硬質(zhì)聚氯乙烯型材擠出工藝
一、 硬質(zhì)PVC異型材生產(chǎn)工藝流程
原輔料過篩 配方稱量 高速熱混 冷混 過篩 儲料風(fēng)送 擠出 定型 牽引 切割 檢驗 入庫
二、 硬質(zhì)PVC異型材加工工藝及產(chǎn)品性能
（一）、混料設(shè)備與工藝及產(chǎn)品性能
現(xiàn)代硬質(zhì)PVC異型材加工使用雙螺桿擠出機對混合粉料直接進行擠出，其塑化混合能力和產(chǎn)量大幅提高。但是，雙螺桿擠出機的正位移輸送能力遠(yuǎn)大于螺桿的混合能力，直接用雙螺桿擠出機擠出產(chǎn)品仍不能得到分散良好、塑化均勻的產(chǎn)品，因此在進入擠出機前必須對配方原料進行預(yù)混，包括熱混和冷混兩個階段，使混合料取得較好的的預(yù)分散和塑化效果，同時取得較高的表觀密度。
1、混料的目的：混料就是將PVC和助劑按配方要求經(jīng)準(zhǔn)確計量后，在高速混合機中經(jīng)熱混和冷混后使其達到半凝膠度高，流動性好，均勻密實的干混料。
2、混料設(shè)備：原材料的輸送與儲存部分、計量部分、盒式輸送帶，熱混和冷混鍋、干混料存儲與輸送部分、動力風(fēng)機和中央控制部分組成。
3、混料的流程：
PVC儲罐 PVC秤 群青
輔料罐 熱混 冷混 緩沖罐 篩分機
輔料秤 輔料復(fù)秤 干混料罐
微料罐 微料秤 中間倉
擠出機料斗
4、混料工藝：混料過程中一方面是助劑的均勻分散，另一方面則是使樹脂半凝膠化，凝膠化：PVC樹脂即有顆粒細(xì)化，粒徑均勻的形態(tài)變化，形成松散的粉料。它的工藝控制點、加料量、冷卻水溫度、混料溫度和時間等是控制干混料質(zhì)量和產(chǎn)量的關(guān)鍵因素。
A、加料量與升溫速度有一定的關(guān)系，即熱混機中物料的熱量只是攪拌葉片剪切和物料之間產(chǎn)生產(chǎn)熱量。所以投料量有一個的最佳值，如果加料量太多，物料翻騰阻力大影響升溫速度，致使轉(zhuǎn)速下降，給混料帶來不利。加料量少內(nèi)部剪切熱達不到，混料時間長直接影響混料效率。經(jīng)實驗控制在70%左右為最佳。
B、混料溫度：混料溫度的影響干粉料性能的主要因素之一。熱混溫度在一般為120℃左右 冷混卸料溫度一般低于40℃。原料的含水量必須合乎優(yōu)質(zhì)品的要求，并應(yīng)通過排氣以除去物料中的水分。
C、冷卻水溫度：冷混缸的冷卻水溫度通?？刂圃?3～15℃。
D、混料時間：物料經(jīng)歷壓實、均化等過程需要有一定時間來完成?；炝蠒r間受混料溫度的影響，時間稍長有利于物料的均勻分散。一般在7-8分鐘。還要受到混合機內(nèi)加料量和加料順序的影響。混料工藝的好壞直接影響到物料的凝膠化程度，混料效果不好，設(shè)置再好的擠出工藝都不能達到要求。
（二）輸送設(shè)備與工藝及產(chǎn)品性能
干混料離開混料系統(tǒng)后在進入儲料系統(tǒng)前一般需經(jīng)過篩分環(huán)節(jié)，以篩除干混料中的粗大粒子。這些粒子混入干混料中會影響擠出產(chǎn)品的質(zhì)量，比如會形成黃線甚至糊料等。還有一些大顆粒原料未能完全破碎，生產(chǎn)時也會影響產(chǎn)品質(zhì)量。過篩正是避免這種非正常物料進入擠出系統(tǒng)的良好手段，對于大型的混料系統(tǒng)，過篩后干混料一般通過正壓或負(fù)壓風(fēng)送進一個儲料罐，進行靜置熟化過程。干混料的存放：混合料要在儲料罐中靜置24小時以上，使物料進一步熟化，并消除混料過程中產(chǎn)生的靜電，提高干混料的流動性。試驗表明，靜置24小試后，混合料的表觀密度明顯增加。混料靜置時間短，易發(fā)生型材發(fā)喘（平行雙螺桿反應(yīng)尤甚），在靠自重喂料的設(shè)備易發(fā)生“架橋”現(xiàn)象。
（三）、擠出設(shè)備與工藝及產(chǎn)品性能
使用粉料直接進行硬質(zhì)PVC異型材擠出，主要使用的設(shè)備是雙螺桿擠出機，分別有錐形雙螺桿擠出機和平行雙螺桿擠出機。錐形雙螺桿擠出機壓縮比大塑化也較好，擠出量不大。平行雙螺桿擠出機擠出量大。目前大型的異型材擠出機都是平行雙螺桿。平行雙螺桿擠出機的螺桿按功能分為四段，分別為加料段塑化段、排氣段和均化段。加料段是四段螺桿結(jié)構(gòu)中最長的一段，主要是對原料進行預(yù)熱，同時逐漸將原料壓縮密實；為了容納更多的原料，加料段螺紋間距較大。到了塑化段，螺紋間距明顯變笮，物料受到剪切作用和壓力大大加強，在剪切和外熱作用下，物料迅速塑化，由加料段的粉狀物料逐漸熔化成半熔融狀并包覆在螺桿表面。到了排氣段，螺紋間距較大，使物料充分散開，通過真空負(fù)壓盡可能將物料中的水分和揮發(fā)物等排走。均化段的作用是保持一定的熔體溫度，進一步促進物料的塑化，不僅達到各質(zhì)點塑化的均勻、溫度的均勻，還達到各質(zhì)點運動速度的均勻，實際生產(chǎn)中，觀察真空孔處物料的狀態(tài)還可以判斷其塑化的情況，從而指導(dǎo)工藝的設(shè)定與調(diào)整。
（四）、擠出下游設(shè)備與工藝及產(chǎn)品質(zhì)量
1、冷卻定型裝置（定型臺）
從擠出機頭口模出來的型坯，其形狀及尺寸與制品要求相近，必須經(jīng)過冷卻定型裝置方能獲得所需的形狀與尺寸，而且還影響著型材的質(zhì)量。
定型臺面上有真空定型水箱，一般用3-5臺真空泵完成定型水和真空度，由2-4臺循環(huán)水泵完成冷卻水的循環(huán)，水壓為1-3.5bar，水溫一般控制在15±1℃。一般主型材干定型負(fù)壓在-0.5－-0.7MPa,渦流水箱真空負(fù)壓一般在-0.002——-0.013MPa，渦流水箱主要優(yōu)點是冷卻效果好，冷卻均勻，成型尺寸準(zhǔn)確。定型臺可以橫向，縱向水平位置調(diào)整，以調(diào)整與機頭模具對正位置。
2、牽引裝置（牽出機）
牽引裝置是連續(xù)擠出異型材必要的輔助裝置，它的作用是給由機頭擠出已初步成型的型材，提供一定的牽引力和速度，克服冷卻過程中所產(chǎn)生的磨擦力，使型材以均勻的速度從冷卻定型裝置中牽引出，以獲得符合要求的型材。牽引壓力一般設(shè)定為0.2——0.3MPa,壓力過大會將型材壓變形，壓力過小會引起打滑，達不到牽引的目的。
3、切割裝置
切割裝置是將型材按要求切割一定長度的裝置，當(dāng)牽引裝置把冷卻定型后的型材牽引到設(shè)定距離后，型材觸發(fā)卸料架上的行程開關(guān)，切割鋸壓塊壓緊型材，同時氣缸帶動驅(qū)動電機及切割鋸片由下向上移動，鋸片高速旋轉(zhuǎn)，切斷型材，鋸屑由吸塵裝置回放。切割時進刀速度不能太快，速度太快容易導(dǎo)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穩(wěn)放在托架上，按要求打包裝車。
四、現(xiàn)場工藝的確定與調(diào)整
現(xiàn)場加工的工藝設(shè)定包括擠出機螺桿溫度、料筒溫度、模具溫度、螺桿轉(zhuǎn)速、加料速度、擠出機真空度、牽引速度、定型套真空度、冷卻水溫度及流速、牽引壓力和切割速度等。擠出工藝的設(shè)定正確與否直接影響著型材的質(zhì)量。但是，擠出工藝的設(shè)定也沒有固定的規(guī)則，要根據(jù)型材的配方、前期混料工藝、設(shè)備結(jié)構(gòu)與模具結(jié)構(gòu)等因素綜合考慮。一套合適的工藝能發(fā)揮出配方最大的效果，獲得在該設(shè)備和模具條件下最佳的產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量。反之，配方在合理，如果工藝不合適，也不能發(fā)揮出配方的優(yōu)點。
檢驗工藝設(shè)定是否正確的唯一標(biāo)準(zhǔn)就是在同等條件下，那個工藝設(shè)定能夠生產(chǎn)出質(zhì)量最好的產(chǎn)品，那個工藝就是最佳的工藝。實踐是檢驗真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)，所以對于擠出操作來講，就需要在平時的操作中多注意積累，多進行總結(jié)。
（一）、開機與停機
擠出機剛開機時，首先對生產(chǎn)線各部位進行檢查，沒有問題后對擠出機升溫。升溫時分階段進行，第一階段料同于模具全設(shè)定為130度，溫度到后恒定20——30min,再升溫到設(shè)定溫度，保溫30min之后用停機料先行過渡進行開機。開機是先以較低的螺桿轉(zhuǎn)速啟動，逐步升高達到正常轉(zhuǎn)速。待擠出的正常原料的型胚塑化良好后牽引成型。不同設(shè)備有不同的螺桿轉(zhuǎn)速范圍。如何確定轉(zhuǎn)速，必須與設(shè)備的加工塑化能力、模具的成型和冷卻能力結(jié)合起來。對于確定的機出機，生產(chǎn)中要注意的關(guān)鍵是加料速度、螺桿轉(zhuǎn)速、牽引速度之間的協(xié)調(diào)統(tǒng)一，并進行同步的增減。正常生產(chǎn)時加料分飽和喂料與非飽和喂料，飽和喂料是指所加入的物料將螺桿完全淹沒，反之則為非飽和喂料。前者的優(yōu)點是加料速度的變化對工藝平穩(wěn)性的影響不大，且不易斷料，而非飽和喂料的加料速度稍有一點變化，對工藝的影響就很大，控制較難甚至出現(xiàn)斷料的情況。因此，目前一般的擠出機都按飽和喂料方式進行生產(chǎn)。
停機的過程基本與開機過程相反。在擠出機停止停止生產(chǎn)時，需加入停機料，至到將停機料擠出口模時才能完全停止。這是因為模具間隙很小，在停機和重新開機時都會經(jīng)歷較長時間的加熱，滯留在口模中的正常干混料經(jīng)受不了這嬤長時間的加熱，一旦降解糊在模具里，將難于清理甚至損壞模具。停機料比正常干混料具有高的多的耐熱性，可以避免這種情況的發(fā)生。停機料還有較多的外潤滑劑，便于流動和清潔機筒及模具，另外添加的填料較多，以利于降低成本。
（二）、溫度
1、料筒溫度
平行雙螺桿工藝設(shè)定的一般規(guī)律，加料段溫度設(shè)定最低，塑化段最高，而排氣段和均化段介于之間。連接段溫度比均化段稍高一點。所有的溫度設(shè)置都必須結(jié)合配方經(jīng)過反復(fù)試驗加以確定，并且會根據(jù)環(huán)境溫度的變化而有所調(diào)整。甚至同型號不同擠出機之間的差異也會導(dǎo)致料筒溫度設(shè)置的變化。也有從加料段向前各段溫度相同或這逐漸下調(diào)的設(shè)置法。擠出機正常的真空度一般為0.8-1.0MPa。過低的真空度不能徹底抽出水分和會發(fā)物，最終制品內(nèi)可能出現(xiàn)氣泡，型材內(nèi)表面出現(xiàn)因水汽引起的凹坑；過高的真空度會浪費動力，同時可能將小塊的渣狀物料抽出，甚至堵塞真空泵。
2、模具溫度
模具溫度一般高于擠出機料筒，通常在190—210度之間，不超過210度，溫度過高會導(dǎo)致物料降解發(fā)黃，過低的溫度會導(dǎo)致物料流動性不好、產(chǎn)品表面光澤差等，各區(qū)的溫度根據(jù)成型面情況加以調(diào)節(jié)。
3、冷卻與定型
冷卻水溫一般以15－18℃為宜。干定性段真空度一般在-0.5－0.7MPa..對于不同擠出機和不同斷面型材的生產(chǎn)，真空度和冷卻水的流速及水壓要根據(jù)現(xiàn)場生產(chǎn)的具體情況而定。
冷卻水箱的工藝參數(shù)同樣包括水溫和真空度。水流速度和壓力要根據(jù)水箱長度、型材斷面、牽引速度進行相應(yīng)調(diào)整。一般是第一節(jié)將型材全部淹沒，逐漸往后，水位可能下降，但具體情況具體分析。水鄉(xiāng)水質(zhì)有一定要求，主要是肉眼可見的懸浮物不能太多，否則會在型材表面產(chǎn)生劃痕等。水箱內(nèi)沉淀物過多時，要定期清理。
4、牽引
牽引速度與螺桿速度和加料速度相匹配的，一般來說，牽引速度是擠出速度的1.01-1.10倍。牽引速度于擠出速度之比可以反映出制品的取向程度。牽引越快，制品越薄，產(chǎn)品后期收縮越大；牽引越慢，制品越厚，還可導(dǎo)致擠出的物料堵塞定型模。
5、熔溫、熔壓與扭矩的關(guān)系
熔溫是物料塑化情況最直接的反應(yīng)。但是熔溫不一定就反應(yīng)了原料塑化的真實水平，熔溫不僅受擠出機工藝的影響，還受適配器處工藝的影響。熔壓反應(yīng)原料的塑化、流動和粘度情況。當(dāng)熔溫高時往往熔體流動能力加強，熔壓顯示下降；擠出機上的扭矩參數(shù)，反映的是原料塑化的早晚和熔體粘度的高低。扭矩是整個料筒內(nèi)為塑化粉料、半塑化熔體與塑化良好熔體一起作用于螺桿的負(fù)荷，扭矩的產(chǎn)生主要來源于正在塑化和已經(jīng)塑化的熔體。如果物料塑化提前，則扭矩增加。在干混料表觀密度接近的情況下，觀察扭矩的變化可以判斷塑化是提前還是延后工以上料筒前部溫度提高時，原料塑化提前，扭矩會增加。根據(jù)實際的熔溫、熔壓、和扭矩的變化，可以確定原料的塑化情況以及工藝是否合理，引導(dǎo)對工藝參數(shù)進行調(diào)整。
6、塑化度的確定
PVC硬質(zhì)品的塑化度在60％——70％之間為宜，過高或過低的塑化度都會影響制品的物理力學(xué)性能和其它性能。判斷加工工藝是否合適，型材塑化度是否理想，最根本的辦法是通過制品的物理力學(xué)性能以及其它性能加以驗證。但從結(jié)果來驗證，從在一定的局限性，并不利于生產(chǎn)。實際生產(chǎn)中通過以下幾種方法來判斷工藝是否合適，塑化度是否良好，并可及時指導(dǎo)操作人員進行工藝調(diào)整。
（1）、擠出機真空視孔處觀察物料狀態(tài)
如果物料呈粉料狀態(tài)或完全疏松的小豆腐渣狀，則物料易受真空吸動，說明前期加料段和塑化段溫度過低，物料塑化欠佳，如果真空孔處物料塑化非常好，完全熔合粘在一起，并緊緊地包覆在螺桿上，說明前期設(shè)定塑化溫度太高，物料中地水分和會發(fā)物夜不易從致密地熔體中抽出來。如果真空處地物料基本塑化，大致粘成一體，稍顯疏松，有一定光澤并適度包覆在螺桿表面，則說明物料塑化合適，前段工藝設(shè)定合理。
（2）擠出型胚和制品外觀地簡單觀察
工藝合理，塑化合適地制品，應(yīng)該表面有光澤，制品內(nèi)筋與外壁粘結(jié)牢固，內(nèi)外表面平整，切口和制品內(nèi)外無氣泡等，出口模得型胚軟硬適度，有光澤而光滑。塑化不良則制品表面暗淡無光澤，制品脆，內(nèi)筋在外壁受力時易斷裂，從擠出口模出來地料胚發(fā)硬，發(fā)暗，有料胚很生硬不易成型地感覺；而過塑化地制品表面會比正常制品更黃，切割時端口崩渣，制品發(fā)脆，從擠出機出來地料胚太軟不易進入定型套，易掉槽掉爪等。通過這些現(xiàn)象在結(jié)合實際地工藝參數(shù)，就可以判斷工藝時偏高還是偏低。
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