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挤出中的神话和现实0摄相机

2022年08月13日

挤出中的神话和现实

挤出中的神话和现实 2011年12月04日来源：理解挤出的关键是量化。你必须问：有多少？实际的有形尺寸是多少？实际的持续时间是多少？

能源是昂贵的把塑料熔化并把它升到挤出温度要花费一定的热量。例如，把LDPE从20℃提高到220℃需要0.16kWh/kg，虽然看起来花费不是很大，但有一点经常被忽略——在这个过程中，热损失是多少？无效作用又是多少？挤出机是有效机器，因为它们是密闭的而且大部分热量由摩擦在桶体内部生成，除去很小的挤出机，Kruder & Nunn的研究表明，一般来讲挤出机的有效系数以50%为典型值。比如理论上我们需要0.7美分/lb，而实际生产中我们却需要1.4美元/磅——当然这是对半晶体聚合物而言，因为它的加工过程中要比非晶体聚合物需要更多的热量。一般来讲的理论数值为UPVC（20℃～180℃）0.03kW·h/磅和HIPS（20℃～210℃） 0.04 kW·h/lb，成本分别是0.6美分/lb和0.8美分/lb。当然，这些能量或者说成本的一半是肯定需要的，那么其余的该如何节约出来呢？再者，是不是值得节约它——与通过重新使用废品或更好的厚度控制来节约材料所做的努力相比，或者通过销售更多的产品来实现？顺便提一下，值得注意的是PVC，一个环境学家共同的目标，从节能角度来讲是所有塑料制品中最好的。废品/重磨剂的质量比原材料差这是一种微妙的说法，因为多数废品确实质量很差。加工商给废品加上了很多罪名，当然有些也是应该的。甚至一些加工商因在其产品中使用废品而被起诉。但是质量的确是需要更确切的定义的——废品（修整料或短尺料）通常被轻微弄脏而受到来自处理过程的污染更多，但是在很多应用中这些都不要紧，特别是从节约成本这个角度来说。侵蚀性过滤能够滤出多数污染物，加抗氧剂或稳定剂浓缩物可补偿分子衰变。对于某些聚合物尤其是HDPE而言，如果链交联反应速度比链断裂快而且有足够的抗氧集留下来保护该物质再加工树脂实际上可能比原始树脂强度更大。废品质量很大程度上依赖于怎样处理废品和它是否被分开、被覆盖和是否干净。正确的螺杆设计很重要毫无疑问，螺杆设计是重要的，但它只是很多解决方法中的一种、而且可能是较昂贵的一种。在花费大价钱更换螺杆前，要确信你了解问题的所在而且确认不能通过改变条件或加工助剂解决问题。即便可能要使用一个新螺杆，也要确信这个新螺杆的设计是在你想要的速度下运行想要的材料。比如只是购买一台用于聚丙稀的螺杆还不够，螺杆设计人员应该知道级别和加工助剂，或者有一组显示功能的数据做参考。在这个计算机化的世界里，模拟技术很容易并应该对所有螺杆进行模拟（最小的螺杆除外），除非能够得到适用于实际情况的同一材料的相关数据。螺杆磨损与螺杆设计问题有关。一个遭磨损的螺杆并不一定是一个不好的螺杆。有时磨损甚至对混合有利，或者在有压力峰时有利于增加产量。确定磨损的位置以及原因是有用的，然而，实际需要的是证明磨损在制造麻烦，可能是通过降低泵的能力来完成的，这对一个给定的输入量而言可能意味着需要更高的熔体温度。跟踪一已知材料的输出量可以显示出一个螺杆的泵排量是否真的在下降。不要过于专注外观在这里，外观的意思是指桶体温度之间的关系：扁平外观使所有的设定值相等；上升外观有后冷却器和前加热器；反向外观有反面；仿驼形外观中间温度最高；谷形外观中间温度最低。外观是可接受的，但是过分注意外观会分散在具体的数字设定值上的注意力，并妨碍对其本身每一区域的思考。对分区思考而言，一个好的例子是用管理后桶体温度来控制桶壁粘附和滑脱，从而控制固体物的输送。粘附太多可能使计量区过负载并在此处引起高压力，继起的多余温度和太小的粘附量将减少进料量，这就要求一个给定通过量更高的转速，并可能因此产生过熔体温度。这里有一个专注于外形而妨碍清楚思维的例子：一台薄膜挤出机以450°F扁平成型工具运行LDPE，一种高流量颜料浓缩物粘附在狭窄部位或者螺杆根部（尚不清楚是哪种），颜料会以不规则的间隔脱落，形成产品中大量的颜料颗粒。对此，要说服加工商认为只有后部区有必要降低是很难的。通常对于一个造型机器专业人员来说，如果一个温度就降低了，那么所有温度都要降低。越快越好谁会对增加产量提出异议？通常情况下以合理的速度运行是可取的，但是却有实际上的限制因素——如果以更快的速度增加厚度变量，其花费（太厚会浪费材料，太薄则有断裂的危险）可能比因速度带来的效益更大。有时一台挤出机能运行得更快但是却受到拉出器速度、打印、密封、成形甚至检验和包装条件的制约，而且你必须回答这个问题：你能否卖掉增加的产量？如果能，更快运行的努力和成本可能会在增加了的总收益中偿还；如果不能，那么在500lb/h下运行4h与在400lb/h下运行4h相比没有任何好处。(end)

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