色母粒挤出模温失控,黑度发灰与螺杆抱死如何排查

很多做色母粒的生产厂家,平时生产的时候都碰到过类似的问题,刚挤出来的黑色母颜色看着还可以,等停机冷却之后再开机,或者换了另一批原料之后,颜色就发灰、发白,操作工第一反应大多是去调调色粉的配方,反复校准好几次也看不出什么变化,实际上啊,问题的根源很可能就出在挤出机模温机的控温稳定性上。

色母粒本身属于高填充体系,炭黑的含量很高,熔体粘度对温度是特别敏感的,挤出机各个区段的温度哪怕只偏差3-5℃,炭黑在树脂里的分散状态就会发生改变,直接就导致黑度下降,同时模温机供油流量不足的时候,螺杆扭矩还会异常升高,情况严重的话直接就抱死了,我们就从几个常见的方向来梳理下排查的思路。

挤出机模温机出问题,色母粒黑度发灰怎么办-1

模温机选型:功率和流量不能只看说明书

不少客户采购设备的时候,只盯着模温机的加热功率和最大流量看,完全忽略了参数要和挤出机螺杆结构做匹配。

加热功率也不是越大越好的,对于高填充的黑色母来说,螺杆摩擦剪切会自己产生大量的热量,如果模温机加热功率太大,冷却响应速度又慢,整个温控系统就会频繁振荡,带得机筒温度上下乱跳,推荐选用带双PID控制的模温机,可以同时管控加热和冷却的输出,把温度波动控制在±1℃以内。

循环泵的扬程与流量,也需要对应匹配螺杆直径和长径比,有些生产线的螺杆长径比能达到28:1,末端的熔体压力很大,要是泵的扬程不够,导热油的流速就会偏低,带走多余剪切热的能力就跟不上,一般来说流速维持在1.5-2.0 m/s(对应配套管径)就可以,能保证各个区段的温控均匀。

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利拿实业在色母粒专用的双螺杆造粒机配套方案里,针对高填充的生产体系,开发了喂料区、螺杆段、机头三个独立温区的联合温控方案,也减少了因为局部过热导致的分散不良问题。

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最常见故障:温控PID与挤出机螺杆转速的匹配

很多工厂平时用的时候只会给模温机设定目标温度,完全没留意温控仪表的PID参数设置。

挤出机从低速切换到高速运行,或者螺杆转速出现波动的时候,机筒内部的剪切热会瞬间变大,要是模温机的温度传感器响应滞后,或者PID的比例带设置得过窄,系统就会出现“超调-反馈修正-再超调”的循环,直观表现就是机组温度频繁振荡,这种工况下,炭黑的分散会受到机械扰动,黑度自然就不稳定。

现场快速判断的方法也很简单,观察模温机出油口和回油口的温差就行,正常状态下,温差应该稳定在3-5℃,如果温差的波动超过2℃,就说明系统已经不稳定了。

调试的时候也有对应的参考建议,把模温机调到“自动调谐”模式,让控制器自动整定一次PID参数就可以,对于经常切换配方的产线,比如从高黑度母粒切换到白色母粒的生产线,通常情况下可以调大积分时间,让整个温控系统运行得更平稳。

维护细节:加热管结垢与压力异常

模温机的冷却管路和加热管用的时间久了之后,很容易因为水质偏硬产生水垢(如果用的是水循环机型的话),或者出现导热油碳化颗粒堵塞管路的情况,这些杂质会在局部阻碍热交换,导致模温机测出来的温度和实际机筒的温度出现偏差。

日常维护的参考频率,一般是每6个月检查一次过滤器,用专用的清洗剂冲洗整个循环系统就可以,要是发现回油压力比新机器的时候高出0.3MPa以上,基本就能判断管路存在堵塞问题。

平时也可以多留意下出口油温的情况,要是你设定的是190℃,但实际挤出机机头熔化区的温度显示只有180℃,就说明模温机的换热效率已经下降了,需要及时清洗换热器。

按照上面说的这些步骤走,大部分色母粒黑度发灰、螺杆抱死的问题,都能找到对应的排查方向。

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