排氣式擠出機

排氣式擠出機是指料筒中部設有排氣口以便被加工塑膠中的空氣和揮發物得以排除的擠出機。

基本介紹

• 中文名：排氣式擠出機
• 性質：擠出機
• 組成：擠壓系統、傳動系統
• 主機：擠塑機

主要系統

塑膠擠出機的主機是擠塑機，它由擠壓系統、傳動系統和加熱冷卻系統組成。

擠壓系統

擠壓系統包括螺桿、機筒、料斗、機頭、和模具，塑膠通過擠壓系統而塑化成均勻的熔體，並在這一過程中所建立壓力下，被螺桿連續的擠出機頭。

（1） 螺桿：是擠塑機的最主要部件，它直接關係到擠塑機的套用範圍和生產率，由高強度耐腐蝕的合金鋼製成。

（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襯合金鋼的複合鋼管制成。機筒與螺桿配合，實現對塑膠的粉碎、軟化、熔融、塑化、排氣和壓實，並向成型系統連續均勻輸送膠料。一般機筒的長度為其直徑的15～30倍，以使塑膠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，以便調整和切斷料流，料斗的側面裝有視孔和標定計量裝置。

（4） 機頭和模具：機頭由合金鋼內套和碳素鋼外套構成，機頭內裝有成型模具。機頭的作用是將旋轉運動的塑膠熔體轉變為平行直線運動，均勻平穩的導入模套中，並賦予塑膠以必要的成型壓力。塑膠在機筒內塑化壓實，經多孔濾板沿一定的流道通過機頭脖頸流入機頭成型模具，模芯模套適當配合，形成截面不斷減小的環形空隙，使塑膠熔體在芯線的周圍形成連續密實的管狀包覆層。為保證機頭內塑膠流道合理，消除積存塑膠的死角，往往安置有分流套筒，為消除塑膠擠出時壓力波動，也有設定均壓環的。機頭上還裝有模具校正和調整的裝置，便於調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，機頭內的模具有模芯坐，並用螺帽固定在機頭進線連線埠，模芯座的前面裝有模芯，模芯及模芯座的中心有孔，用於通過芯線；在機頭前部裝有均壓環，用於均衡壓力；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節，以調整模套對模芯的相對位置，便於調節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

傳動系統的作用是驅動螺桿，供給螺桿在擠出過程中所需要的力矩和轉速，通常由電動機、減速器和軸承等組成。

加熱冷卻

加熱與冷卻是塑膠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加熱，加熱片裝於機身、機脖、機頭各部分。加熱裝置由外部加熱筒內的塑膠，使之升溫，以達到工藝操作所需要的溫度。

（2） 冷卻裝置是為了保證塑膠處於工藝要求的溫度範圍而設定的。具體說是為了排除螺桿旋轉的剪下摩擦產生的多餘熱量，以避免溫度過高使塑膠分解、焦燒或定型困難。機筒冷卻分為水冷與風冷兩種，一般中小型擠塑機採用 風冷比較合適，大型則多採用水冷或兩種形式結合冷卻；螺桿冷卻主要採用中心水冷，目的是增加物料固體輸送率，穩定出膠量，同時提高產品質量；但在料斗處的冷卻，一是為了加強對固體物料的輸送作用，防止因升溫使塑膠粒發粘堵塞料口，二是保證傳動部分正常工作。

輔助設備

塑膠擠出機組的輔機主要包括放線裝置、校直裝置、預熱裝置、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備也不盡相同。如還有切斷器、吹乾器、印字裝置等。

校直裝置：塑膠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、穩定張力等多種作用；壓輪式（分為水平式和垂直式）等。

預熱裝置：纜芯預熱對於絕緣擠出和護套擠出都是必要的。對於絕緣層，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熱可以徹底清除表面的水份、油污。對於護套擠出來講，其主要作用在於烘乾纜芯，防止由於潮氣（或繞包墊層的濕氣）的作用使護套中出現氣孔的可能。預熱還可防止擠出中塑膠因驟冷而殘留內壓力的作用。在擠塑膠過程中，預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致擠出壓力的波動，從而穩定擠出量，保證擠出質量。擠塑機組中均採用電加熱線芯預熱裝置，要求有足夠的容量並保證升溫迅速，使線芯預熱和纜芯烘乾效率高。預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：成型的塑膠擠包層在離開機頭後，應立即進行冷卻定型，否則會在重力的作用下發生變形。冷卻的方式通常採用水冷卻，並根據水溫不同，分為急冷和緩冷。急冷就是冷水直接冷卻，急冷對塑膠擠包層定型有利，但對結晶高聚物而言，因驟熱冷卻，易在擠包層組織內部殘留內應力，導致使用過程中產生龜裂，一般PVC塑膠層採用急冷。緩冷則是為了減少製品的內應力，在冷卻水槽中分段放置不同溫度的水，使製品逐漸降溫定型，對PE、PP的擠出就採用緩冷進行，即經過熱水、溫水、冷水三段冷卻。

控制系統

塑膠擠出機的控制系統包括加熱系統、冷卻系統及工藝參數測量系統，主要由電器、儀表和執行機構（即控制屏和操作台）組成。其主要作用是：控制和調節主輔機的拖動電機，輸出符合工藝要求的轉速和功率，並能使主輔機協調工作；檢測和調節擠塑機中塑膠的溫度、壓力、流量；實現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，實現對擠塑工藝包括溫度、壓力、螺桿轉數、螺桿冷卻、機筒冷卻、製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恆張力收線控制。

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膠擠出是根據熱塑性塑膠變形特性，使之處於粘流態進行的。除了要求螺桿和機筒外部加熱，傳到塑膠使之融化擠出，還要考慮螺桿擠出塑膠時其本身的發熱，因此要求主機的溫度應從整體來考慮，既要考慮加熱器加熱的開與關，又要考慮螺桿的擠出熱量外溢的因素予以冷卻，要有有效的冷卻設施。並要求正確合理的確定測量元件熱電偶的位置和安裝方法，能從控溫儀表讀數準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配合好，使整個主機溫度控制系統的波動穩定度達到各種塑膠的擠出溫度的要求。

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，由於國產擠塑機沒有機頭壓力感測器，一般是對螺桿擠出後推力的測量替代機頭壓力的測量，螺桿負荷表（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，也是引起擠出質量不穩的重要因素之一，擠出壓力的波動與擠出溫度、冷卻裝置的使用，連續運轉時間的長短等因素密切相關。當發生異常現象時，能排除的迅速排除，必須重新組織生產的則應果斷停機，不但可以避免廢品的增多，更能預防事故的發生。通過檢測的壓力表讀數，就可以知道塑膠在擠出時的壓力狀態，一般取後推力極限值報警控制。

螺桿轉速

3. 螺桿轉速的控制

螺桿轉速的調節與穩定是主機傳動的重要工藝要求之一。螺桿轉速直接決定出膠量和擠出速度，正常生產總希望儘可能實現最高轉速及實現高產，對擠塑機要求螺桿轉速從起動到所需工作轉速時，可供使用的調速範圍要大。而且對轉速的穩定性要求高，因為轉速的波動將導致擠出量的波動，影響擠出質量，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台上相應儀表反映出來，擠出時應密切觀察，確保優質高產。

外徑控制

4. 外徑的控制

如上所述為了保證製品線纜外徑的尺寸，除要求控制線芯（纜芯）的尺寸公差外，在擠出溫度、螺桿轉速、牽引裝置線速度等方面應有所控制保證，而外徑的測量控制則綜合反映上述控制的精度和水平。在擠塑機組設備中，特別是高速擠塑生產線上，應配用線上外徑檢測儀，隨時對線纜外徑進行檢測，並且將超差信號反饋以調整牽引或螺桿的轉速，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恆張力要求，希望收排線裝置有貯線張力調整機構，或在電氣上考慮恆線速度系統和恆張力系統的收卷等等。

電氣自動化

6. 整機的電氣自動化控制

這是實現高速擠出生產線應具備的工藝控制要求，主要是：開機溫度聯鎖；工作壓力保護與聯鎖；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；外徑線上檢測與反饋控制；根據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)固體料粒內部包含的氣體或液體雜質，如殘留單體、低沸盧增塑劑、低分子揮發物及水分等。

特點

當使用普通塑化擠出機時，從加料口可排除少量氣體。殘餘氣體對加工質量影響大時，要預先對IM體聚合物粒料進行乾燥處理。採用排氣擠出機，可部分或完全代替費工費時的乾燥處理加工。

排氣擠出機主要用於加工吸濕性強的聚合物原料。如硬質聚氯乙烯、ABS、尼龍、聚甲醛和聚甲基丙烯酸甲醋等。由於排氣效果好，擠出物氣抱大大減少，提高了製成品的質量。在造粒加工和塑型加工中都發展了生產上適用的排氣擠出機。在紡絲加工中，對尼龍66有成功地套用排氣擠出機的報導。

機器構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，它的後一部分稱為第二階。第一階和第二階各相當於一根三段式普通鰓桿。一般由料斗進入的物料，在第一階中經固體輸送、熔融壓縮和混合均化，然後經減壓進入排氣段，熔體中夾帶的氣體於真空下脫出。經排氣處理後聚合物熔體進入螺桿的第二階。在第二階中熔體經再壓縮和混合均化而從機頭擠出。