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        PVC型材挤出工艺

        2019-03-06  来自: 河北双达橡塑机械有限公司 浏览次数:614

        硬质聚氯乙烯型材挤出工艺

        一、硬质PVC异型材生产工艺流程。原辅料过筛配方称量高速热混冷混过筛储料风送挤出定型牵引检验入库;

        二、硬质PVC异型材加工工艺及产品性能

        (一)、混料设备与工艺及产品性能。现代硬质PVC异型材加工使用双螺杆挤出机对混合粉料直接进行挤出,其塑化混合能力和产量大幅提高。但是,双螺杆挤出机的正位移输送能力大于螺杆的混合能力,直接用双螺杆挤出机挤出产品仍不能得到分散良好、塑化均匀的产品,因此在进入挤出机前必须对配方原料进行预混,包括热混和冷混两个阶段,使混合料取得较好的预分散和塑化效果,同时取得较高的表观密度。

        1.混料的目的:混料就是将PVC和助剂按配方要求经准确计量后,在高速混合机中经热混和冷混后使其达到半凝胶度高,流动性好,均匀密实的干混料;

        2.混料设备:原材料的输送与储存部分,计量部分,盒式输送带,热混和冷混锅,干混料存储与输送部分,动力风机和中央控制部分组成;

        3.混料的工艺:混料过程中一方面是助剂的均匀分散,另一方面则是使树脂半凝胶化。凝胶化:PVC树脂即有颗粒细化,粒径均匀的形态变化,形成松散的粉料。它的工艺控制点,加料量,冷却水温度,混料温度和时间等是控制干混料质量和产量的关键因素。

        A.加料量与升温速度有关系,即热混机中物料的热量只是搅拌叶片剪切和物料之间产生热量。所以投料量有一个合适值,如果加料量太多,物料翻腾阻力大影响升温速度,致使转速下降,给混料带来不利。加料量少内部剪切热达不到,混料时间长直接影响混料效率。经实验控制在70%左右为好。

        B.混料温度:混料温度的影响干粉料性能的主要因素之一。热混温度在一般为120℃左右。冷混卸料温度一般低于40℃。原料的含水量必须合乎要求,并应通过排气以除去物料中的水分。

        C.冷却水温度:冷混缸的冷却水温度通常控制在13~15℃。

        D.混料时间:物料经历压实、均化等过程需要有合适时间来完成。混料时间受混料温度的影响,时间稍长有利于物料的均匀分散。一般在7-8分钟,还要受到混合机内加料量和加料顺序的影响。混料工艺的好坏直接影响到物料的凝胶化程度,混料效果不好,设置再好的挤出工艺都不能达到要求。

        (二)输送设备与工艺及产品性能。干混料离开混料系统后在进入储料系统前一般需经过筛分环节,以筛除干混料中的粗大粒子。这些粒子混入干混料中会影响挤出产品的质量,比如会形成黄线甚至糊料等。还有一些大颗粒原料未能完全破碎,生产时也会影响产品质量。过筛正是避免这种非正常物料进入挤出系统的良好手段,对于大型的混料系统,过筛后干混料一般通过正压或负压风送进一个储料罐,进行静置熟化过程。干混料的存放,混合料要在储料罐中静置24小时以上,使物料进一步熟化,并消除混料过程中产生的静电,提高干混料的流动性。试验表明,静置24小时后,混合料的表现密度明显增加。混料静置时间短,易发生型材发喘(平行双螺杆反应尤甚),在靠自重喂料的设备易发生“架桥”现象。

        (三)挤出设备与工艺及产品性能。使用粉料直接进行硬质PVC异型材挤出。主要使用的设备是双螺杆挤出机。分别有锥形双螺杆挤出机和平行双螺杆挤出机。锥形双螺杆挤出机压缩比大塑化也较好,挤出量不大。平行双螺杆挤出机挤出量大。目前大型的异型材挤出机都是平行双螺杆。平行双螺杆挤出机的螺杆按功能分为四段,分别为加料段、塑化段、排气段和均化段。加料段是四段螺杆结构中比较长的一段,主要是对原料进行预热,同时逐渐将原料压缩密实,为了容纳更多的原料。加料段螺纹间距较大。到了塑化段,螺纹间距明显变窄,物料受到剪切作用和压力大大加强,在剪切和外热作用下,物料迅速塑化,由加料段的粉状物料逐渐熔化成半熔融状并包覆在螺杆表面。到了排气段,螺纹间距较大,使物料充分散开,通过真空负压尽可能将物料中的水分和挥发物等排走。均化段的作用是保持合适的熔体温度,进一步促进物料的塑化,不仅达到各质点塑化的均匀、温度的均匀,还达到各质点运动速度的均匀,实际生产中,观察真空孔处物料的状态,还可以判断其塑化的情况,从而指导工艺的设定与调整。

        (四)、挤出下游设备与工艺及产品质量

        1.冷却定型装置(定型台)。从挤出机头口模出来的型坯,其形状及尺寸与制品要求相近,必须经过冷却定型装置方能获得所需的形状与尺寸,而且还影响着型材的质量。定型台面上有真空定型水箱,一般用3~5台真空泵完成定型水和真空度,由2-4台循环水泵完成冷却水的循环,水压为1-3.5bar,水温一般控制在15±1℃。一般主型材干定型负压在-0.5-0.7MPa,涡流水箱真空负压一般在-0.002-0.013MPa,涡流水箱主要优点是冷却效果好,冷却均匀,成型尺寸准确。定型台可以横向,纵向水平位置调整,以调整与机头模具对正位置。

        2.牵引装置(牵出机)。牵引装置是连续挤出异型材必要的辅助装置。它的作用是给由机头挤出已初步成型的型材,提供牵引力和速度,克服冷却过程中所产生的摩擦力,使型材以均匀的速度从冷却定型装置由牵引出以获得符合要求的型材。牵引压力一般设定为0.2-0.3MPa,压力过大会将型材压变形,压力过小会引起打滑,达不到牵引的目的。

        3.切割装置。切割装置是将型材按要求切割合适长度的装置。当牵引装置把冷却定型后的型材牵引到设定距离后,型材触发卸料架上的行程开关,切割锯压块压紧型材,同时气缸带动驱动电机及切割锯片由下向上移动,锯片高速旋转,切断型材,锯屑由吸尘装置回放。切割时进刀速度不能太快,速度太快容易导致型材切口崩裂,甚至破裂。

        4.卸料架。切割后的型材由卸料架平稳放在托架上,按要求打包装车。

        四、现场工艺的确定与调整。现场加工的工艺设定包括挤出机螺杆温度、料筒温度、模具温度、螺杆转速、加料速度、挤出机真空度、牵引速度、定型套真空度、冷却水温度及流速、牵引压力和切割速度等。挤出工艺的设定正确与否直接影响着型材的质量。但是,挤出工艺的设定也没有固定的规则,要根据型材的配方,前期混料工艺,设备结构与模具结构等因素综合考虑。一套合适的工艺能发挥出配方的效果,获得在该设备和模具条件下产品的质量和产量。反之,配方在合理,如果工艺不合适,也不能发挥出配方的优点。检验工艺设定是否正确的标准就是在同等条件下,那个工艺设定能够生产出质量好的产品,那个工艺就是合适的工艺。实践是检验真理的标准,所以对于挤出操作来讲,就需要在平时的操作中多注意积累,多进行总结。

        (一)、开机与停机。挤出机刚开机时,首先对生产线各部位进行检查,没有问题后对挤出机升温。升温时分阶段进行,一阶段料同于模具全设定为130度,温度到后恒定20-30min,再升温到设定温度,保温30min之后用停机料先行过渡进行开机。开机是先以较低的螺杆转速启动,逐步升高达到正常转速。待挤出的正常原料的型坯塑化良好后牵引成型。不同设备有不同的螺杆转速范围。如何确定转速,必须与设备的加工塑化能力,模具的成型和冷却能力结合起来。对于确定的挤出机,生产中要注意的关键是加料速度,螺杆转速,牵引速度之间的协调统一,并进行同步的增减。正常生产时,加料分饱和喂料与非饱和喂料,饱和喂料是指所加入的物料将螺杆完全淹没,反之则为非饱和喂料。前者的优点是加料速度的变化对工艺平稳性的影响不大,且不易断料,而非饱和喂料的加料速度稍有一点变化,对工艺的影响就很大,控制较难甚至出现断料的情况。因此,目前一般的挤出机都按饱和喂料方式进行生产。

        停机的过程基本与开机过程相反。在挤出机停止生产时,需加入停机料,至到将停机料挤出口模时才能完全停止。这是因为模具间隙很小,在停机和重新开机时都会经历较长时间的加热,滞留在口模中的正常干混料经受不了这么长时间的加热,一旦降解糊在模具里,将难于清理甚至损坏模具。停机料比正常干混料具有高的多的耐热性,可以避免这种情况的发生。停机料还有较多的外润滑剂,便于流动和清洁机筒及模具,另外添加的填料较多,以利于降低成本。

        (二)、温度

        1.料筒温度。平行双螺干工艺设定的一般规律,加料段温度设定低,塑化段高,而排气段和均化段介于之间。连接段温度比均化段稍高一点。所有的温度设置都必续结合配方经过反复试验加以确定,并且会根据环境温度的变化而有所调整。甚至同型号不同挤出机之间的差异也会导致料筒温度设置的变化。也有从加料段向前各段温度相同或这逐渐下调的设置法。挤出机正常的真空度一般为0.8-1.0MPa。过低的真空度不能彻底抽出水分和挥发物,制品内可能出现气泡,型材内表面出现因水汽引起的凹坑,过高的真空度会浪费动力,同时可能将小块的渣状物料抽出,甚至堵塞真空泵。

        2.模具温度。模具温度一般高于挤出机料筒,通常在190-210度之间,不超过210度,温度过高会导致物料降解发黄,过低的温度会导致物料流动性不好,产品表面光泽差等,各区的温度根据成型面情况加以调节。

        3.冷却与定型。冷却水温一般以15-18℃为宜。干定性段真空度一般在-0.5-0.7MPa。对于不同挤出机和不同断面型材的生产。真空度和冷却水的流速及水压要根据现场生产的具体情况而定。冷却水箱的工艺参数同样包括水温和真空度。水流速度和压力要根据水箱长度、型材断面,牵引速度进行相应调整。一般是先将型材全部淹没,逐渐往后,水位可能下降,但具体情况具体分析。水箱内沉淀物过多时,要定期清理。

        4.牵引。牵引速度与螺杆速度和加料速度相匹配的,一般来说,牵引速度是挤出速度的1.01-1.10倍。牵引速度于挤出速度之比可以反映出制品的取向程度。牵引越快,制品越薄,产品后期收缩越大,牵引越慢,制品越厚,还可导致挤出的物料堵塞定型模。

        5.熔温、熔压与扭矩的关系。熔温是物料塑化情况直接的反应。但是,熔温不完全就反应了原料塑化的真实水平,熔温不仅受挤出机工艺的影响,还受适配器处工艺的影响。熔压反应原料的塑化,流动和粘度情况。当熔温高时往往熔体流动能力加强,熔压显示下降,挤出机上的扭矩参数,反映的是原料塑化的早晚和熔体粘度的高低。扭矩是整个料筒内为塑化粉料,半塑化熔体与塑化良好熔体一起作用于螺杆的负荷,扭矩的产生主要来源于正在塑化和已经塑化的熔体。如果物料塑化提前,则扭矩增加,在干混料表观密度接近的情况下,观察扭矩的变化,可以判断塑化是提前还是延后工以上料筒前部温度提高时,原料塑化提前,扭矩会增加。根据实际的熔温、熔压和扭矩的变化,可以确定原料的塑化情况以及工艺是否合理,引导对工艺参数进行调整。

        6.塑化度的确定。PVC硬质品的塑化度在60%-70%之间为宜,过高或过低的塑化度都会影响制品的物理力学性能和其它性能。判断加工工艺是否合适,型材塑化度是否理想,办法是通过制品的物理力学性能以及其它性能加以验证。但从结果来验证,从局限性看,并不利于生产。实际生产中通过以下几种方法来判断工艺是否合适,塑化度是否良好,并可及时指导操作人员进行工艺调整。

        (1)挤出机真空视孔处观察物料状态。如果物料呈粉料状态或完全疏松的小豆腐渣状,则物料易受真空吸动,说明前期加料段和塑化段温度过低,物料塑化欠佳,如果真空孔处物料塑化非常好,完全熔合粘在一起,并紧紧地包覆在螺杆上,说明前期设定塑化温度太高,物老中地水分和挥发物夜不易从致密地熔体中抽出来。如果真空处地物料基本塑化,大致粘成一体,稍显疏松,有光泽并适度包覆在螺杆表面,则说明物料塑化合适,前段工艺设定合理。

        (2)挤出型坯和制品外观地简单观察。工艺合理,塑化合适地制品,应该表面有光泽,制品内筋与外壁粘结牢固,内外表面平整,切口和制品内外无气泡等,出口模的型坯软硬适度,有光泽而光滑。塑化不良则制品表面暗淡无光泽,制品脆,内筋在外壁受力时易断裂,从挤出口模出来地料坯发硬,发暗,有料坯很生硬不易成型地感觉,而过塑化地制品表面会比正常制品更黄,切割时端口崩渣,制品发脆,从挤出机出来地料坯太软,不易进入定型套,易掉槽掉爪等。通过这些现象在结合实际地工艺参数,就可以判断工艺时偏高还是偏低。

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