片材和板材的雙螺桿擠出法
如前所述,擠出法可生產厚度為0.075~8mm的片材和板材。片材的厚度一般在0.075~0.5mm范圍,而板材的厚度多在2~8mm范圍。厚度不同,對口模和輔機的要求也有差異。
1.透明片材的雙螺桿擠出
為適應經濟發展的需要,198年后從國外引進的透明片材生產線就有20多條,其生產能力為500~5000/a,在技術上各有特點。下面以從意大利OMAH公司的透明片材生產線為例說明所用設備、工藝流程及工藝控制要點。
片材生產設備是由高速混合機(容積0.2m3),轉速660~1320 r/min)、冷卻混合機(容積0.5m3)、上料器、雙螺桿擠出機(型號ESTPUSORE-TWS/90-18)、口模(衣架式,寬120mm模唇可變間隙0.025~0.5mm)、牽引輔機(S型排列17個不同功能的管輥)和卷繞機等組成的,專用于生產厚度<0 . 5 mm的片材:
工藝條件及控制按干混料的制備、擠出和冷卻定型兩步進行。
干混料的制備:高速混合機在低速運轉下加人PVC樹脂,當溫度達60℃時加人穩定劑、液體潤滑劑,1 . 5min后轉人高速運轉;當溫度達80℃時,加人粉狀改性劑;溫度升至100℃時,加人固體潤滑劑;當溫度達到混合終點溫度110℃時,由高速轉人低速混合,并抽真空3 min,然后卸料到冷卻混合機,并進行冷卻混合,待料溫下降到30℃以下后將料放人料槽。
擠出和冷卻定型:各部分的溫度控制如下:
料筒/℃
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190/195/185/180/155/160
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口模/℃
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175/180/178/175/178/180/175
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螺桿/℃
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110
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牽引輥/℃
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120/100/85/45
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冷卻輥/℃
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20~25
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擠出速率應與牽引速率匹配,具體速率應隨制品厚度而定。例如,當硬片厚度控制在0.25mm時,主機轉速為15r/min,牽引速率為4m/min。
用擠出法制得的產品規格為:寬度1150mm ,厚度0.05~0.45mm,卷徑250~280 mm。其主要性能為:密度1.31g/cm3 ,霧度3.7%,透光率89.1%,拉伸強度(縱/橫)58.0/51.7MPa,斷裂伸長率(縱/橫)99.4%/37.5%,水蒸氣滲透量0.89(g/m2)24h,氯乙烯含量0.15mg/kg。
2.寬幅工業用板材的雙螺桿擠出
擠板的生產路線有多種,主要差別是物料塑煉所用擠出機的類型和口模的形式。對于擠出機,可從粒料出發,選用普通單螺桿擠出機;也可從干混料出發,選用排氣式單螺桿擠出機或雙螺桿擠出機(錐形或平行圓柱形),這主要取決于生產規模。對于口模,這是擠板成敗的關鍵,一般選用衣架式口模,因其物料的停留時分布比支管式口模為好。以下用雙螺桿擠出為例說明。
從奧地利Cincinati Milacron公司引進的板材生產設備是由高速加熱/冷卻混合機組、雙螺桿擠出機(錐形,直徑80/143mm,反向外旋)、口模(衣架式,寬度1650mm,模唇間隙可調)、牽引輥及切割裝置等組成的。
板材生產工藝控制要點如下:
(1)干混料制備 高速熱混合終點溫度115°C;冷混合終點溫度40°C。
(2)雙螺桿擠出條件 料筒溫度/°C: 175/170/165/165;連接套溫度/°C:160;螺桿溫度/°C:150;口模溫度/°C:175±5;螺桿轉速/(r/min ):30 ;螺桿轉矩比≤95%;料筒真空度/MPa:0.08~0.09。
三輥壓光機溫度/°C:90(上輥)/70(中輥)/70(下輥)。
雙輥牽引:牽引速度/(m/min )4-6;氣壓/MPa : 0.6。
在工藝控制中,從料筒加料段到口模的溫度按“馬鞍形”分布,即兩端高、中間低。物料通過雙螺桿的塑煉,從連接套(未裝上口模)出來的熔體溫度可達190°C,但不應有變色、分解、起泡等現象,達到這種熱穩定的物料方可進人口模。另一方面,口模的模唇溫度應嚴格控制在(175±5)°C (可通過模口插人溫度或點溫計進行測定),由于口模兩端散熱大,在設定口模溫度時應兩端高、中間低,使模口溫度分布均勻,這樣才能保證物料從模口均勻流出。此外,影響流動均勻性的還有模唇口的間隙,一般通過模口內的撓性阻力塊的調節,有意使中間的流速稍慢(間隙小)而兩端的流速快(間隙大),待模口溫度均勻后,再調節阻力塊使模口流出速度分布均勻。