挤压系统由螺杆、机筒、料斗、机头等部分组成,原料经过高温融化形成熔体,并在挤压系统的压力下,通过螺杆不停地旋转从而被不断地挤出。人们通常根据物料在机筒中运动的状态和性能分为三个阶段,第一阶段是固体输送段,第二阶段是熔融段,第三阶段是熔体输送段。

从料斗处加入物料,物料受到挤压后由于螺杆的旋转,不断向前移动,这一端被称为固体输送段。在该阶段,物料需要经过高温加热向熔体转化,所以热量的需求非常大。熔融段是靠近机头的方向,随着温度的升高,物料逐渐熔融成熔体。在该段由于物料的剪切作用会产生大量热量,温度往往会超过所需要的要求,因此需要制冷措施讲多余的热量排出。熔体输送段在机头那一边,熔体在该段无论是温度、粘度,还是流速都渐渐稳定下来,只有在这种情况下,才能被成功地挤出并形成制品。

从以上的挤出生产过程中可以看出,温度控制对塑料挤出非常重要。温度条件是否控制合适,直接对产品的质量有着重要的影响。

加热冷却系统是用来集中控制挤出过程的温度,是塑料挤出过程能否顺利进行的必要条件。大多数的塑料挤出机都是通过电加热器来加热,而冷却则是通过风机来进行冷却的。从上面可以知道,机筒分为三个阶段,每一段所需求的温度是不一样的,所以每个阶段的温度控制都是独立的。各段都装有加热器和风机,两者共同作用,从而使温度达到所需的要求。

2.1.2 温度对塑料挤出生产系统的影响

塑料能否顺利生产挤出要看温度、压力和挤出速率。其中温度是影响挤出生产系统的重要因素[5,6]。物料在挤出过程中,温度不能过低,若温度低于自身粘流温度会影响挤出过程;温度当然也不能够过高,过高的温度会使塑料发生分解甚至蒸发,造成塑料的结构发生破坏,生产出来的塑料制品质量也不高。所以对于温度的控制非常重要,在料筒中的挤出温度不能低于粘流温度,当然也不能高于分解温度。

另外,挤出温度对于产品质量的影响更为突出。经过不断的实验发现,塑料的拉伸强度是由塑料挤出过程中的温度决定的,而它的最大拉伸强度与最佳挤出温度相对应。物料在挤出过程中,除了温度要合适外,同时还要保证温度的稳定性。有资料显示,如果在挤出过程中温度发生变化,熔体的粘度就会受到影响,从而使挤出压力和流率产生波动。因此,在物料的挤出过程中,温度的稳定性也相当重要。例如,对于LDPE物料而言,哪怕机头的温度仅仅发生了1℃的变化,也会造成物料的流率产生3%的波动,生产出来的塑料制品在外观上和质量上都会下降不少[7]。

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