主要系統(tǒng)
塑料擠出機的主機是擠塑機,它由擠壓系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)和加熱冷卻系統(tǒng)組成。
擠壓系統(tǒng)擠壓系統(tǒng)包括螺桿、機筒、料斗、機頭、和模具,塑料通過擠壓系統(tǒng)而塑化成均勻的熔體,并在這一過程中所建立壓力下,被螺桿連續(xù)的
擠出機
頭。(1)螺桿:是擠塑機的最主要部件,它直接關(guān)系到擠塑機的應(yīng)用范圍和生產(chǎn)率,由高強度耐腐蝕的合金鋼制成。
(2)機筒:是一金屬圓筒,一般用耐熱、耐壓強度較高、堅固耐磨、耐腐蝕的合金鋼或內(nèi)襯合金鋼的復(fù)合鋼管制成。機筒與螺桿配合,實現(xiàn)對塑料的粉碎、軟化、熔融、塑化、排氣和壓實,并向成型系統(tǒng)連續(xù)均勻輸送膠料。一般機筒的長度為其直徑的15~30倍,以使塑料得到充分加熱和充分塑化為原則。
(3)料斗:料斗底部裝有截斷裝置,以便調(diào)整和切斷料流,料斗的側(cè)面裝有視孔和標(biāo)定計量裝置。
(4)機頭和模具:機頭由合金鋼內(nèi)套和碳素鋼外套構(gòu)成,機頭內(nèi)裝有成型模具。機頭的作用是將旋轉(zhuǎn)運動的塑料熔體轉(zhuǎn)變?yōu)槠叫兄本€運動,均勻平穩(wěn)的導(dǎo)入模套中,并賦予塑料以必要的成型壓力。塑料在機筒內(nèi)塑化壓實,經(jīng)多孔濾板沿一定的流道通過機頭脖頸流入機頭成型模具,模芯模套適當(dāng)配合,形成截面不斷減小的環(huán)形空隙,使塑料熔體在芯線的周圍形成連續(xù)密實的管狀包覆層。為保證機頭內(nèi)塑料流道合理,消除積存塑料的死角,往往安置有分流套筒,為消除塑料擠出時壓力波動,也有設(shè)置均壓環(huán)的。機頭上還裝有模具校正和調(diào)整的裝置,便于調(diào)整和校正模芯和模套的同心度。
擠塑機按照機頭料流方向和螺桿中心線的夾角,將機頭分成斜角機頭(夾角120o)和直角機頭。機頭的外殼是用螺栓固定在機身上,機頭內(nèi)的模具有模芯坐,并用螺帽固定在機頭進線端口,模芯座的前面裝有模芯,模芯及模芯座的中心有孔,用于通過芯線;在機頭前部裝有均壓環(huán),用于均衡壓力;擠包成型部分由模套座和模套組成,模套的位置可由螺栓通過支撐來調(diào)節(jié),以調(diào)整模套對模芯的相對位置,便于調(diào)節(jié)擠包層厚度的均勻性。機頭外部裝有加熱裝置和測溫裝置。
傳動系統(tǒng)傳動系統(tǒng)的作用是驅(qū)動螺桿,供給螺桿在擠出過程中所需要的力矩和轉(zhuǎn)速,通常由電動機、減速器和軸承等組成。
加熱冷卻加熱與冷卻是塑料擠出過程能夠進行的必要條件。
(1)擠塑機通常用的是電加熱,分為電阻加熱和感應(yīng)加熱,加熱片裝于機身、機脖、機頭各部分。加熱裝置由外部加熱筒內(nèi)的塑料,使之升溫,以達(dá)到工藝操作所需要的溫度。
(2)冷卻裝置是為了保證塑料處于工藝要求的溫度范圍而設(shè)置的。具體說是為了排除螺桿旋轉(zhuǎn)的剪切摩擦產(chǎn)生的多余熱量,以避免溫度過高使塑料分解、焦燒或定型困難。機筒冷卻分為水冷與風(fēng)冷兩種,一般中小型擠塑機采用 風(fēng)冷比較合適,大型則多采用水冷或兩種形式結(jié)合冷卻;螺桿冷卻主要采用中心水冷,目的是增加物料固體輸送率,穩(wěn)定出膠量,同時提高產(chǎn)品質(zhì)量;但在料斗處的冷卻,一是為了加強對固體物料的輸送作用,防止因升溫使塑料粒發(fā)粘堵塞料口,二是保證傳動部分正常工作。
輔助設(shè)備
塑料
擠出機
組的輔機主要包括放線裝置、校直裝置、預(yù)熱裝置、冷卻裝置、牽引裝置、計米器、火花試驗機、收線裝置。擠出機
組的用途不同其選配用的輔助設(shè)備也不盡相同。如還有切斷器、吹干器、印字裝置等。校直裝置:塑料擠出廢品類型中最常見的一種是偏心,而線芯各種型式的彎曲則是產(chǎn)生絕緣偏心的重要原因之一。在護套擠出中,護套表面的刮傷也往往是由纜芯的彎曲造成的。因此,各種擠塑機組中的校直裝置是必不可少。校直裝置的主要型式有:滾筒式(分為水平式和垂直式);滑輪式(分為單滑輪和滑輪組);絞輪式,兼起拖動、校直、穩(wěn)定張力等多種作用;壓輪式(分為水平式和垂直式)等。
預(yù)熱裝置:纜芯預(yù)熱對于絕緣擠出和護套擠出都是必要的。對于絕緣層,尤其是薄層絕緣,不能允許氣孔的存在,線芯在擠包前通過高溫預(yù)熱可以徹底清除表面的水份、油污。對于護套擠出來講,其主要作用在于烘干纜芯,防止由于潮氣(或繞包墊層的濕氣)的作用使護套中出現(xiàn)氣孔的可能。預(yù)熱還可防止擠出中塑料因驟冷而殘留內(nèi)壓力的作用。在擠塑料過程中,預(yù)熱可消除冷線進入高溫機頭,在模口處與塑膠接觸時形成的懸殊溫差,避免塑膠溫度的波動而導(dǎo)致擠出壓力的波動,從而穩(wěn)定擠出量,保證擠出質(zhì)量。擠塑機組中均采用電加熱線芯預(yù)熱裝置,要求有足夠的容量并保證升溫迅速,使線芯預(yù)熱和纜芯烘干效率高。預(yù)熱溫度受放線速度的制約,一般與機頭溫度相仿即可。
冷卻裝置:成型的塑料擠包層在離開機頭后,應(yīng)立即進行冷卻定型,否則會在重力的作用下發(fā)生變形。冷卻的方式通常采用水冷卻,并根據(jù)水溫不同,分為急冷和緩冷。急冷就是冷水直接冷卻,急冷對塑料擠包層定型有利,但對結(jié)晶高聚物而言,因驟熱冷卻,易在擠包層組織內(nèi)部殘留內(nèi)應(yīng)力,導(dǎo)致使用過程中產(chǎn)生龜裂,一般PVC塑膠層采用急冷。緩冷則是為了減少制品的內(nèi)應(yīng)力,在冷卻水槽中分段放置不同溫度的水,使制品逐漸降溫定型,對PE、PP的擠出就采用緩冷進行,即經(jīng)過熱水、溫水、冷水三段冷卻。
控制系統(tǒng)
塑料
擠出機
的控制系統(tǒng)包括加熱系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)及工藝參數(shù)測量系統(tǒng),主要由電器、儀表和執(zhí)行機構(gòu)(即控制屏和操作臺)組成。其主要作用是:控制和調(diào)節(jié)主輔機的拖動電機,輸出符合工藝要求的轉(zhuǎn)速和功率,并能使主輔機協(xié)調(diào)工作;檢測和調(diào)節(jié)擠塑機中塑料的溫度、壓力、流量;實現(xiàn)對整個機組的控制或自動控制。擠出機
組的電氣控制大致分為傳動控制和溫度控制兩大部分,實現(xiàn)對擠塑工藝包括溫度、壓力、螺桿轉(zhuǎn)數(shù)、螺桿冷卻、機筒冷卻、制品冷卻和外徑的控制,以及牽引速度、整齊排線和保證收線盤上從空盤到滿盤的恒張力收線控制。溫度控制1. 擠塑機主機的溫度控制
電線電纜絕緣和護套的塑料擠出是根據(jù)熱塑性塑料變形特性,使之處于粘流態(tài)進行的。除了要求螺桿和機筒外部加熱,傳到塑料使之融化擠出,還要考慮螺桿擠出塑料時其本身的發(fā)熱,因此要求主機的溫度應(yīng)從整體來考慮,既要考慮加熱器加熱的開與關(guān),又要考慮螺桿的擠出熱量外溢的因素予以冷卻,要有有效的冷卻設(shè)施。并要求正確合理的確定測量元件熱電偶的位置和安裝方法,能從控溫儀表讀數(shù)準(zhǔn)確反映主機各段的實際溫度。以及要求溫控儀表的精度與系統(tǒng)配合好,使整個主機溫度控制系統(tǒng)的波動穩(wěn)定度達(dá)到各種塑料的擠出溫度的要求。
壓力控制2. 擠塑機的壓力控制
為了反映機頭的擠出情況,需要檢測擠出時的機頭壓力,由于國產(chǎn)擠塑機沒有機頭壓力傳感器,一般是對螺桿擠出后推力的測量替代機頭壓力的測量,螺桿負(fù)荷表(電流表或電壓表)能正確反映擠出壓力的大小。擠出壓力的波動,也是引起擠出質(zhì)量不穩(wěn)的重要因素之一,擠出壓力的波動與擠出溫度、冷卻裝置的使用,連續(xù)運轉(zhuǎn)時間的長短等因素密切相關(guān)。當(dāng)發(fā)生異?,F(xiàn)象時,能排除的迅速排除,必須重新組織生產(chǎn)的則應(yīng)果斷停機,不但可以避免廢品的增多,更能預(yù)防事故的發(fā)生。通過檢測的壓力表讀數(shù),就可以知道塑料在擠出時的壓力狀態(tài),一般取后推力極限值報警控制。
螺桿轉(zhuǎn)速3. 螺桿轉(zhuǎn)速的控制
螺桿轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)與穩(wěn)定是主機傳動的重要工藝要求之一。螺桿轉(zhuǎn)速直接決定出膠量和擠出速度,正常生產(chǎn)總希望盡可能實現(xiàn)最高轉(zhuǎn)速及實現(xiàn)高產(chǎn),對擠塑機要求螺桿轉(zhuǎn)速從起動到所需工作轉(zhuǎn)速時,可供使用的調(diào)速范圍要大。而且對轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定性要求高,因為轉(zhuǎn)速的波動將導(dǎo)致擠出量的波動,影響擠出質(zhì)量,所以在牽引線速度沒有變化情況下,就會造成線纜外徑的變化。同理如牽引裝置線速波動大也會造成線纜外徑的變化,螺桿和牽引線速度可通過操作臺上相應(yīng)儀表反映出來,擠出時應(yīng)密切觀察,確保優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)。
外徑控制4. 外徑的控制
如上所述為了保證制品線纜外徑的尺寸,除要求控制線芯(纜芯)的尺寸公差外,在擠出溫度、螺桿轉(zhuǎn)速、牽引裝置線速度等方面應(yīng)有所控制保證,而外徑的測量控制則綜合反映上述控制的精度和水平。在擠塑機組設(shè)備中,特別是高速擠塑生產(chǎn)線上,應(yīng)配用在線外徑檢測儀,隨時對線纜外徑進行檢測,并且將超差信號反饋以調(diào)整牽引或螺桿的轉(zhuǎn)速,糾正外徑超差。
張力控制5. 收卷要求的張力控制
為了保證不同線速下的收線,從空盤到滿盤工作的恒張力要求,希望收排線裝置有貯線張力調(diào)整機構(gòu),或在電氣上考慮恒線速度系統(tǒng)和恒張力系統(tǒng)的收卷等等。
電氣自動化6. 整機的電氣自動化控制
這是實現(xiàn)高速擠出生產(chǎn)線應(yīng)具備的工藝控制要求,主要是:開機溫度聯(lián)鎖;工作壓力保護與聯(lián)鎖;擠出、牽引兩大部件傳動的比例同步控制;收線與牽引的同步控制;外徑在線檢測與反饋控制;根據(jù)各種不同需要組成部件的單機與整機跟蹤的控制。
氣體來源
排氣擠出機所需排出的氣體來自三個方面:
(1)固傳料粒間帶入的空氣。
(2)固體料粒上吸附的水分。
(3)固體料粒內(nèi)部包含的氣體或液體雜質(zhì),如殘留單體、低沸盧增塑劑、低分子揮發(fā)物及水分等。
特點
當(dāng)使用普通塑化擠出機時,從加料口可排除少量氣體。殘余氣體對加工質(zhì)量影響大時,要預(yù)先對IM體聚合物粒料進行干燥處理。采用排氣擠出機,可部分或完全代替費工費時的干燥處理加工。
排氣擠出機主要用于加工吸濕性強的聚合物原料。如硬質(zhì)聚氯乙烯、ABS、尼龍、聚甲醛和聚甲基丙烯酸甲醋等。由于排氣效果好,擠出物氣抱大大減少,提高了制成品的質(zhì)量。在造粒加工和塑型加工中都發(fā)展了生產(chǎn)上適用的排氣擠出機。在紡絲加工中,對尼龍66有成功地應(yīng)用排氣擠出機的報道。
機器構(gòu)造的主要特點是在機筒中部位置開有排氣口。以排氣口為界,螺桿分為兩個部分。排氣口前一部分稱為螺桿的第一階,它的后一部分稱為第二階。第一階和第二階各相當(dāng)于一根三段式普通鰓桿。一般由料斗進入的物料,在第一階中經(jīng)固體輸送、熔融壓縮和混合均化,然后經(jīng)減壓進入排氣段,熔體中夾帶的氣體于真空下脫出。經(jīng)排氣處理后聚合物熔體進入螺桿的第二階。在第二階中熔體經(jīng)再壓縮和混合均化而從機頭擠出。