CN111873358A - 专用于pc原料棒材制品的挤出生产工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种专用于PC原料棒材制品的挤出生产工艺，所述工艺包括：塑化挤出，采用特定温度分三区加热机筒，采用特定挤出速度以及挤出压力；成型/定型，压缩成型区分为十二区进行恒温，冷却定型区对熔料不断降温，最后凝固结晶定型被挤出；切棒。本发明得到的PC棒材稳定性高，机械性能好，能够连续不断生产，产品合格率大大改善，报废率降低。

Description

专用于PC原料棒材制品的挤出生产工艺
技术领域
本发明涉及一种专用于PC原料棒材制品的挤出生产工艺。
背景技术
除非特定指出，否则本部分中描述的内容并不是本申请中的现有技术，并且并不因为被包括在本部分中就被承认为是现有技术。
PC，聚碳酸酯,具有透明度高、质轻、抗冲击、隔音、隔热、难燃、抗老化等特点。PC棒材挤出成型是把粒状物料由料斗加入到挤出机的机筒内，物料在螺杆旋转的挤压推动作用下，通过机筒内壁和螺杆表面的摩擦作用向前输送和压实，通过机筒外部的加热装置和摩擦预热，在高温、高压条件下熔融塑化。然后，连续转动的螺杆再把熔融物料推入机头模具，从机头模具挤出的熔融物料经冷却定型成为所需的PC制品。
PC棒成型工艺过程包括：投料-烘干-塑化挤出-成型定型-切棒-倒边-热处理等，在塑化挤出过程中，需要对机筒进行加温，在成型定型过程中，需要进行恒温。
目前在制备PC棒过程中，塑化挤出时分为三区对机筒加温：
一区加料段温度为230-240℃；
二区融熔压缩段温度为240-250℃；
三区均化段温度为240-250℃；
接头温度为245-250℃；
挤出速度为15-18r/min。
在压缩成型时分三区进行恒温：
一区温度：240-250℃；
二区温度：245-250℃；
三区温度：240-250℃。
在热处理分为八段：
第一段：设定温度40℃ 升温时间20分钟；
第二段：设定温度60℃ 恒温时间90分钟；
第三段：设定温度60℃ 升温时间20分钟；
第四段：设定温度80℃ 恒温时间厚度(cm)*3*60分钟；
第五段：设定温度80℃ 降温时间20分钟；
第六段：设定温度60℃ 恒温时间180分钟；
第七段：设定温度60℃ 降温时间20分钟；
第八段：设定温度40℃ 恒温时间180分钟。
以上工艺制得的PC棒材制品稳定性低，合格率较低，容易报废，机械性能也较差。
发明内容
鉴于此，有必要提供一种专用于PC原料棒材制品的挤出生产工艺，以解决以上技术问题。
本发明提供一种专用于PC原料棒材制品的挤出生产工艺，所述工艺包括以下步骤：
塑化挤出：通过机筒的温度与挤出螺杆的作用使所述PC原料转变为具有一定流动性的均匀连续熔体被挤出；其中，前后分为三区对所述机筒加温：
一区加料段温度为240-250℃；
二区融熔压缩段温度为245-250℃；
三区均化段温度为250-260℃；
接头温度为255-260℃；
挤出螺杆挤出速度为18-20r/min；
挤出压力为1.8-2.0MPA；
成型/定型：在所述挤出螺杆的旋转挤压下，熔融的原料通过进料口进入主模，进流道分流挡块两边进行分流，经过分流的熔融原料，进入导流板喇叭口和成型筒，在成型筒中成型、定型：
在成型时分四区进行恒温；
前一区温度：250-260℃；
前二区温度：255-260℃；
后一区温度：240-250℃；
后二区温度：240-250℃；
在定型时对熔料不断降温最后凝固结晶定型被挤出所述成型筒；
切棒：将成型后的棒材切成预定长度。
进一步的，在切棒后还包括后期热处理步骤：
将叠放好的PC棒材进行热处理，分为十一段：
第一段 设定温度40℃ 升温时间20分钟；
第二段 设定温度70℃ 恒温时间90分钟；
第三段 设定温度70℃ 升温时间20分钟；
第四段 设定温度100℃ 恒温时间90分钟；
第五段 设定温度100℃ 升温时间20分钟；
第六段 设定温度130℃ 恒温时间(厚度*3*60)分钟；
第七段 设定温度130℃ 降温时间20分钟；
第八段 设定温度100℃ 恒温时间180分钟；
第九段 设定温度100℃ 降温时间20分钟；
第十段 设定温度70℃ 保温时间180分钟；
第十一段 设定温度70℃ 降温时间20分钟；
第十二段 设定温度40℃ 恒温时间180分钟；
第十三段 设定温度40℃ 降温时间40分钟；
第十四段 设定温度40℃ 恒温时间20分钟；
第十五段 设定温度40℃ 恒温时间40分钟。
进一步的，所述机筒为排气式机筒，采用机筒与所述挤出螺杆对所述述PC原料加热，使得原料中含有的水分蒸发并通过机筒上的排气孔排出。
进一步的，在所述成型/定型之后，还包括：
刹车：通过刹车使棒材形成一定阻力从而调节棒材的厚度以及偏心度。
本发明所选择工艺步骤以及各步骤中具体工艺参数，适用于PC棒材的挤出生产，得到的PC棒材稳定性高，机械性能好，能够连续不断生产，产品合格率大大改善，报废率降低。
附图说明
图1为本发明使用的一实施方式的生产设备的结构示意图。
具体实施方式
本发明所提供的一种专用于PC原料棒材制品的挤出生产工艺，通过图1所示的PC专用生产设备来进行生产。如图1所示，所述设备包括电机1、减速箱2、干燥机3、料斗4、控制柜5、排气孔6、PC专用炮筒螺杆7、法兰接头8、进料口9、主模10、导流板11、模具架12、成型筒13、刹车座14、切割机15、以及烤箱等。
所述电机1、所述减速箱2、所述干燥机3、所述料斗4、所述控制柜5、所述螺杆7等可构成所述设备的主机部分，螺杆7设置在机筒内。在本发明中，生产PC棒材时，还可以将所述干燥机3去除，采用机筒与所述螺杆7对所述述PC原料加热，使得原料中含有的水分蒸发并通过机筒上的排气孔6排出，如此可以省去大功率的干燥设备，节省设备与能源，而且还减少了工序，缩短了加工时间，节约生产成本。
所述进料口9、所述主模10、所述导流板11、所述模具架12、所述成型筒13、所述刹车座14、所述切割机15、以及所述烤箱可构成所述设备的辅机部分。
其中，所述电机1和所述减速箱2构成了转动系统，所述电机1运转，通过皮带传动带动减速箱2，从而使螺杆6保持一定的剪切速率。
所述机柜内可设有控制系统，控制系统具体可以包括电器仪表和执行机构其主要作用是控制主机，使其操作的转速和功率正常，并保证主机和辅机的温度、挤出、流量和制品的质量，实现全机组的自动控制。
所述主模10设在模具架12上。熔体通过所述进料口9进入所述主模10。进流道分流挡块两边进行分流，经过分流的熔体在一定的压力下进入导流板11的八个喇叭口和成型筒13，在一定的压力和油温恒温定型的状态下在所述成型筒13内成型、定型。
成型筒13包括成型区以及定型区。油温机安装在成型筒13的定型区，通过热油不断循环，使定型区制品在恒定均衡的温度下定型并顺利挤出模具。
提供循环冷却水的水温机安装在成型筒13定型段，通过循环热水控制定型水温，使定型区制品在恒定均衡的温度下定型并顺利挤出成型筒13。
所述刹车座14主要由传动装置、辊筒压紧装置和刹车制动装置组成，其安装在所述成型筒13的后面，气控制所述刹车座14上下3对辊压紧棒材，减速机拖动辊筒使制品在压缩区保持一定压力匀速前进。
所述切割机15为棒材切割设备，安装在刹车座14的后面，挤出的制品穿过切割机15的支撑面，通过锯片的高速旋转切割棒材，切成所需要的长度制品。
所述烤箱为密封型的箱体结构，通过温度控制器，设定不同温度，不同时间多段对制品进行热处理，消除制品残余内应力，保证产品质量和稳定性。
本发明所提供的专用于PC原料棒材制品的挤出生产工艺，主要包括以下步骤：投料、塑化挤出、排气、成型/定型、刹车、切棒、堆料、热处理。
下面着重说明本发明的一具体实施方式的具体工艺步骤。
1、投料：在投料时，应当及时投料，保证料斗3不空，防止空气直接进入干燥循环风机，影响干燥回风速度，不同的料不能混用，注意分清料的牌号及料的类型，防止杂物、杂料进入料斗3，造成下料口堵塞。
2、塑化挤出：通过机筒的温度与挤出螺杆的作用使所述PC原料转变为具有一定流动性的均匀连续熔体被挤出，原料中含有的水分蒸发并通过机筒上设置的排气孔及时排除掉，保证了产品的质量。
机筒采用电磁感应加热，在机筒的表面缠绕有线圈，分为6组三区进行加热。其中，一区加料段温度为240-250℃(例如241℃、242℃、243℃、244℃、245℃、246℃、247℃、248℃、249℃)；二区融熔压缩段温度245-250℃(例如246℃、247℃、248℃、249℃)；三区均化段温度250-260℃(例如251℃、252℃、253℃、254℃、255℃、256℃、257℃、258℃、259℃)；接头255-260℃(例如256℃、257℃、258℃、259℃)，挤出速度为18-20r/min(例如19r/min)，挤出压力为1.8-2.0MPA，采用以上具体温度设定、挤出速度设定、挤出压力设定，可以使得PC原料充分熔融并顺利挤出。采用电磁加热，温度达到目标温度时间更短，加热效果更好，机筒受热更均匀，原料熔化更充分，产品质量得到了保证。
3、成型/定型：在所述挤出螺杆的旋转挤压下，熔融的原料通过进料口进入主模，进流道分流挡块两边进行分流，经过分流的熔融原料在一定的压力下进入八个导流板喇叭口和成型筒，在一定的压力和冷却水的作用下在成型筒内成型和定型。
所述成型筒分为压缩成型区和冷却定型区，所述成型筒的前三分之一为压缩成型区，所述成型筒的后面的三分之二为定型区。
所述压缩成型区分为四区进行恒温：
前一区温度：250-260℃(例如251℃、252℃、253℃、254℃、255℃、256℃、257℃、258℃、259℃)；
前二区温度：255-260℃(例如256℃、257℃、258℃、259℃)；
后一区温度：240-250℃(例如241℃、242℃、243℃、244℃、245℃、246℃、247℃、248℃、249℃)；
后二区温度：240-250℃(例如241℃、242℃、243℃、244℃、245℃、246℃、247℃、248℃、249℃)；
所述定型区对熔料不断降温最后凝固结晶定型被挤出所述成型筒。所述定型区的两端都接有冷却循环水，通过冷水的不断循环使熔料的温度不断降低。
4、刹车：通过调节刹车座11的刹车条松紧而夹紧棒材形成一定阻力，熔融原料在压缩区形成一定的挤出压力，使得挤出的产品结构紧密，而且可以通过调节刹车的松紧调节棒材的厚度及偏心度。
5、切棒：用卷尺测出1000MM长度，启动切割机，切出所需要的长度。
6、堆料：用吸盘吊葫芦将棒吊起，整齐叠放在特定的堆料架上；在棒与棒之间放有三条不锈方钢，层与层之间的方钢上下看起来最好在一条直线上。
7、后期热处理：通过烤箱对叠放堆好的PC棒材进行热处理，分为十五段：
第一段 设定温度40℃ 升温时间20分钟；
第二段 设定温度70℃ 恒温时间90分钟；
第三段 设定温度70℃ 升温时间20分钟；
第四段 设定温度100℃ 恒温时间90分钟；
第五段 设定温度100℃ 升温时间20分钟；
第六段 设定温度130℃ 恒温时间(厚度*3*60)分钟；
第七段 设定温度130℃ 降温时间20分钟；
第八段 设定温度100℃ 恒温时间180分钟；
第九段 设定温度100℃ 降温时间20分钟；
第十段 设定温度70℃ 保温时间180分钟；
第十一段 设定温度70℃ 降温时间20分钟；
第十二段 设定温度40℃ 恒温时间180分钟；
第十三段 设定温度40℃ 降温时间40分钟；
第十四段 设定温度40℃ 恒温时间20分钟；
第十五段 设定温度40℃ 恒温时间40分钟。
通过以上具体的后期热处理步骤，采用特定时间、多段对PC棒材制品进行特定温度热处理，能够针对性地有效消除PC棒材制品残余内应力，保证PC棒材质量以及稳定性，使PC棒材在加工过程中不会翘楚、变形。
将PC棒材进行测试，测试项目和结果如下：
项目 标准 单位 数值
密度 ASTM D792 g/cm3 1.20
屈服拉伸强度 ASTM D638 Mpa 60
断裂伸长率 ASTM D638 ％ 11
弯曲强度 ASTM 790 Mpa 100
弯曲模量 ASTM 790 Mpa 2200
邵氏硬度 ASTM D2240 D 85
冲击强度 ASTM D256 J/M 800
以上各具体参数为本发明的发明人经过反复大量的具体实验、最终得以确定的适用于生产PC塑料棒的最优参数，这些参数是相互依存的而并非孤立存在，这些参数配套在一起最终获得了期望的PC塑料棒，通过以上具体的工艺方法步骤，能够连续不断地生产，产品的合格率有很大改善，报废率降低；同时，生产效率有很大提高，节能省耗，降低了生产成本，制得的PC塑料棒机械性能好。

Claims (4)

1.一种专用于PC原料棒材制品的挤出生产工艺，其特征在于，所述工艺包括以下步骤：
塑化挤出：通过机筒的温度与挤出螺杆的作用使所述PC原料转变为具有一定流动性的均匀连续熔体被挤出；其中，前后分为三区对所述机筒加温：
一区加料段温度为240-250℃；
二区融熔压缩段温度为245-250℃；
三区均化段温度为250-260℃；
接头温度为255-260℃；
挤出螺杆挤出速度为18-20r/min；
挤出压力为1.8-2.0MPA；
成型/定型：在所述挤出螺杆的旋转挤压下，熔融的原料通过进料口进入主模，进流道分流挡块两边进行分流，经过分流的熔融原料，进入导流板喇叭口和成型筒，在成型筒中成型、定型：
在成型时分四区进行恒温；
前一区温度：250-260℃；
前二区温度：255-260℃；
后一区温度：240-250℃；
后二区温度：240-250℃；
在定型时对熔料不断降温最后凝固结晶定型被挤出所述成型筒；
切棒：将成型后的棒材切成预定长度。
2.根据权利要求1所述的专用于PC原料棒材制品的挤出生产工艺，其特征在于，在切棒后还包括后期热处理步骤：
将叠放好的PC棒材进行热处理，分为十一段：
第一段设定温度40℃升温时间20分钟；
第二段设定温度70℃恒温时间90分钟；
第三段设定温度70℃升温时间20分钟；
第四段设定温度100℃恒温时间90分钟；
第五段设定温度100℃升温时间20分钟；
第六段设定温度130℃恒温时间(厚度*3*60)分钟；
第七段设定温度130℃降温时间20分钟；
第八段设定温度100℃恒温时间180分钟；
第九段设定温度100℃降温时间20分钟；
第十段设定温度70℃保温时间180分钟；
第十一段设定温度70℃降温时间20分钟；
第十二段设定温度40℃恒温时间180分钟；
第十三段设定温度40℃降温时间40分钟；
第十四段设定温度40℃恒温时间20分钟；
第十五段设定温度40℃恒温时间40分钟。
3.根据权利要求1或2所述的专用于PC原料棒材制品的挤出生产工艺，其特征在于，所述机筒为排气式机筒，采用机筒与所述挤出螺杆对所述述PC原料加热，使得原料中含有的水分蒸发并通过机筒上的排气孔排出。
4.根据权利要求1或2所述的专用于PC原料棒材制品的挤出生产工艺，其特征在于，在所述成型/定型之后，还包括：
刹车：通过刹车使棒材形成一定阻力从而调节棒材的厚度以及偏心度。
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