着我国装备技术水平的进步,已从初期的单螺杆挤出发展到目前的双螺杆挤出,而且目前大都用锥形双螺杆挤出生产。对塑料异型材挤出生产而言,从技术先进性、制品质量和生产效率方面比较,单螺杆挤出存在比功率大、比流量小、制品质量不稳定等弊端,因而目前国内外均采用异向平行或锥形双螺杆挤出设备进行塑料异型材挤出生产。

 
    塑料异型材的挤出设备技术是一个十分复杂的技术系统,该设备一般成线配套,全自动连续化生产,其满足的生产工艺过程一般包括自动上料、定量加料、自动控温、无级调速、合格塑化、稳定挤出、定型冷却、牵引定长切割、自动翻料等,另外还附加自动吹风除水、自动贴膜、自动远红外校直、型材表面打印、自动吸屑等功能。这样一条用于塑料异型材挤出生产的生产线一般包括自动上料机、异向双螺杆挤出机、冷却定型台、牵引切割机、自动翻料架、自动吸屑机等单机,各单机必须满足挤出生产的工艺要求并能完美结合才能形成一条高产高效的挤出生产线。在塑料异型材挤出生产线中,依挤出制品的规格、用途不同派生出若干型号。


    鉴于挤出设备技术的复杂性和成系统性,考虑到目前用于塑料异型材挤出生产的技术特点,下面将以锥形双螺杆挤出机为主机的异型材生产线为主,简要介绍异型材挤出生产线的技术特点。

    1.挤出机:是用于挤出成型加工的主要设备,也是塑料异型材生产线的主机。目前锥形双螺杆挤出机应用较多。锥形双螺杆挤出机属于异向向外旋转的双螺杆挤出机机型,其对物料的输送是靠相互啮合的两根螺杆形成的C形小室,随螺杆异向向外旋转强制前移输送--称为正位移输送,而完成的,因而此类挤出机的挤出量在加料量足够时,与螺杆转速基本上成正比。关于锥形双螺杆挤出机的结构特点及与平双和单螺杆挤出机的性能对比均有专业文章叙述,在此不多述及,只将其关键技术特点作一简介。


    锥形双螺杆挤出机一般由传动系统、挤压系统、自动上料及定量加料系统、真空排气系统、机筒及螺杆调温系统、电控系统等组成。其中挤压系统和电控系统是其最为关键的两个系统。


    (1)挤压装置:由机筒、螺杆、过渡体及温控系统组成。螺杆分加料段、预塑化段、压缩段、排气段、计量段,也有加料、预塑化共为一段的。其基本作用是完成PVC粉料的输送、压缩、排气、塑化和计量挤出过程,PVC粉料在机筒中受到螺杆输送的压延、剪切、混炼作用,同时受到机筒上加热片的加热作用和螺杆芯部调温作用的影响,逐渐从粉料变成塑化良好的熔体,再经模具规范成型后冷却定型即得需要的塑料异型材制品。目前螺杆设计理论正在发展中,对各段的理论计算模型仍在完善和探索,高效双锥设计思想正在受到重视,即大长径比和最佳螺槽系数的选择设计而导致的超大挤出塑化能力使高速挤出的技术平台不断升高,因此螺杆设计换代的周期正在缩短,导致同一机型的挤出机生产能力大幅上升。目前国际上先进机型(直径90-110mm的异向平行双螺杆挤出机)已可达到双股合格主型材挤出线速度3.5-4.5m/min,国产设备的先进机型(小端直径60-65mm的锥形双螺杆挤出机)也可实现挤出单股合格主型材3.5m/min左右的挤出线速度。


     除螺杆设计是挤压系统的技术关键外,其机筒加热冷却功率的匹配设计、螺杆调温装置的可靠性设计、温度控制的准确有效性均是挤压系统的技术关键,它们之间统筹兼顾,达到完美统一是高效挤压系统成功的基础。例如,国产SJZ60/130锥形双螺杆挤出机采用了高效双锥的挤压系统设计思想,不仅采用了大长径比(同机型最大)、大锥角、最佳槽深系数等最新结构设计,而且在四个关键间隙的设计和温度控制方式的选择及辅助功能如排气系统的设计上均认真吸取了国际先进机型的设计思想,极大地提高了塑化质量和能力,测试挤出量可达300Kg/h,比功率降低到一个新的水平。


    (2)电控系统:挤出机的故障率大多发生在电控系统,一是因为电控系统较为复杂;二是影响电控系统的相关因素较多。挤出机必须有调速(同步)控制、温度控制、超扭矩报警控制及电气安全保护控制等,每一种控制系统都相当复杂,因此目前国内外在技术上均采用专用智能软件进行工控机(工业微机)控制,有良好的人机交互操作介面,可进行所有主要工艺参数的设定、修改、保存、调用等。如目前最先进的PCC控制系统,不仅能实现单条挤出生产线的所有控制,而且可进行远程通讯从而实现若干挤出生产线的集中控制,为实现异型材生产的集约化提供了技术保证。电控系统关键还在于其主关键件单元的可靠性上,一般调速控制以变频调速较为可靠,选用国际名牌工业变频器可完全满足使用要求;温度控制关键在于测温元件的选用和温控表的可靠性,一般国外专业厂产品可靠性较高。


    2.定型台:由托模装置、真空系统、冷却系统及调整机构组成。主要完成挤出物料熔体的定型和冷却。主要技术要求是能适应不同模具的安装,定型冷却能力足够大,调整操作方便,稳定性和操作重复精度高。目前异型材定型台放置3~4台大功率真空泵(产主型材),对高速挤出型材定型台还设强力排水泵或循环水泵以保证高速定型模的有效冷却。一般定型台面的有效托模长度不低于4m。各种定型台均能完成上下左右前后三维方向的调整,调整方式不尽相同,电动调节加手动微调方式是较为先进的一种调整方式。一般定型台纵向可调位移500-600mm,上下可调位移不小于50mm,横向可调位移不小于20mm。定型台冷却系统的节水设计也是衡量定型台技术先进性的一个指标。另外,定型台是否适宜人体操作,是否稳固可靠和便于维护均是选用定型台考虑的主要因素。还有其中的各种辅助功能装置的选配如型材表面打印装置、吹风除水装置、型材远红外校直装置等,应根据异型生产的现实要求合理选配,如果模具采用密封性较好的高速模具,型材挤出时表面无水则吹风除水装置就不用配置。


    3.牵引切割机:主要功能是完成制品定型后从模腔内拉出并依设定长度切断,达到连续生产的目的。它一般由牵引履带系统、气动加压系统、机架、切割装置、吸屑装置、贴膜装置等部分组成。主要技术要求是牵引力足够大、牵引稳定、牵引速度能与在最大挤出量时的制品生产速度匹配,切割同步性好等。目前有两种形式,一种为牵引切割分开式、另一种为牵引切割一体式。前者为被动同步切割,后者为主动同步切割。从技术原理上分析,后者优于前者,但对主型材生产而言,实用中并末有明显差别。一般履带对制品的压力是无级可调的,牵引速度也是无级可调的,依生产制品不同作不同的调整,同时牵引切割机的操作可在定型台上实现,便于生产中的全线控制调整。目前,最为先进的切割方式为无屑切割,即型材的切割为非锯片切割而是如金属薄板剪切加工中的冲剪切割,不仅实现无屑切割型材,省去了吸屑机,而且型材切口质量明显提高并消除了切割噪音,如SY240C异型材挤出生产线的牵引切割机可选配无屑切割功能。


    另外,在制品切割完毕后要进行堆放。翻料架即完成此功能,在牵引切割机切断制品后推到料架上,由料架自动翻板堆放,型材与管材翻料架均为同一原理,关键为定长准确,落料可靠。



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