要高產量還是要生產靈活性？
型材的雙螺桿擠出生產
本文摘自德國 Kunststoffe plast europe雜志
作者為德國Christian Stuetzinger
成本壓力以及對生產質量和產量越來越高的要求促進了高產量擠出機和各種特殊設計的發展。在改進產品質量的同時提高速度的目的已經達到了。
在過去十年里，雙螺桿擠出機的產量幾乎已經翻番，而螺軸間距并未改變。在模頭和定徑系統的開發中，產量的提高更為引人注目。而同時，可能的操作速度翻了三倍。是通過以下措施實現這些產量增長的:
◆ 用更為強勁的驅動提高轉矩。
◆ 加長加工裝置（螺桿和套筒）。
◆ 提高特定產量。
◆ 修整常見的螺桿形狀。
◆ 提高螺桿直徑，并保持螺軸間距不變。
在較小面積上施加更大的轉矩由新的驅動概念，轉矩能在速度不變的情況下提高25-50%。由此，可以不用提高螺桿速度而提高擠出機的特定產量。所以周邊螺桿速度與以前常見的機型的速度保持相同。
除了較大的轉矩以外，新的驅動概念使驅動設計明顯縮短。驅動的安裝總長度和整臺機器的占地面積被大大降低。類似占地面積這樣的因素經常在擠出機的采購中起著重要的作用。通過更為緊湊的驅動設計，較高的產量能在較小的機器尺寸的情況下獲得。
必須特別關注于確保材料被盡可能均勻和柔和地塑化。用L/D比值達27的先進加工裝置，可以非常精細地塑化材料。通過螺桿施加到被塑化材料上的轉距，以及套筒加熱系統，獲得了所要求的輸入熱量。為確保塑化盡可能的均勻，由螺桿冷卻系統向排料段的前一區段供熱也是很有幫助的。在這種情況下，積極向熔化塑料供熱的死循環內部冷卻系統是特別適用的。
加工裝置的拉長自然也使螺桿形狀的修改成為可能。對于短的加工裝置，主要是通過機械能來塑化PVC。在長的加工裝置中，熱量不必主要由剪切來提供，因為較大的套筒表面可用于加熱。通過提高進料段的螺距，加長預熱段是解決方法。排出段和計量段的長度與22D設計的長度保持一樣。
如果在螺桿設計中，短裝置的螺距和間隙(螺桿間隙和螺紋間隙)不變，而裝置拉長，那幺后果將是相同速度下熔體溫度更高，這將明顯限制最大的輸出范圍。過高的熔體溫度在模進口端產生嚴重的問題。流體前沿的移置會出現，在型材完成品中會產生清晰可見的不正常現象。
柔性和高產量之間的折衷
然而，擠出機和模具開發中的高產量概念被對最大可能的生產過程靈活性和可靠性的需求阻礙著。先進的高產量擠出機最終必須與現有老式機器融合在一起。在L/D值為19或22的老式機器與L/D值在27以上的新一代擠出機之間有著不可避免的沖突。擠出機類型間的最大區別是材料在套筒中的停留時間，它是由加工長度的明顯區別所決定的。所以，當27D擠出機與19D機器在工廠被綜合使用，經常會在螺桿設計方面出現問題。短加工裝置的塑化主要是由機械能提供，但在先進的長加工裝置中，塑化的支配性因素不是材料的剪切，而是來自套筒的較長可加熱表面提供的熱能。為使19D加工裝置和27D裝置的塑化度相同，需要一根壓縮較強的螺桿或者一個前期塑化的PVC配方。
如果一臺27D的擠出機用上一個專為較短擠出機設計的配方，這可能導致過度塑化，所以在型材成品上產生表面和色澤問題。克服這個問題的可能方法是使用形狀相對適度的螺桿，它向PVC中引入的機械能較少。但是，如果這樣一臺擠出機的速度和產量極低，那最終將不得不供應大量的熱能，這是低速下剪切弱使機械能不充足的緣故。在相反的情況下，如果用相同的配方，那幺為27D擠出機作出調整的PVC混合干料會產生在短擠出機的困難。除非適當調整螺桿，否則這對塑化會起相反的影響。
共擠出
為滿足市場需要，在擠出機的設計中，最大靈活性是壓倒一切的。為此，由共擠出生產窗戶型材是最新的技術。可以在被遮住而看不到的表面上用再研磨料，而對外層，可以用共擠出的新料覆蓋在型材上。
在安裝共擠出生產線時，有幾種可能的變化。在一般情況下，使用平行雙螺桿擠出機作為主機，用錐形雙螺桿擠出機作為共擠出機。在相同占地面積上提高產量的另一選擇是雙絞擠出。但是目前，雙絞擠出的內部冷卻模頭太復雜，成本太高，必須說在市場上并不顯得受歡迎。因為擠出機尺寸是為高產量而設計，雙較擠出不能提供這幺多加工者所需的生產靈活性。
為滿足加工者在最小空間完成雙絞擠出的要求，德國Weber機器公司已經開發出與傳統雙絞擠出有著更進一步提高的機器設計。在雙生產線中，兩根平行的雙螺桿被放置于一框架之中，彼此間盡可能靠近。如此能在一單機的所占地面上，以1000kg/hr的速度擠出材料。可以獨立控制兩臺擠出機。下游裝置如定徑臺、切割器等也能被單獨控制。與以前熟知的單擠出機中雙推進擠出相比， 可以明顯減少起動時的操作問題。生產靈活性的提高是開發這種方法的主要原因。 |