在塑料改性領(lǐng)域，湖北高填充碳酸鈣（填充量＞30%）雖能降低生產(chǎn)成本，但易引發(fā)擠出工藝中的模頭積碳與斷料問題。本文從材料特性與工藝參數(shù)出發(fā)，解析問題根源并提供解決方案。

　　一、模頭積碳的形成機(jī)制與控制策略

　　1.碳酸鈣分解產(chǎn)物的沉積效應(yīng)

　　重質(zhì)碳酸鈣在擠出高溫（180-220℃）下可能發(fā)生局部分解，釋放CO?并生成活性CaO。這些物質(zhì)與塑料中的酸性助劑（如抗氧劑）反應(yīng)，形成黑色碳化物附著在模頭流道表面。

　　控制策略：

　　選用煅燒溫度＞800℃的碳酸鈣，降低分解傾向

　　添加0.3-0.5%的水滑石類助劑，中和酸性物質(zhì)

　　模頭材質(zhì)優(yōu)先選擇316L不銹鋼，減少金屬催化效應(yīng)

　　2.摩擦生熱導(dǎo)致的局部過熱

　　高填充體系粘度增加，導(dǎo)致螺桿與料筒摩擦力上升。實(shí)測(cè)顯示，填充量每增加10%，摩擦溫度升高8-12℃。當(dāng)溫度超過塑料降解臨界點(diǎn)（如PP為260℃），碳化物生成速度加快。

　　控制策略：

　　調(diào)整螺桿組合，增加混煉段長度（建議占螺桿總長40%）

　　安裝紅外測(cè)溫儀，實(shí)時(shí)監(jiān)控模頭入口溫度

　　使用納米級(jí)碳酸鈣（粒徑＜1μm），降低體系粘度

　　二、斷料問題的成因與解決方案

　　1.碳酸鈣團(tuán)聚引發(fā)的流動(dòng)性斷層

　　未改性的碳酸鈣表面能高，易在擠出機(jī)喂料段形成橋接。實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)碳酸鈣粒徑分布（D90-D10）＞50μm時(shí)，斷料頻率增加3倍。

　　解決方案：

　　采用鋁酸酯偶聯(lián)劑進(jìn)行表面處理，降低表面能

　　添加0.2%的氟橡膠粉末作為潤滑劑

　　調(diào)整喂料速度與螺桿轉(zhuǎn)速比至1:1.2

　　2.真空系統(tǒng)負(fù)壓波動(dòng)的影響

　　高填充體系排氣量增加，若真空度控制不穩(wěn)（波動(dòng)＞±2kPa），易導(dǎo)致物料在真空口堆積，形成斷料。

　　解決方案：

　　安裝雙真空罐系統(tǒng)，保持負(fù)壓穩(wěn)定在-0.08MPa

　　真空口位置后移至計(jì)量段末端

　　定期清理真空管道，避免碳酸鈣粉塵沉積

　　三、工藝參數(shù)的協(xié)同優(yōu)化

　　1.溫度梯度設(shè)計(jì)

　　建議采用“前低后高”的溫度設(shè)定：

　　喂料段：150-160℃（防止碳酸鈣提前分解）

　　熔融段：180-190℃（保證塑料熔融）

　　計(jì)量段：200-210℃（降低體系粘度）

　　2.螺桿轉(zhuǎn)速與扭矩監(jiān)控

　　將螺桿轉(zhuǎn)速控制在設(shè)備額定扭矩的70-80%，并設(shè)置扭矩報(bào)警閾值（如超過85%自動(dòng)降速）。通過PID算法實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速與喂料量的聯(lián)動(dòng)控制。

　　湖北高填充碳酸鈣塑料擠出工藝的穩(wěn)定性，需通過材料改性、設(shè)備優(yōu)化與參數(shù)調(diào)整的三維協(xié)同實(shí)現(xiàn)。建議企業(yè)建立碳酸鈣粒徑分布、表面改性劑種類與工藝溫度的三維數(shù)據(jù)庫，通過DOE實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)找到最佳配比，從根本上降低模頭積碳與斷料風(fēng)險(xiǎn)。