注：本文译自外网，如有疏漏请留言指正。
在调查挤出质量缺陷或确定加工问题的根本原因时，我们需要根据空间和/或时间关系进行推理。确定影响原因和解决方法的策略是：首先确定问题是慢性的还是急性的。
您可以将双螺杆挤出机的诊断与医学诊断相提并论。当您去看医生时，第一个问题旨在引导您朝两个方向之一进行调查：“您有这个问题多久了？” 如果您回答问题是从小时候开始的，这将导致医生走“疾病”路径，消除这是暂时情况的可能性。如果您回复说问题是昨天开始的，这将让医生对您在过去48小时内的活动进行调查。
慢性挤出问题就像疾病一样——它们始终存在，治愈需要全面的治疗，而短暂的问题可以被认为是“感冒”，感冒是暂时的，治疗相对简单。
什么是慢性挤出病？
如果每次运行特定配方时结果都相同，我们将挤出中的问题确定为“慢性”问题——每批都产生相同的结果：物理性能差、黑点、线材脱落、模孔冻结、排气口结垢等。在这些情况下，问题不可能是特定批次的原材料、磨损的挤出机部件或任何其他临时条件造成的。
长期问题的症状表明过程本身就是问题：不正确的螺杆/模具设计和/或操作条件。对于这些问题，治疗需要重新设计螺杆配置或修改共混工艺。这是解决此类问题的唯一方法。
什么是急性挤出病？
另一方面，如果一种特定的改性料在过去成功生产，而今天它的运行方式不同——这就是急症的症状。现在我们必须确定当前状况存在的原因以及它是否会导致质量问题或加工问题。
急症通常与特定批次的原材料、机械故障（加热器烧坏、电磁阀泄漏等）、环境条件、操作员错误或机器磨损有关——所有这些都出现在不同的时间段内。
寻“疾”途径
大多数现代挤出生产线会连续记录所有过程数据，这些数据可以在某个定义的时间间隔内以图形方式显示为趋势曲线——从某种程度而言，和心电图还是有几分相似的。以这种方式来看，很明显，变化存在某种模式——或者没有。在查看挤出机控制屏幕上的数字信息时，这些图案不容易被关注。下面描述了在挤出操作期间观察到的最常见的时间（基于时间）和空间（相对于一个特定区域）模式以及典型的根本原因。
数值偏移
偏移：我们将第一种模式描述为“偏移”——即当测量参数向上或向下移动到新的平衡位置并在新的水平上保持稳定（图1）。
图1 在“偏移”中，过程变为新的平衡位置，并在此后保持稳定。（所有图片来源丨CPM 挤压集团）
测量参数可以是任何工艺变量（百分比扭矩、模具压力、熔体温度等）或任何产品质量属性（熔体流动指数、灰分百分比、颜色、拉伸性能等）。我们还应该考虑发生转变的时间范围——例如，几小时内的逐渐变化或几分钟内的快速变化——以帮助确定可能的原因。
哪些参数可以这样改变？在什么时间范围内？原材料批次变化会出现这样的情况，新批次进入机器后立即改变挤出机的流变性，功率（和产品）迅速进入新的稳定状态。受影响的参数可能包括电机负载（百分比扭矩）、排出熔体温度和压力、产品熔体流动速率。
环境条件（环境温度和/或相对湿度）的变化会影响原材料温度，例如，如果树脂原料储存在外部筒仓中。例如，环境温度的显著变化可能会在12到24小时内发生，但通常不会比此时间更短。因此，该过程将在此时间范围内逐渐偏移，直到达到新的平衡。
变化趋势
双螺杆混炼的几乎每个方面都表现出某种程度的短期变化——例如，机筒温度、电机负载、模具压力、进料速度。但是，一般而言平均值保持不变。在趋势模式的情况下，平均值在更长的时间范围内连续增加或减少（图2）。
图2 虽然趋势中存在明显的可变性迹象，但参数的整体值在更大的时间范围内上下移动，类似于股票市场的短期波动，这是长期增长的基础。
我们可以排除一些变量：例如，原材料批次不会只在一个方向上发生变化。具有趋势的常见变量包括由冷却阀故障引起的料筒温度；由模孔堵塞引起的粒料尺寸和形状（例如，由烧坏的加热器引起）；由真空系统结垢引起的产品孔隙率（材料在真空管道中随着时间的推移而积累）。
变化源（例如，冷却电磁阀等故障组件）必须在整个生产批次的其余部分保持故障状态，才能让趋势上行或下行模式继续。与从单个生产批次中寻找趋势相反，我们可以按顺序查看许多不同批次，以查看螺杆或机筒磨损的趋势，因为这个时间尺度是几个月或几年。
数值震荡
对于数据的震荡，可接受的变化量是多少，例如，对于机筒温度、百分比扭矩或熔体压力有多少变化是正常的？大多数过程参数和产品特性都会有规律的变化，因为在大多数测量中存在固有的“噪声”，并且与 PID 控制回路相关的变化（图3）。一些可接受的公差：
• 温度控制：±5° C (10° F)。
• 电机负载/电流/扭矩：±2-3%。
• 进给率：±1-2%。
• 灰分：±1-2%（应与投料率相同）。
• 熔体压力：±2-3%。
图3 在振荡期间，工艺参数或产品质量属性（例如，灰分百分比）以某个规则频率上下移动。 多少变化是正常的？频率是多少？变异的根本原因是什么？
对于大于“正常”的变化，需要寻找根本原因。在喂料变化的情况下，例如，如果计量螺杆的旋转速度太慢，则会导致从给料机排出的物料激增。然后这些浪涌会导致电机负载和挤出机中的熔体压力发生变化。
在机筒温度控制的情况下，我们必须看冷却阀的PID参数调整和调整（例如，机筒冷却水流量控制阀设置），当这些手动调节的冷却阀水流量过大时，这会导致料筒温度波动大。
波动的频率将取决于变化的来源（例如：与螺旋进料器相关的脉动；桶冷却电磁阀的打开），但通常在几秒或几分钟内。当观察更长的时间尺度时，我们还可以看到环境温度或湿度的昼夜变化——甚至是季节变化——对挤出操作有一些影响。
许多工厂经理看到了轮班变化的影响（例如，每8到12小时有规律的变化），这表明挤出机操作员会影响过程测量或产品质量。
数据扰动
扰动条件极难诊断，因为参数总是在扰动后返回初始平衡条件（图4）。扰乱条件之间的时间或扰乱条件期间的偏差量没有模式或规律性。此类孤立事件可能由外部影响触发，例如输入电涌，必须将其纳入调查。
图4 扰乱条件极难诊断，因为参数总是在扰乱后返回到初始平衡条件。扰乱条件之间的时间或扰乱条件期间的偏差量没有模式或规律性。
最常见的异常扰动情况与原材料的堆积（例如，进料斗中的粉末堆积）有关，最终会雪崩式地进入挤出机，导致扭矩峰值。这类事件的发生频率没有规律，可能与环境条件等有关。考虑仅在运行特定填料类型且相对湿度较高时才会发生粉末积聚的情况。
确定扰乱条件的根本原因通常需要在更长的时间范围内（例如，相隔数月）审查多个批次，以确定环境条件或机器磨损对此是否有影响。
特定位置
当产品质量问题出现在特定位置或位置（例如，仅在切粒之后）时，我们可以通过考虑挤出机与切粒操作的相互作用来隔离可能的原因（图5）。
对于双螺杆混炼挤出机，离开螺杆尖端的熔体在到达模头之前都混合得相当好。为了说明这一点，如果您将一个黑色颗粒通过通常位于挤出机最末端的排气口滴入浅色聚合物中，黑色将很好地分散在整个模具开口中。通常安装在排气口之后的螺杆只是输送螺杆，没有任何混合元件——但颜色依旧能混合得很好。这意味着离开螺杆的材料中的任何缺陷都将很好地分布在整个模具上。未混合的填料或未熔化的聚合物不会更喜欢流向模具的一部分而不是另一部分。
图5 空间模式与产品质量缺陷以及加工变量相关。为什么产品在整个模板中的流动不同？为什么产品在模具中心更热？
因此出现在模头后特定区域内的任何问题都不是由挤出机引起的：特定模具孔的流动性差、较深的股线或仅出现在某些股线上的黑点（图6）。在这些情况下，问题是在适配器、换网器或模体中的螺杆尖端之后产生的。
图6 不同尺寸的粒料中的空隙是随机分布的（表明挤出机中的脱气存在问题），还是它们尺寸相同且始终位于粒料的中心?（“收缩空隙”通常与冷却不足有关，属于挤出机下游）
教您的员工查看趋势曲线（大多数挤出机控制屏幕上都提供“历史”功能，提供图表以跟踪特定参数随时间变化），以寻找可以快速导致或消除特定异常问题根本原因的机制。
除了员工培训之外，还需要一个良好的预防性维护计划，以消除一些因“工人不熟练”导致与机械故障相关的大多数问题。
点击关注共混人都在关注的视频号吧！
推荐阅读
