近年來，隨著PVC塑料制品開發應用的迅速增長，人們對PVC制品擠出成型設備及工藝的研究也越來越多。眾所周知，PVC是一種多組分無定型結構的熱塑性塑料，其軟化點接近于分解溫度，熱穩定性較差。因此，人們在PVC制品擠出過程中選擇單螺桿擠出機的螺桿型式時，一般都選擇傳統的三段式漸變型螺桿結構。事實證明，采用傳統的漸變型螺桿擠出PVC制品，在工藝上及擠出過程中很難滿足物料共混改性、填充改性、著色混合、均化和低溫擠出的要求，另外還難以提高擠出能力。
 
    根據PVC加工過程中的工藝特點及制品配方要求，將用于烯烴類熱塑性塑料擠出的新型結構螺桿用于PVC制品的擠出成型，獲得了很好的效果。本人將分流型、屏障型、分離型及變流道型螺桿用于不同的PVC制品擠出，很好地解決了普通結構螺桿擠出過程中難以解決的混合、改性、著色、均化和低溫擠出等問題，并且提高了擠出能力。本文結合近年來采用新型結構螺桿在PVC制品擠出成型設備中的設計和應用經驗做如下介紹。
 

    1、分流型螺桿在PVC制品擠出成型中的應用
    分流型螺桿的結構型式很多，銷釘螺桿是一種典型的分流型結構螺桿。在物料擠出過程中，被擠出物料在分流型螺桿的分流元件處通過一次次的分流，使物料產生摩擦熱及環流，從而實現均化混合擠出。根據分流型螺桿的特點及擠出原理，許多人認為此結構螺桿僅適合加工結晶型塑料，而不適合加工無定型結構的熱塑性塑料。
 

    然而近年來，筆者在研究設計工作中多次將分流型結構螺桿成功地用于HPVC的擠出成型。例如，大慶某公司引進國外HPVC單螺桿(普通結構)擠出生產線，使用一段時間后發現螺桿磨損嚴重，產品擠出能力及質量下降，并且擠出過程中物料混合效果及塑化能力均不夠理想。經對設備情況進行考察，并根據擠出制品工藝條件和配方情況，采用分流型銷釘螺桿對其進行改造，并更換螺桿。經過一段時間的運行證明，分流型銷釘螺桿在HPVC制品的擠出過程中可使被擠物料得到充分混合、均化，塑化質量及制品的性能指標得到明顯改善。另外，在擠出中還發現，采用新型結構螺桿在擠出過程中所需擠出工藝溫度低于原普通結構螺桿的擠出成型工藝溫度，并且擠出制品在同等條件下產量提高。采用分流型銷釘螺桿擠出HPVC制品獲得成功后，又對半硬PVC制品進行擠出試驗，同樣獲得滿意的效果。
 

    采用分流型銷釘螺桿擠出HPVC制品能獲得成功是因為物料在擠出過程中充分利用分流元件的分流作用，在分流過程中，被擠出物料中的微小碎塊在熔融過程中不斷從熔融料中吸收熱量，從而使整個熔融物料的溫度降低，同時在擠出過程中使物料得到多次充分混合，從而獲得混合均勻、塑化良好的擠出制品。
 

    設計分流型銷釘結構螺桿用于PVC制品加工，要充分考慮物料成型工藝及配方特點，正確選擇分流元件銷釘的位置、數量和銷釘環流面積的大小，及其對擠出成型所需功率的影響，并結合擠出模具的口模特性，正確選擇螺桿的螺槽深度，優化各有關參數。
 

    2、分離型螺桿在PVC制品擠出中的應用
    分離型螺桿是根據物料傳熱原理研究開發的一種新型螺桿。螺桿結構特點是整條螺桿由兩條螺紋組1：00-a12xadc腿丨Electonic命ishing成，合配和胯計兩條主副螺紋，可使物料程中形成固液相分離，并將固相物料全部留存于固相螺槽中，而固相中的氣體則在壓力作用下向后自料中逸出，減少或消除制品中的氣泡。采用分離型螺桿擠出制品的過程中不存在固相破裂現象，因此使擠出成型過程中的壓力波動極小。
 

    有關報道，分離型螺桿僅可用于烯烴類塑料的擠出。分離型螺桿是否可用于PVC制品的擠出，經過分析其擠出原理和螺桿結構并通過試驗，證明可采用分離型螺桿加工軟PVC制品。這是由于在擠出過程中，分離型螺桿能將物料固液相分離，在此過程中同時增大物料固體床與熱機筒內表面熔膜的熱交換面積，而熔料的熱交換面積減少。另外，由于分離型螺桿的螺槽相對較深，這使物料在擠出過程中承受的剪切熱也較低，從而保證了加工PVC制品的質量。采用分離型螺桿可改善在不同壓力條件下不同模具口模特性的適應性。實踐證明，在單螺桿塑料擠出機中配置分離型螺桿擠出軟PVC制品的擠出效果遠優于普通型螺桿的擠出效果。
 

    值得注意的是，并不是每種分離型螺桿結構都適合于PVC的成型擠出。在實際設計和試驗中發現，有兩種結構的分離型螺桿可用于軟PVC制品的擠出。一種結構是主副螺紋升程相等，螺槽的液相槽及固相槽寬度保持不變，從壓縮段開始固相槽深度逐漸變淺，而液相槽逐漸變深至均化段結束;另一種結構設計的固液槽在物料通過固液相的轉換處不能使固相螺槽與液相螺槽的螺棱封死，并且注意合理地選擇分離段螺槽的長度和深度，以免造成物料停留時間過久而使物料分解。由此可見，合理選擇分離型螺桿結構是PVC制品成型擠出的重要條件。
 

    3、屏障型螺桿在PVC制品擠出中的應用
    在普通螺桿某一位置設置屏障段元件，可以實現在擠出過程中將物料殘余固相徹底熔融和均化的目的，這種結構螺桿被稱作屏障型螺桿。分析這種螺桿結構和工作原理可以發現，螺桿中的屏障結構在擠出過程中主要以剪切功能為主，混合作用為輔。根據塑料制品成型加工工藝可知，以剪切功能為主的屏障型螺桿用來加工PVC塑料難度很大。但是實踐中發現，物料在擠出過程中，通過合理設置的屏障元件，可使熔融物料承受的剪切時間縮短，從而使剪切引起的料溫增加有限，并使料流在屏障元件內形成一定旋渦狀環流增加混合作用，促使物料得到進一步塑化，并保持壓時提高擠出能力。
 

    擠出PVC制品的屏障型螺桿主體部分可采用普通漸變螺桿，也可采用單波波狀螺桿，而螺桿頭部采用斜槽屏障結構。在設計屏障型螺桿時取屏障段的長度為螺桿有效長度的1015%并且在屏障段斜槽處設計的螺槽深度應大于螺桿均化段的螺槽深度。斜槽式屏障元件的主要特點是視屏元件的斜槽為大導程的螺紋升角，物料停流時間短，壓力損失小，料流穩定，自潔性能好，不易存料，并且混合均化效果好。實踐證明，結合PVC制品配方和擠出工藝特點設計屏障型螺桿，在擠出物料過程中加工成型工藝溫度較低，擠出過程中的物料徑向溫差小，剪切熱低，溫度易控，并且擠出制品的性能指標明顯提高。特別是對混合及分散要求較高的制品擠出成型十分有利。
 

    4、變流道型螺桿在PVC制品擠出中的應用
    變流道螺桿結構的特點是在擠出過程中使被擠出物料在螺桿流道截面形狀及截面尺寸上的變化來保證物料塑化和混煉增加的目的。波狀螺桿是這種結構典型的代表。波狀螺桿可分為單波結構和雙波結構兩種型式。分析波狀螺桿幾何結構和工作特性可以發現，在擠出過程中，物料在波狀螺桿不同截面處的停留時間及剪切作用大小與螺桿幾何結構處的波峰有著密切關系。在擠出過程中，當物料處于螺桿波峰的螺槽深處時，物料停留時間長，剪切作用小，而當物料處于螺桿波峰的螺槽淺處時，與其作用相反。
 

    由于波狀螺桿特有的幾何結構而使物料流動無死角，自潔性能好，可保證物料在擠出過程中的充分混合效果和塑化質量，并且可以實現低溫擠出。
 

    采用單波和雙波結構的螺桿在同一擠出機上使用同一pvc制品配方進行實驗，結果表明兩者擠出效果有差異。采用雙波結構螺桿擠出不論是塑化質量、混合效果、分散性還是擠出能力均優于單波結構螺桿。對實驗進行分析和研究發現，使用波狀螺桿擠出PVC制品過程中，由于波狀螺桿的特殊幾何結構及擠出機理，從而使物料能在較短時間內得到充分混合，并獲得好的塑化效果。但由于單波螺桿與雙波螺桿的結構有一定差異，導致物料輸送過程的變化不同，雙波結構螺桿中的物料流連續分離并重新會合的機會高于單波結構螺桿，從而使得混合煉相對加長，更加有利于物料的擠出。
 

    選用變流道結構螺桿擠出PVC制品時，必須考慮力降不過大實現高速狀態下低溫及穩定擠出同hhg擠出制品弈型工藝和配方特點遍夠正確地選擇波狀螺桿結構，從而使擠出過程中物料混合均勻、塑化良好，并可以解決擠出過程中的著色不均勻問題。
 

    5、結束語
    根據擠出工作原理分析及實驗表明，以上所述新型結構螺桿可用于pvc制品的擠出成型。但是值得注意的是，采用新型結構螺桿擠出PVC制品必須要考慮擠出制品的成型工藝條件和配方特點。另外當評價一種新型結構螺桿的性能時，不僅要考慮其擠出率的高低，還要考慮擠出過程中的能量消耗、塑化質量、物料徑向溫差、擠出壓力和擠出速率是否穩定等因素。

 
    此外，還要考慮螺桿的使用壽命、加工工藝性和生產成本等因素。綜上所述，可以斷定采用新型結構螺桿用于PVC制品的擠出，可以大大拓寬單螺桿塑料擠出機在PVC制品擠出領域的應用，并隨著人們對擠出成型理論和螺桿結構的深入研究，將會有更多用于PVC制品擠出的新型螺桿問世。