我国挤出机的前景与现状发展 塑料机械

2015-05-30 09:58:25
一、塑料挤出机的构成:
 
  塑料挤出机的主机是挤塑机,它由挤压系统、传动系统和加热冷却系统组成。
 
  1.挤压系统 挤压系统包括螺杆、机筒、料斗、机头、和模具,塑料通过挤压系统而塑化成均匀的熔体,并在这一过程中所建立压力下,被螺杆连续的挤出机头。
 
  (1) 螺杆:是挤塑机的最主要部件,它直接关系到挤塑机的应用范围和生产率,由高强度耐腐蚀的合金钢制成。
 
  (2) 机筒:是一金属圆筒,一般用耐热、耐压强度较高、坚固耐磨、耐腐蚀的合金钢或内衬合金钢的复合钢管制成。机筒与螺杆配合,实现对塑料的粉碎、软化、熔融、塑化、排气和压实,并向成型系统连续均匀输送胶料,一般机筒的长度为其直径的15~30倍,以使塑料得到充分加热和充分塑化为原则。
 
  (3) 料斗:料斗底部装有截断装置,以便调整和切断料流,料斗的侧面装有视孔和标定计量装置。
 
  (4) 机头和模具:机头由合金钢内套和碳素钢外套构成,机头内装有成型模具,机头的作用是将旋转运动的塑料熔体转变为平行直线运动,均匀平稳的导入模套中,并赋予塑料以必要的成型压力,塑料在机筒内塑化压实,经多孔滤板沿一定的流道通过机头脖颈流入机头成型模具,模芯模套适当配合,形成截面不断减小的环形空隙,使塑料熔体在芯线的周围形成连续密实的管状包覆层。为保证机头内塑料流道合理,消除积存塑料的死角,往往安置有分流套筒,为消除塑料挤出时压力波动,也有设置均压环的。机头上还装有模具校正和调整的装置,便于调整和校正模芯和模套的同心度。
 
  挤塑机按照机头料流方向和螺杆中心线的夹角,将机头分成斜角机头(夹角120o)和直角机头。机头的外壳是用螺栓固定在机身上,机头内的模具有模芯坐,并用螺帽固定在机头进线端口,模芯座的前面装有模芯,模芯及模芯座的中心有孔,用于通过芯线;在机头前部装有均压环,用于均衡压力;挤包成型部分由模套座和模套组成,模套的位置可由螺栓通过支撑来调节,以调整模套对模芯的相对位置,便于调节挤包层厚度的均匀性。机头外部装有加热装置和测温装置。
 
  2.传动系统 传动系统的作用是驱动螺杆,供给螺杆在挤出过程中所需要的力矩和转速,通常由电动机、减速器和轴承等组成。
 
  3.加热冷却装置 加热与冷却是塑料挤出过程能够进行的必要条件。
 
  (1) 现在挤塑机通常用的是电加热,分为电阻加热和感应加热,加热片装于机身、机脖、机头各部分。加热装置由外部加热筒内的塑料,使之升温,以达到工艺操作所需要的温度。
 
  (2) 冷却装置是为了保证塑料处于工艺要求的温度范围而设置的。具体说是为了排除螺杆旋转的剪切摩擦产生的多余热量,以避免温度过高使塑料分解、焦烧或定型困难。机筒冷却分为水冷与风冷两种,一般中小型挤塑机采用 风冷比较合适,大型则多采用水冷或两种形式结合冷却;螺杆冷却主要采用中心水冷,目的是增加物料固体输送率,稳定出胶量,同时提高产品质量;但在料斗处的冷却,一是为了加强对固体物料的输送作用,防止因升温使塑料粒发粘堵塞料口,二是保证传动部分正常工作。
 
  二、 辅助设备:
 
  塑料挤出机[1]组的辅机主要包括放线装置、校直装置、预热装置、冷却装置、牵引装置、计米器、火花试验机、收线装置。挤出机组的用途不同其选配用的辅助设备也不尽相同,如还有切断器、吹干器、印字装置等。
 
  校直装置:塑料挤出废品类型中最常见的一种是偏心,而线芯各种型式的弯曲则是产生绝缘偏心的重要原因之一。在护套挤出中,护套表面的刮伤也往往是由缆芯的弯曲造成的。因此,各种挤塑机组中的校直装置是必不可少。校直装置的主要型式有:滚筒式(分为水平式和垂直式);滑轮式(分为单滑轮和滑轮组);绞轮式,兼起拖动、校直、稳定张力等多种作用;压轮式(分为水平式和垂直式)等。
 
  预热装置:缆芯预热对于绝缘挤出和护套挤出都是必要的。对于绝缘层,尤其是薄层绝缘,不能允许气孔的存在,线芯在挤包前通过高温预热可以彻底清除表面的水份、油污。对于护套挤出来讲,其主要作用在于烘干缆芯,防止由于潮气(或绕包垫层的湿气)的作用使护套中出现气孔的可能。预热还可防止挤出中塑料因骤冷而残留内压力的作用。在挤塑料过程中,预热可消除冷线进入高温机头,在模口处与塑胶接触时形成的悬殊温差,避免塑胶温度的波动而导致挤出压力的波动,从而稳定挤出量,保证挤出质量。挤塑机组中均采用电加热线芯预热装置,要求有足够的容量并保证升温迅速,使线芯预热和缆芯烘干效率高。预热温度受放线速度的制约,一般与机头温度相仿即可。
 
  冷却装置:成型的塑料挤包层在离开机头后,应立即进行冷却定型,否则会在重力的作用下发生变形。冷却的方式通常采用水冷却,并根据水温不同,分为急冷和缓冷。急冷就是冷水直接冷却,急冷对塑料挤包层定型有利,但对结晶高聚物而言,因骤热冷却,易在挤包层组织内部残留内应力,导致使用过程中产生龟裂,一般PVC塑胶层采用急冷。缓冷则是为了减少制品的内应力,在冷却水槽中分段放置不同温度的水,使制品逐渐降温定型,对PE、PP的挤出就采用缓冷进行,即经过热水、温水、冷水三段冷却。
 
  三、 控制系统:
 
  塑料挤出机的控制系统包括加热系统、冷却系统及工艺参数测量系统,主要由电器、仪表和执行机构(即控制屏和操作台)组成。其主要作用是:控制和调节主辅机的拖动电机,输出符合工艺要求的转速和功率,并能使主辅机协调工作;检测和调节挤塑机中塑料的温度、压力、流量;实现对整个机组的控制或自动控制。
 
  挤出机组的电气控制大致分为传动控制和温度控制两大部分,实现对挤塑工艺包括温度、压力、螺杆转数、螺杆冷却、机筒冷却、制品冷却和外径的控制,以及牵引速度、整齐排线和保证收线盘上从空盘到满盘的恒张力收线控制。
 
  1. 挤塑机主机的温度控制
 
  电线电缆绝缘和护套的塑料挤出是根据热塑性塑料变形特性,使之处于粘流态进行的。除了要求螺杆和机筒外部加热,传到塑料使之融化挤出,还要考虑螺杆挤出塑料时其本身的发热,因此要求主机的温度应从整体来考虑,既要考虑加热器加热的开与关,又要考虑螺杆的挤出热量外溢的因素予以冷却,要有有效的冷却设施。并要求正确合理的确定测量元件热电偶的位置和安装方法,能从控温仪表读数准确反映主机各段的实际温度。以及要求温控仪表的精度与系统配合好,使整个主机温度控制系统的波动稳定度达到各种塑料的挤出温度的要求。
 
  2. 挤塑机的压力控制
 
  为了反映机头的挤出情况,需要检测挤出时的机头压力,由于国产挤塑机没有机头压力传感器,一般是对螺杆挤出后推力的测量替代机头压力的测量,螺杆负荷表(电流表或电压表)能正确反映挤出压力的大小。挤出压力的波动,也是引起挤出质量不稳的重要因素之一,挤出压力的波动与挤出温度、冷却装置的使用,连续运转时间的长短等因素密切相关。当发生异常现象时,能排除的迅速排除,必须重新组织生产的则应果断停机,不但可以避免废品的增多,更能预防事故的发生。通过检测的压力表读数,就可以知道塑料在挤出时的压力状态,一般取后推力极限值报警控制。
 
  3. 螺杆转速的控制
 
  螺杆转速的调节与稳定是主机传动的重要工艺要求之一。螺杆转速直接决定出胶量和挤出速度,正常生产总希望尽可能实现最高转速及实现高产,对挤塑机要求螺杆转速从起动到所需工作转速时,可供使用的调速范围要大。而且对转速的稳定性要求高,因为转速的波动将导致挤出量的波动,影响挤出质量,所以在牵引线速度没有变化情况下,就会造成线缆外径的变化。同理如牵引装置线速波动大也会造成线缆外径的变化,螺杆和牵引线速度可通过操作台上相应仪表反映出来,挤出时应密切观察,确保优质高产。
 
  4. 外径的控制
 
  如上所述为了保证制品线缆外径的尺寸,除要求控制线芯(缆芯)的尺寸公差外,在挤出温度、螺杆转速、牵引装置线速度等方面应有所控制保证,而外径的测量控制则综合反映上述控制的精度和水平。在挤塑机组设备中,特别是高速挤塑生产线上,应配用在线外径检测仪,随时对线缆外径进行检测,并且将超差信号反馈以调整牵引或螺杆的转速,纠正外径超差。
 
  5. 收卷要求的张力控制
 
  为了保证不同线速下的收线,从空盘到满盘工作的恒张力要求,希望收排线装置有贮线张力调整机构,或在电气上考虑恒线速度系统和恒张力系统的收卷等等。
 
  6. 整机的电气自动化控制
 
  这是实现高速挤出生产线应具备的工艺控制要求,主要是:开机温度联锁;工作压力保护与联锁;挤出、牵引两大部件传动的比例同步控制;收线与牵引的同步控制;外径在线检测与反馈控制;根据各种不同需要组成部件的单机与整机跟踪的控制。 
 
  四、挤出机的分类:
 
  塑料挤出机分为双螺杆挤出机和单螺杆挤出机
 
  两种挤出机的区别:
 
  单螺杆的机器和双螺杆的机器:一个是一根螺杆,一个是两根螺杆.都是用的一个电机带动的.功率因螺杆不同而不同.50锥双的功率约为20KW,65的约为37KW.产量与料及螺杆有关,50锥双的产量约为100-150KG/H,65锥双约为200-280KG/H.单螺杆的产量就只有一半。
 
  挤出机按其螺杆数量可以分为单螺杆、双螺杆和多螺杆挤出机。目前以单螺杆挤出机应用最为广泛,适宜于一般材料的挤出加工。双螺杆挤出机由于具有由摩擦产生的热量较少、物料所受到的剪切比较均匀、螺杆的输送能力较大、挤出量比较稳定、物料在机筒内停留长,混合均匀 。
 
  SJSZ系列锥形双螺杆挤出机具有强制挤出、高质量、适应性广、寿命长、剪切速率小、物料不易分解、混炼塑化性能好、粉料直接成型等特点,温度自控,真空排气等装置。适用于管、板、异形材等制品的生产。
 
  单螺杆挤出机无论作为塑化造粒机械还是成型加工机械都占有重要地位,近几年业,单螺杆挤出机有了很大的发展。目前德国生产的大型造粒用单螺杆挤出机,螺杆直径达700mm,产量为36t/h。
 
  单螺杆挤出机发展的主要标志在于其关键零件——螺杆的发展。近几年以来,人们对螺杆进行了大量的理论和实验研究,至今已有近百种螺杆,常见的有分离型、剪切型、屏障型、分流型与波状型等。
 
  从单螺杆发展来看,尽管近年来单螺杆挤出机已较为完善,但随着高分子材料和塑料制品不断的发展,还会涌现出更有特点的新型螺杆和特殊单螺杆挤出机。从总体而言,单螺杆挤出机向着高速、高效、专用化方向发展。
 
  双螺杆挤出机喂料特性好,适用于粉料加工,且比单螺杆挤出机有更好的混炼、排气、反应和自洁功能,特点是加工热稳定性差的塑料和共混料时更显示出其优越性。近些年来国外双螺杆挤出机已经有很大的发展,各种形式的双螺杆挤出机已系列化和商品化,生产的厂商也较多,大致分类如下:
 
  (1)按两根轴线相对位置,有平行和锥形之分;
 
  (2)按两根螺杆啮合程序,有啮合型和非啮合型之分;
 
  (3)按两根螺杆的旋转方向,有同向和异向之分,在异向中又有向内、向外之分;□
 
  (4)按螺杆旋转速度,有高速和低速之分;
 
  (5)按螺杆与机筒的结构,有整体和组合之分。
 
  在双螺杆挤出机的基础上,为了更容易加工热稳定性差的共混料,有的厂家又开发出多螺杆挤出机如行星挤出机等
 
  五、挤出机的机械原理:
 
  在原料粉末里添加水或适当的液体,并进行不断的搅拌。将搅拌好的材料,用高挤出压力从多孔机头或金属网挤出。 
 
  通常是把材料放入圆筒形容器以后,用螺杆挤出材料。在使用变频技术以后,可对压力进行控制,从而可以选择最合适的线性速度。
 
  单螺杆挤出机原理
 
  单螺杆一般在有效长度上分为三段,按螺杆直径大小 螺距 螺深确定三段有效长度,一般按各占三分之一划分。
 
  料口最后一道螺纹开始叫输送段:物料在此处要求不能塑化,但要预热、受压挤实,过去老挤出理论认为此处物料是松散体,后来通过证明此处物料实际是固体塞,就是说这里物料受挤压后是一固体象塞子一样,因此只要完成输送任务就是它的功能了。
 
  第二段叫压缩段,此时螺槽体积由大逐渐变小,并且温度要达到物料塑化程度,此处产生压缩由输送段三,在这里压缩到一,这叫螺杆的压缩比--3:1,有的机器也有变化,完成塑化的物料进入到第三段。
 
  第三段是计量段,此处物料保持塑化温度,只是象计量泵那样准确、定量输送熔体物料,以供给机头,此时温度不能低于塑化温度,一般略高点。
 
  

六、挤出机使用注意事项:


  1、挤出机要正向运转,避免倒转。 
 
  2、切忌空腹运转,必须热机加料运转,这样可避免发生粘杠(抱轴)现象。 
 
  3、挤出机的进料口、放气孔内严禁进入铁器等杂的,以免造成事故,影响生产。 
 
  4、安全用电,接地线。 
 
  5、机器运转时进料口、出料口、皮带、齿轮等旋转部位禁止用手触摸。 
 
  6、机器使用前应先注入润滑油,以免造成机器损坏。 
 
  

中国挤出机技术创新


  近年来,中国常规挤出机及生产线,以优异的性价比逐渐走俏国际巿场。同时,中国在先进挤出技术领域不断创新,开拓出了多种新型挤出产品。 精密挤出技术适应高精加工需要
 
  精密挤出成型可以免去后续加工手段,更好地满足制品应用的需求,同时达到降低材料成本、提高制品质量的目的。如今,满足塑料制品精密直接挤出的需要,多种成熟的技术已经推向巿场,聚合物熔体齿轮泵就是其中一种重要手段。这一技术已经广泛应用于化纤、薄膜、型材、管材、板材、线缆、复合挤出、造粒等生产线。
 
  北京化工大学橡塑机械研究所经过多年对熔体齿轮泵的系统研究,已成功完成塑料熔体齿轮泵的系列开发和研制,现已能够设计制造塑料熔体齿轮泵产品如28/28(中心距/齿宽)、56/56、70/70、90/90等,最大出入口压力差可达30MPa,能够满足不同产量的要求,并已在实际中得到应用,取得良好的效果。北京化工大学橡塑机械研究所通过对一体型齿轮泵挤出机进行深入研究,设计开发了115一体型齿轮泵挤出机。
 
  齿轮泵对橡胶行业精密成型同样大有裨益。为了满足国内对橡胶熔体齿轮泵的需求,北京化工大学还与北京航空制造工程研究所、杭州朝阳橡胶有限公司合作,共同研制开发XCP150/100、XCP120/90两种型号橡胶熔体齿轮泵挤出机组。这一机组具有理想的工作特性,保证挤出量与齿轮泵的转速成线性关系,可以实现对产量精确控制,提高产品的尺寸精度。
 
  多层共挤技术成熟发展
 
  多层复合技术利用具有中高阻隔性能的材料与其他包装材料复合,综合阻隔材料的高阻隔性与其他材料的廉价或特殊的力学、热学等其他性能,实现特定的功能需要。共挤出复合薄膜的结构设计逐步要求能系统地达到集功能、技术、成本、环保、安全、二次加工于一体的理想境界,从而实现复合层数最大化的可能性成为供应商追求的技术之一。广东金明塑胶设备有限公司七层复合薄膜共挤吹塑技术可谓中国在这一领域发展的典型。
 
  该七层复合薄膜共挤吹塑机组采用的关键技术包括:两短一长及螺距变化的螺杆塑化挤出系统,工程分析软件对振动诱导塑化装置的优化设计,平面阀加成型模头和斜式阀加成型模头,内冷技术及双风口负压冷却技术,多组分失重式计量喂料,在线薄膜厚度精确控制系统,计算机集中自动控制系统和总线控制(CANOPEN)技术等。
 
  在层数增多的同时,适应特殊功能的薄膜生产技术也是巿场发展的热点之一。近日,广东仕诚公司设计制造了一条幅宽为3150mm的PP环保木纹膜流延生产线。该生产线产能超过800kg/h。螺杆设计为高速的剪切、混炼,高效率塑化螺杆,客户可以直接使用高填充碳酸钙粉以及无机颜料色粉,从而节约昂贵的原材料成本。整线除了可以生产PP环保木纹膜生产外,还可以灵活地转换生产其它产品,拓宽客户产品种类。在仕诚公司试生产过程中,不但生产出了美观的PP木纹膜,还生产了CPP薄膜、PP文具薄膜及PP文具片材。
 
  创新的三螺杆配混技术
 

  平行同向旋转双螺杆挤出机用于配混造粒生产线,经过最近20余年的高速发展,技术已经相当成熟。另一方面,传统的啮合盘式与往复螺杆式挤出机适应高填充配混的需求,产业化程度不断提升。但是,技术的开发永远没有止境,北京化工大学与华南理工大学分别开发出了各具特色的三螺杆挤出机。

喜大于忧  (挤出机  )

  一、行业现状 .带来了挤出机发展的第一个春天。这一阶段的效果是硬塑和半硬塑挤出机问世 ,         国家墙改政策 . 同时制砖的原料沉化、搅拌、挤出、切割、码坯和烧结等技术装配已经实现了大型化、自动化和成套性 , 基本上达到国际先进水平 ; 同时也涌现出了适合我国国情的紧凑型、节能型等小型适用的挤出机。可以预计 , 随着墙改政策的深入贯彻落实 , 国家进一步采取限制、淘汰一定规模砖瓦轮窑以及立窑等墙体资料生产措施和国家发布实施的挤出机行业新标准 , 将会迎来挤出机发展的第二个春天。以新标准为标志 , 以墙改政策为动力 , 挤出机将会进入新一轮的发展周期。首先 , 国家产业政策推动墙改革新工作 , 墙材革新、装备换代 , 为挤出机产品发展提供了较大的发展空间 ; 其次 , 挤出机等墙体装备经历了第一个发展期 , 涌现了先进的企业和好的产品 , 产品的先进性、成套性等产业的初期提升阶段已完成 , 具备了再提高的基础条件 ; 第三 , 技术装备行业自律基本形成 , 中国砖瓦协会等组织的行业活动日趋完善、幼稚 , 为行业的发展发挥着积极作用 ; 第四 , 墙材装备产品质量较前几年明显提高 , 这些都是行业发展的主流。从另一方面看 , 生产装备落后、检测手段不健全、低水平重复生产、产品质量无保障的企业在行业中还占相当大的比重 ; 挤出机市场无序竞争、质次价低 , 干扰正常的技术进步和经济发展 ; 技术创新能力弱 , 缺乏自主知识产权 , 产品性能、耐磨件寿命问题突出 ; 全面贯彻新规范对一些企业还有一定难度 … 这些都还是行业发展面临的问题。这些问题应引起足够重视 , 有关企业及管理部门应采取相应措施 , 否则会影响行业的健康发展。

二、研发改造、技术创新(挤出机)

制造业也首先要从传统的产业向高新技术企业转移 ,         墙体资料装备要适应新型墙体材料革新的需要 . 从科技低附加值向高附加值转移 , 从单纯的生产加工企业向研发、生产、销售一体化转移。这对挤出机生产企业更显得必要和迫切。黏土实心砖在国墙体资料中一直占主导地位 , 近几年空心砖、煤渣砖、粉煤灰砖有了较大的发展 , 但按国家墙改政策要求还有较大的差异。根据我国挤出机行业的实际 , 结合目前我国砖瓦企业生产设备新鲜落后和区域内资源不同的情况 , 挤出机和生产企业可以从三个层面上发展定位。一是技术人员和试验设备方面具备搞开发试验研究条件的企业 , 应组建挤出机性能中心实验室 , 对挤出机的自动控制和提高性能方面开展深入研究 , 对真空度、挤出压力、尺寸型状、原材料和产量等诸多影响性能的最佳工艺参数进行研究 , 要在挤出机的关键技术方面 , 有自己的核心技术 , 有自己的专利 ; 二是生产配套设备 , 有一定生产能力的企业要在墙体资料装备的成套性上做文章 , 要把主机做精、辅机做全 , 产品的使用性能、寿命方面下功夫 ; 三是一些挤出机生产的小企业要走专业化生产道路 , 把某一个规格的主机或辅机如破碎机、搅拌机等配套产品上做精 , 为大企业配套 , 解决小而全 , 产品不精的问题 , 或者为小的砖瓦企业技术改造服务。

争创品牌          三、质量诚信 (挤出机  )

这是个永恒的话题。从挤出机质量国家监督抽查情况看 ,         质量是企业的生命 . 挤出机质量有了较大的提高 ,2000 年来 , 基本上是按 10% 比例提高。为提高全国行业技术规范水平 , 采用国际规范 , 国家发改委发布了新挤出机标准 , 其生产能力、挤出压力和真空度等主要性能指标都有较大的变化和提高 ; 同时对主要零部件的硬度等物理性能提出了具体要求。新标准反映了国挤出机的先进水平 , 就多数挤出机企业来说经过努力是能够达到 , 这是最低的要求。只有达到规范要求 , 产品质量才有保证。切实落实质量第一的思想 , 要借助国家墙改政策 , 以贯彻新标准为动力 , 迎接挤出机发展的第二个春天。借鉴其他行业发展的经验 , 有条件的企业应制定高于行业标准的企业规范 , 做为生产验收的依据 , 以提高产品的竞争力和可信度。此基础上 , 企业要树立品牌意识 , 开展争创品牌活动 , 进一步健全企业规范化、计量、信息等技术基础工作 , 完善检验检测手段。市场经济竞争的核心是品牌的竞争 , 品牌是企业综合实力的象征。要借助最佳发展时期 , 牢牢树立品牌意识 , 抓住机遇 , 打造自己的知名品牌 , 争当挤出机行业的排头兵 , 为提高行业的整体形象 , 提高行业竞争力 , 为墙体材料结构调整 , 开拓国际市场做出贡献。

共谋发展          四、齐心协力(挤出机  )

其生产装备制造企业 80 余家。国幅员辽阔 ,         国砖瓦生产制造企业近 9 万家 . 用于砖瓦产品的资源差异较大 , 挤出机等有关墙体材料生产装备在墙材革新中担负着技术支撑的重要作用。可以说挤出机等墙体材料装备的技术水平、产品质量直接关系到国墙体材料革新的贯彻实施。为了贯彻落实国家墙体革新政策 , 依照国家质检总局的安排连续三年跟踪抽查了挤出机产品 , 同时多次参与中国砖瓦协会组织的有关砖瓦方面的专业会议 , 借会议的机会通报了不同时期全国挤砖机的整体水平、质量状况和存在问题 , 引起了会各位领导、专家的重视 , 发挥了积极的作用。企业应当与协会联系在一起 , 随时沟通和交流 , 走出一条共同发展的道路。


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