在擠出過(guò)程中，需要從熔料中排出氣體，這些氣體如不能排出，制品表面或內(nèi)部可能會(huì)出現(xiàn)孔隙、氣泡及表面晦暗等缺陷，嚴(yán)重地可影響到制品的物理機(jī)械性能、化學(xué)性能和電性能。在喂料口與機(jī)頭之間設(shè)置 1 ～ 2 個(gè)排氣口可除去熔融擠出物料中的水分及其他揮發(fā)份。但鋼筒開(kāi)口常常會(huì)出現(xiàn)一些，最常見(jiàn)的問(wèn)題是從排氣口冒料，少量的料會(huì)影響揮發(fā)份的排出，使產(chǎn)品質(zhì)量受到影響；大量冒料就會(huì)堵塞排氣口，甚至導(dǎo)致停機(jī)。


冒料一般有兩個(gè)原因，一是螺桿設(shè)計(jì)不合理，導(dǎo)致排氣口處物料倒流；二是排氣口設(shè)計(jì)不合理，在熔融物料通過(guò)排氣口時(shí)被“掛住”。查找原因首先從排氣口看螺桿中的物料是否倒流，在大多排氣式擠出機(jī)中，都能看到螺桿中旋轉(zhuǎn)著向前運(yùn)動(dòng)的熔體。一般情況下，螺槽充滿物料的程度不超過(guò)50%，如果超過(guò)了，不僅影響排氣效果，還可能引起排氣口冒料；小于50%時(shí)，螺桿可正常工作。冒料可能是由于排氣口或分流元件設(shè)計(jì)不合理引起。


影響冒料的因素及解決辦法




1. 螺桿因素


排氣式螺桿多采用多階設(shè)計(jì)，此設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)在于排氣口處為常壓，物料不致流出。有一個(gè)排氣口的擠出機(jī)要求有 2 階螺桿，有 2 個(gè)排氣口需要 3 階螺桿。每 1 階有常壓段、壓縮段及計(jì)量段，第 1 階起始段為常壓加料段，第 2 階為常壓排氣段，也就是排氣口所在的位置。


對(duì)于排氣式擠出機(jī)螺桿設(shè)計(jì)有 2 個(gè)主要的問(wèn)題：第一，在到達(dá)排氣段時(shí)，物料必須全部熔融，以排出揮發(fā)份；第二，第 2 階螺桿的送料量必須大于第1階螺桿，以使第 2 階起始處螺槽未充滿，這樣就可使排氣口處保持常壓。當(dāng)?shù)?1 階螺桿的送料量比第 2 階螺桿大時(shí)，擠出機(jī)中的熔體就會(huì)發(fā)生倒流。要解此決此問(wèn)題，就得減少第 1 階的送料量或增加第 2 階的送料量。


2. 工藝條件


解決冒料的最簡(jiǎn)便快速的方法就是改變工藝條件。如降溫、增大沿鋼筒或螺桿的摩擦及剪切應(yīng)力以及增大沿鋼筒表面的摩擦或粘度以增加輸料量。


第 1 階的送料量可通過(guò)以下幾種方式來(lái)降低：


(1) 升高鋼筒 2 區(qū)及 3 區(qū)的溫度。
(2) 冷卻第一階螺桿。
(3) 采用饑餓法喂料。
(4) 調(diào)節(jié)喂料倉(cāng)的溫度( 需反復(fù)實(shí)驗(yàn) )。


增加第 2 階的送料量可采用如下方法：


(1) 降低第 2 階鋼筒的溫度。
(2) 升高第 2 階螺桿的溫度。
(3) 升高機(jī)頭溫度。
(4) 增大機(jī)頭間隙或減少機(jī)頭阻力。
(5) 減少過(guò)濾網(wǎng)的數(shù)量。
(6) 使用空隙較大的過(guò)濾網(wǎng)。


如果改變加工條件仍不能解決問(wèn)題，就得采用其他方法，如重新設(shè)計(jì)螺桿，降低機(jī)頭阻力，加長(zhǎng)螺桿及鋼筒或在擠出機(jī)及機(jī)頭之間安裝一個(gè)齒輪泵。安裝齒輪泵可以解決冒料問(wèn)題，但它比新螺桿的成本更高。


3.排氣口


如果排氣口處的螺桿僅部分充滿，排氣口仍然冒料，那么排氣口的設(shè)計(jì)就存在一定的問(wèn)題。排氣口應(yīng)該比滾動(dòng)的料流要寬，以確保排氣口不被熔體堵塞。同時(shí)，排氣口的開(kāi)度也不應(yīng)太大，這樣可減少熔體停留時(shí)間以及料流的膨脹時(shí)間。


在正常操作情況下，螺槽半充滿，這時(shí)排氣口為常壓，事實(shí)上滾動(dòng)熔料中仍有壓力，壓力約為 0.21 ～ 0.35MPa 或者更高，足以使排氣口處的熔料膨脹。這樣排氣口在設(shè)計(jì)時(shí)就應(yīng)考慮到物料正常的粘彈性膨脹，否則，部分滾動(dòng)的料流就會(huì)被“掛住”，堆積在分流元件處。 熔體料流膨脹多少由它通過(guò)排氣口的時(shí)間來(lái)決定。停留時(shí)間長(zhǎng)，膨脹大。停留時(shí)間又由螺桿轉(zhuǎn)速及排氣口的大小來(lái)控制，提高螺桿轉(zhuǎn)速可減少停留時(shí)間。這就是低速擠出比高速擠出冒料嚴(yán)重的原因。


不過(guò)，排氣口開(kāi)度越大，停留時(shí)間也越長(zhǎng)。當(dāng)熔體在排氣口堆積時(shí)，它將堵塞排氣口，解決的辦法就是改變排氣口的開(kāi)度以滿足熔體在排氣口處的正常膨脹。如果滾動(dòng)料流膨脹 5 ～ 10mm，則排氣口所開(kāi)的深度應(yīng)至少為 5 ～10mm。


4. 排氣口的分流元件


舉一個(gè)現(xiàn)實(shí)生活中的例子，用 150mm 剛打磨過(guò)的帶排氣口的單螺桿擠出機(jī)擠出片材時(shí)嚴(yán)重冒料，無(wú)法生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品。操作工想檢查一下排氣口處螺槽中熔料情況，但根本無(wú)法看到螺桿, 這就說(shuō)明分流元件的設(shè)計(jì)存在很大的問(wèn)題，操作工不得不取下分流元件來(lái)檢查螺槽的充滿程度。檢查后發(fā)現(xiàn)螺槽僅充滿了 40 %，說(shuō)明螺桿設(shè)計(jì)是合理的。


那么故障的焦點(diǎn)便集中在分流元件上。盡管這是一家著名的擠出機(jī)制造商，但其分流元件的設(shè)計(jì)存在著嚴(yán)重的缺陷。在檢查分流元件時(shí)，發(fā)現(xiàn)排氣口不僅在上階設(shè)有可使物料正常膨脹的底切口，而且在下階同樣設(shè)有此口。上階螺桿完全沒(méi)有必要設(shè)計(jì)底切口，而且設(shè)置此切口是極為不利的，因?yàn)樗�增加了熔池在排氣口處的停留時(shí)間而且使熔池膨脹得更多，增加了排氣口處的熔體壓力累積。


另外一個(gè)問(wèn)題就是平口形及矩形排氣口，這比直口形更難清潔。如果分流元件設(shè)計(jì)合理，排氣口應(yīng)與鋼筒半徑相垂直。通過(guò)以上分析，分流元件就可采用以下兩種方式進(jìn)行修補(bǔ)：第一，將上階底切口填滿金屬；第二，矩形開(kāi)口改成徑向，可使操作工看到螺桿中的熔料情況。經(jīng)上述方式的改進(jìn)，解決了冒料問(wèn)題，并生產(chǎn)出了優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品。


結(jié)論


排氣式螺桿是否冒料，與擠出工藝、塑料性能以及螺桿及排氣口的設(shè)計(jì)有直接的關(guān)系，所以生產(chǎn)商在使用排氣式擠出機(jī)進(jìn)行生產(chǎn)加工時(shí)，要對(duì)加工工藝、樹(shù)脂特性以及設(shè)備性能作詳盡的了解，才能使排氣式擠出機(jī)正常穩(wěn)定運(yùn)行。