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控制熔體溫度，實(shí)現(xiàn)擠出
在吹膜生產(chǎn)線中，溫度區(qū)域設(shè)置經(jīng)常被誤解和調(diào)整不當(dāng)。這常常導(dǎo)致薄膜質(zhì)量差和產(chǎn)量降低。本文介紹了如何在吹膜生產(chǎn)過(guò)程中控制熔體溫度，實(shí)現(xiàn)擠出。
在吹膜生產(chǎn)線中，溫度區(qū)域設(shè)置經(jīng)常被誤解和調(diào)整不當(dāng)。這常常導(dǎo)致薄膜質(zhì)量差和產(chǎn)量降低。
在任何擠出討論中首先提到的參數(shù)之一是熔體溫度。這是指wei一、確切的熔體溫度，而不是一些遠(yuǎn)離塑料熔體流的鋼的溫度。所有其他的溫度要么幫助形成該溫度，要么由它來(lái)決定。你的熔體溫度讀數(shù)準(zhǔn)確嗎?你的區(qū)域溫度設(shè)置正確嗎?壞的信息要比沒(méi)有信息好嗎?在擠出過(guò)程中，目標(biāo)是在螺桿梢部產(chǎn)生一個(gè)均勻的熔體溫度。在那一刻，熔體被剪切、加熱、熔融和泵送。然后，它被強(qiáng)制通過(guò)一個(gè)濾網(wǎng)疊，其溫度很快就被測(cè)量出來(lái)。試圖在模頭接套、轉(zhuǎn)子或模頭中均勻冷卻熔體將是無(wú)用的，而且會(huì)導(dǎo)致模頭中出現(xiàn)多個(gè)熔體溫度。
平齊尖梢式熔融熱電偶，或者集成到壓力表中的熱電偶，更多的是測(cè)量鋼的溫度而不是塑料熔體溫度。如果你要校驗(yàn)，請(qǐng)確認(rèn)熱電偶所在的溫度區(qū)域，并注意熔體溫度和該區(qū)域的溫度。即刻將這個(gè)區(qū)域的溫度升高約17℃，在該區(qū)域溫度穩(wěn)定后，如果熔體溫度保持不變，則熔融熱電偶正在讀取塑料熔體的溫度。如果熔體溫度大幅度增加，那么熱電偶正在讀取熱電偶尖梢周圍大部分鋼的溫度。所顯示的熔體溫度升高的數(shù)值會(huì)讓你知道你的熔體指示有多大的錯(cuò)誤。
一根熱電偶
塑料在一根接套管中的流動(dòng)通常呈拋物線狀，較熱的物料在中間流動(dòng)，較冷的物料在其周圍。還要注意的是，塑料熔體是一種粘性很強(qiáng)的粘性材料，就和許多人想象的一樣，不會(huì)像水一樣流動(dòng)。由于接觸鋼的塑料顆粒不移動(dòng)，靠近鋼的塑料粒子幾乎不移動(dòng)，因此大部分的流動(dòng)總是匯集到阻力較小的中心;并且沒(méi)有水管里的水流動(dòng)快;也不能很好地混合，多層模頭即是例證——模頭內(nèi)的多種塑料材料發(fā)生了熔合而并不是混合。
一個(gè)熱電偶應(yīng)伸入到圓形流腔中，達(dá)流腔直徑的約1/3，來(lái)測(cè)量塑性流體的平均溫度。1/2in(約13mm)長(zhǎng)的浸沒(méi)式尖梢?guī)в?/span>1/8in(約3mm)直徑的探針，它對(duì)于所有的模頭接套都是實(shí)用的。其測(cè)量塑料的溫度，幾乎不受周圍鋼的影響。該熱電偶比較小巧，能夠快速反應(yīng)感知各種原因所引起的溫度變化。當(dāng)錐形塑性體中的未熔化材料(斷路器板后)在過(guò)冷啟動(dòng)過(guò)程中被推入到模頭接套孔中時(shí)，1/2in(約13mm)長(zhǎng)的浸沒(méi)式尖梢不會(huì)像更長(zhǎng)的尖梢那樣較早的彎曲或斷裂。
注意一些熱電偶尖梢可以彎曲并且仍然能夠工作。如果你擰開(kāi)一個(gè)并沿著浸入式尖梢(20個(gè)螺紋/in)找到螺紋標(biāo)記，那就是它彎曲的標(biāo)志。鑒于尖梢可彎曲并不會(huì)折斷的特性，平齊尖梢式熱電偶受到許多人的青睞。如果一個(gè)1/8in(約3mm)直徑的尖梢折斷了，它將流入模頭，在那里，它不可能通過(guò)后的模唇(我已使折斷尖梢可通過(guò)0.05in(約1.3mm)吹膜模頭間隙，而不被人注意)。如果卡在模頭間隙中，你可以從一條熔合線出現(xiàn)在膜泡中時(shí)分辨出。這時(shí)可能需要拆下模頭中心帽將其取出。
機(jī)筒分段溫度
對(duì)于以正常的生產(chǎn)速度運(yùn)行的擠出機(jī)，其螺桿設(shè)計(jì)決定你終的機(jī)筒分段溫度而使樹(shù)脂的熔融溫度得到控制。值得慶幸的是，螺桿設(shè)計(jì)多年來(lái)已大大改善，從上世紀(jì)60年代開(kāi)始采用Bruce Maddock公司的“Maddock混合器”。依賴水的機(jī)筒段冷卻系統(tǒng)過(guò)去被吹膜生產(chǎn)線普遍采用，但是隨著螺桿設(shè)計(jì)的進(jìn)步，這些系統(tǒng)都不用了，取而代之的是更簡(jiǎn)單、更有效的風(fēng)冷系統(tǒng)。機(jī)筒熱量通常只需要使擠出過(guò)程運(yùn)行。樹(shù)脂顆粒的熔融主要靠高壓下對(duì)它們的剪切。機(jī)筒冷卻可能有助于控制溫度，特別是在高的出料量下，但是螺桿將主導(dǎo)這一過(guò)程。
在平滑內(nèi)膛擠出機(jī)上，機(jī)筒段仍然保持較低的溫度。這可以幫助樹(shù)脂進(jìn)料并減少進(jìn)料段的熱量，進(jìn)料段的熱量過(guò)高可能會(huì)導(dǎo)致物料粘到料斗下面熱的螺桿螺紋上，進(jìn)而阻斷樹(shù)脂到螺桿的流動(dòng)。如果進(jìn)料段沒(méi)有水冷，則機(jī)筒熱量會(huì)通過(guò)該段轉(zhuǎn)移到推力軸承、潤(rùn)滑油和變速箱中，對(duì)機(jī)器不利。
后一個(gè)機(jī)筒段通常會(huì)超過(guò)其溫度設(shè)置，即使采用連續(xù)的空氣冷卻，試圖降低熔體溫度。顯然，螺桿設(shè)計(jì)控制著這個(gè)區(qū)域的溫度。此外，混合裝置通常配置在此段。幾乎所有的混合器都會(huì)剪切樹(shù)脂，從而產(chǎn)生額外的熱量。
機(jī)筒第二段和第三段可以用來(lái)在進(jìn)料或熔融過(guò)程中輔助螺桿工作，但只有螺桿能將所有塑料顆粒熔融至一個(gè)均勻的溫度。請(qǐng)記住，塑料是一種非常好的絕緣體，也是一種非常差的熱導(dǎo)體。它不容易通過(guò)熱傳遞來(lái)達(dá)到均勻的溫度。如果你想知道螺桿自身設(shè)計(jì)所起的作用，就要等到所有的溫度在生產(chǎn)環(huán)境中都穩(wěn)定下來(lái)，并記錄下所有的溫度。然后關(guān)閉對(duì)機(jī)筒段的所有加熱和冷卻，當(dāng)所有溫度重新穩(wěn)定時(shí)，觀察分段溫度和熔體溫度。隨后，只打開(kāi)機(jī)筒冷卻，再重復(fù)相同的觀察。
機(jī)筒的溫度控制往往是有限制的，你可以提高第二段的溫度，并嘗試幫助螺桿熔融塑料。隨之而來(lái)的是，擠出機(jī)驅(qū)動(dòng)電流和/或熔體溫度下降。如果能監(jiān)測(cè)擠出機(jī)的驅(qū)動(dòng)電流和壓力，你想嘗試的任何事情幾乎都不危險(xiǎn)，除非你把機(jī)筒分段溫度設(shè)置在安全工作溫度以下，通過(guò)降低機(jī)筒溫度來(lái)降低熔融溫度。如果生產(chǎn)線因?yàn)槿魏卫碛赏Ｖ够虻翁?，你?huì)降低該段的設(shè)置溫度。待重新啟動(dòng)時(shí)，因?yàn)楫a(chǎn)生高的電流和壓力，可能會(huì)損壞濾料網(wǎng)或折斷螺桿。而有些操作人員并不了解這一點(diǎn)。
其他下游區(qū)
一旦確立了一個(gè)具有均勻和已知溫度的熔體，就需要把它一路輸送到模唇。在吹膜生產(chǎn)線中，常規(guī)系統(tǒng)和IBC系統(tǒng)中的風(fēng)環(huán)零部件設(shè)計(jì)昂貴，它被用來(lái)均勻冷卻周圍的膜泡。從模頭中流出熔體的溫度將在很大程度上決定樹(shù)脂冷卻的速度和厚度。如果流出的熔體包含有多種溫度，那就不可能產(chǎn)生一個(gè)前后一致的厚度分布。你可能會(huì)碰到暴筋、膜泡不穩(wěn)定、系統(tǒng)不穩(wěn)定，以及其他與之相關(guān)的問(wèn)題。
高質(zhì)量的吹膜生產(chǎn)線，比如圖中的Macchi生產(chǎn)線，都配有高科技風(fēng)環(huán)和IBC設(shè)備，均勻冷卻其周圍的膜泡。也就是說(shuō)，要生產(chǎn)出質(zhì)量好的薄膜，從模頭中出來(lái)的熔體溫度必須是均勻的
應(yīng)把區(qū)域控制熱電偶尖梢定位在距離實(shí)際樹(shù)脂流腔1/4in(約7mm)的地方，因?yàn)閣ei一要關(guān)心的溫度是接觸樹(shù)脂的鋼的溫度?，F(xiàn)代溫度控制器在約0.5℃內(nèi)穩(wěn)定控制是沒(méi)有問(wèn)題的。
因此，理論上所有的下游流腔都應(yīng)當(dāng)處于熔融溫度。然而這幾乎是不可能實(shí)現(xiàn)的，因?yàn)檫@取決于熱電偶的位置和可能存在的冷卻器，以及轉(zhuǎn)子、塊料、模口等上面未加熱的點(diǎn)。操作人員通常希望降低這些溫度“以冷卻熔體”，從而“運(yùn)行得更快”。但是，不能把這些下游溫度設(shè)置在低于熔體溫度14℃以上，以獲得從模頭起前后一致的熔體溫度，并且減少暴筋。
不管有沒(méi)有已知的熔體溫度測(cè)量裝置，模頭接套區(qū)域在室溫下連續(xù)冷卻并不少見(jiàn)，只因?yàn)樵搮^(qū)域的溫度控制器從不要求加熱，或者加熱少于10%的時(shí)間。在這種情況下，接套內(nèi)部的熱熔體顯然在加熱模頭接套區(qū)域，從而冷卻了一部分熔體流。除非這些較冷的熔體受到剪切和重新加熱或者在模頭螺旋中*混合，否則其將作為冷卻器條紋出現(xiàn)在膜泡上，造成暴筋和不穩(wěn)定。糾正這種錯(cuò)誤的通用方法之一是減少出料量和減緩運(yùn)行速度。如果不能糾正實(shí)際原因，你的利潤(rùn)將會(huì)受到損失。