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选水冷还是风冷?这得从挤出机的加热冷却系统说起!

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本文来源 | 链塑网

 

由挤出过程知,温度是挤出过程得以进行的必要条件之一,挤出机的加热冷却系统就是为保证这一必要条件而设置的。

 

塑料在挤出过程中得到的热量来源有两个,一个是料筒外部加热器供给的热量,另一个是塑料与料筒内壁、塑料与螺杆以及塑料之间相对运动所产生的摩擦剪切热。前一部分热量由加热器的电能转化而来,后一部分热量由电动机传输给螺杆的机械能转化而来。这两部分热量所占比例的大小与螺杆、料筒的结构形式、工艺条件、物料的性质等有关,也与挤出过程的阶段(如启动阶段,稳定运转阶段)有关。

 

另外,这两部分热量所占的比例在挤出过程的不同区段也是不同的:在加料段,由于螺槽较深,物料尚未压实,摩擦热是很少的,热量多来自加热器;而在均化段,物料已熔融,温度较高,螺槽较浅,摩擦剪切产生的热量较多,有时非但不需要加热器供热,还需冷却器进行冷却。在压缩段,物料受热是上述两种情况的过渡状态,也就是由摩擦剪切产生的热量比加料段多,而比均化段少。因此挤出机的加热冷却系统多是分段设置。

 

从能量的观点来分析,挤出过程有一个热平衡问题。加热器供给的热和摩擦剪切而产生的摩擦热一部分用于使塑料产生物态的变化,另一部分损失掉了。尽管影响这一平衡的因素很多,但在稳定挤出的条件下,这一平衡总是应当维持的。

 

一、挤出机的加热方法

扬出机的加热方法通常有三种:液体加热、蒸汽加热和电加热。其中以电加热用得最多。蒸汽加热已很少应用(热喂料橡胶挤出机蒸汽加热多)。

 

液体加热的原理是先将液体(水、油、联苯等加热,再由它们加热料筒。目前挤出机上应用得最多的是电加热,它又分为电阻加热和电感加热。

 

二、挤出机的冷却

挤出机设置冷却系统(和加热系统一起)是为了保证塑料在工艺要求的温度条件下完成挤出成型过程。挤出过程中经常会产生螺杆回转生成的摩擦剪切热比物料所需要的热量多的现象,这会导致料筒内物料温度过高,如不及时排出过多的热量,会引起物料(特别是热敏性塑料)分解,有时也会使成型难以进行。为此,必须对料筒和螺杆进行冷却。

 

(一)料筒的冷却

现代挤出机的料筒都设有冷却系统。料筒冷却方法有风冷和水冷。

 

风冷

风冷比较柔和、均匀、干净,在国内外生产的挤出机上应用较多。但风机占的空间体积大,如果风机质量不好易有声响。一般认为用于中小型挤出机较为合适。

 

水冷

与风冷相比,水冷的冷却速度快,体积小,成本低,但易造成急冷,从而扰乱塑料的稳定流动。如果密封不好,会有跑、冒、滴、漏现象。用水管绕在料筒上的冷却系统,容易生成水垢面堵塞管道,也易腐蚀。故完善的水冷系统所用的水不是自来水,而是经过化学处理的水。软化水并经过除氧处理。一般认为水冷用于大型挤出机为好。

 

(二)螺杆冷却

冷却螺杆目的:

第一,获得最大的固体输送率。

由固体输送理论知,固体输送率与物料对螺杆的摩擦系数和物料对料筒的摩擦系数的差值有关。即料筒与物料的摩擦系数越大,物料与螺杆的摩擦系数越小,越有利于固体物料的输送。除了在料筒加料段内壁开设纵向沟槽,提高螺杆表面光洁度可以达到此目的以外,还可以通过控制料筒和螺杆的温度来实现。

 

这是因为,固体塑料的摩擦性质在不同条件下受温度影响较大。在某些情况下,对某种塑料而言,其摩擦系数随温度升高而增加,在另外情况下则减少,因此,我们可以针对某种塑料(甚至是同种塑料而牌号不同),通过控制料筒和螺杆在固体输送区的温度而使料筒和物料的摩擦系数与螺杆和物料的摩擦系数的差值最大,以获得最大的固体输送率。

 

第二,冷却螺杆以控制制品质量。

经验证明,若将螺杆的冷却孔打到均化段进行冷却,则物料塑化较好,可提高制品的质量。但挤出量会降低,而且冷却水的出水温度越低;挤出量越低。这是因为冷却均化段螺杆会使接近螺杆表面的物料变得胶粘不易流动。相当于减少均化段螺槽的深度。

 

粘度大的物料要特别注意掌握冷却水出水温度不能太低,否则会产生螺杆扭断的事故。从能量利用的观点看,冷却螺杆要损失一部分热量。

 

冷却介质

也有用油和空气作为冷却介质的。油和空气的优点是不具有腐蚀作用,温控比较精确,也不易堵塞管道。但大型挤出机用水冷却效果较好。

 

(三)料斗座冷却

加料段的塑料温度不能太高,否则会在加料口形成“拱门”,使料不易加入。为此,必须冷却加料斗座。此外,冷却加料斗座还能阻止挤压部分的热量传往止推轴承和减速箱,从而保证了它们的正常工作条件。加料斗座的冷却介质多用水。

 

 



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