白斑产生的原因及分析.doc

硬质聚氯乙烯管件生产中“白斑”产生的机理及解决办法作者：张翔 (ZHANG XIANG)摘要 (Summary)本文通过分析注射过程中PVC熔体在模具内的流动过程，指出了硬聚氯乙烯管件制品白斑形成的原因，提出了在生产过程中消除白斑的方法，主要有调整工艺条件及配方、改进模具设计等方法。This text analyzes the flow course of PVC melting body in the mould in the process of injection, point out U-PVC pipe fittings products reason that hickie form , put forward in process of production dispelling methodding of hickie, mainly have methods such as adjustment process conditions and prescription , improvement mold design ,etc.关键词：硬质聚氯乙烯管件 注射 “白斑”Keyword: U-PVC pipe fittings Injection hickie一、前言聚氯乙烯具有流动性差、易分解、加工温度与分解温度相近等特点，与其他塑料相比，其注塑生产更加困难。随着硬质聚氯乙烯管材的广泛应用，注塑管件的需求量越来越大。在聚氯乙烯管件生产过程中经常出现的问题就是“白斑”，即在管件的浇口附近产生的白色斑块。白斑会对产品的外在和内在质量都会带来不良的影响。通常情况下，白斑在生产初期出现，如果操作不当或模具、配方设计等出现问题，会出现大量的废品，导致生产效率降低，废品量加大，对生产带来很大的不利影响。本文将在多年工作经验的基础上，进一步分析白斑产生的机理，并提出解决办法，希望对企业的生产有一定的借鉴意义。二、从聚氯乙烯在模具内的流动过程，分析白斑产生的内在原因聚氯乙烯的生产过程合模储料注射保压冷却开模取出制品图一、注 塑 过 程 示 意 图聚氯乙烯粒料首先在注塑机料筒中在料筒加热器和螺杆的作用下，不断融化，物料经过加热和螺杆的强力剪切，逐渐由粒状变为熔融状态，同时螺杆一边旋转一边后退，到达指定位置后，储料过程完成。模具合拢后，物料在螺杆的作用下开始注射过程。物料在模具中的流动过程是这样的：熔融物料通过喷嘴进入模具，沿主流道向前推进，热的物料遇到冷的模具壁后，靠近模具壁部分迅速被冷却贴在模具壁上，形成通道，中间未冷却部分沿通道继续推进。然后物料到达浇口，经浇口的进一步剪切塑化，物料以更快速度进入型腔，直至充满，从而进入保压阶段，经冷却后，制品成形，开模取出制品。从物料在型腔的流动过程看，前锋熔料是留在流道或浇口附近的。由于位于注射料筒喷嘴处的物料塑化程度较低，如果工艺调整不到位，模具设计不合理就会导致前锋冷料没有完全留在主料道和冷料井内，使冷料进入制品，导致白斑的产生。由上可见，白斑的形成主要是由于前锋冷料进入制品造成的，因此消除白斑的核心就是通过各种方式使前锋冷料留在制品以外。下面将分几种情况分析导致白斑的原因及应对办法。三、调整注射工艺指标，消除“白斑”注射工艺主要包括温度、压力、速度三个方面，工艺配方对制品的影响也非常大。要消除制品“白斑”，就要把注射工艺调至最佳位置。下面分别加以叙述：（1） 注射温度的调整。料筒一段料筒二段料筒三段料筒五段料筒四段喷嘴段图二、料筒温度分布示意图料筒温度的设定通常是从储料罐一端开始由低到高设定，储料罐的下面应用冷却水冷却，防止由于温度过高导致架桥。一般情况下，喷嘴温度应比一段温度略低，因为物料经过喷嘴时会由于较强的剪切作用导致PVC物料温度上升，弥补加热的不足。在生产初期，料筒温度虽已达到设定温度，但料筒内的物料并没有达到设定的温度，这时会出现物料塑化不足，产生白斑，这时应当提高料筒温度。喷嘴段，由于通常没有加热片，温度比较低，因此可以在开机阶段将喷嘴温度设定的略高于一段温度。示例如下：通常的温度设定如下：产品：110正三通机器型号：LP-420温度设定如下：项目喷嘴料筒一段料筒二段料筒三段料筒四段料筒五段温度（正常）17617817316816020温度（开机）178-18017817316816020以上温度的设定根据配方的不同会有所改变。开机正常后，应当尽快恢复正常的温度设定，将喷嘴温度降下来，以免出现物料分解。（2） 注射速度、注射距离、注射压力的调整在多级注射的注塑机中，注射速度、注射压力通常分为三段，即一段注射，二段注射、三段注射，注射距离分为三段，也分为一段注射距离、二段注射距离、三段注射距离。在多年的工作过程中，我们感到注射距离、注射速度、压力的调整对于消除白斑具有重要意义。一般来讲，一段注射距离应采用较低速度、较低压力，二段注射距离采用较快的注射速度、较高压力，三段注射距离采用较低的速度、较高压力。注射压力应确保物料按照设定的速度推进物料的前进，一般应与注射速度相匹配。一段慢的主要目的是将前锋冷料留在冷料井中，其注射距离不宜太长，一般为3-5，如果距离过长，速度过慢容易导致进入型腔的物料彻底冷却，出现注射不满，或造成制品缺陷；如果注射距离过短，会导致冷料进入制品，白斑不易消除。二段注射距离以较快的速度注射进去，目的就是要快速充满型腔。但鉴于聚氯乙烯的易分解的特点，二段速度也不能够太快，否则会出现严重分解，损坏模具。三段注射主要目的是补缩，物料进入型腔后，遇冷收缩，导致制品不密实，通过三段注射，使制品更加密实。在机器的调整过程中，注射速度和注射压力的调整非常关键，尤其是一段注射距离、速度。总结起来就是，一段注射速度慢、距离短，二段注射速度快、距离长，三段注射速度慢、距离短。示例：产品：110 正三通机器型号：LP-420分段一段二段三段注射距离（毫米）58090注射速度（%）82515注射压力（MPA）7010080（3） 模具温度的调整。在生产过程中，模具温度过高会造成白斑，这种情况虽比较少见，但在工作中确实遇到过。在生产开始的时候，由于模具较凉，熔料在模具内的流动性较差，前锋冷料比较容易留在冷料井中，制品不会产生白斑。随着生产的进行，模具温度逐渐升高，熔料在型腔内的流动性增强，前锋冷料就有可能进入制品，导致白斑的产生。这时应当进一步加大冷却水量，使模具进一步冷却。如果仍然不起作用，可以考虑降低一段注射速度和注射压力，使前锋冷料留在冷料井内，从而消除白斑。（4） 调整配方，消除白斑。好的配方是生产合格制品的基础，如果配方不合格，即使工艺指标调整得再好，也不会产出好的制品。导致白斑产生的配方主要是塑化不足，由于PVC的加工温度和分解温度非常相近，因此如何通过调整配方使物料在分解前实现塑化就是问题的关键。一般来讲，对于塑化不足的配方，可以考虑增加加工改性剂的量来调整，譬如增加ACR等。另外也要考虑调整润滑剂的用量，注意润滑剂的平衡。润滑剂分为内润滑剂和外润滑剂。内润滑剂与原料的相容性较好，有助于降低塑化温度。外润滑剂与物料的相容性较差，有助于降低物料之间的摩擦力，降低分解的可能性。如果外润滑剂用量不足会导致塑化过度，易分解，粘螺杆等问题的出现。如果润滑剂用量过多，会导致塑化不足，即使提高温度也不容易使物料充分塑化，甚至会出现分解，这时无论如何调整都难以消除白斑。这时就应当适当降低润滑剂的用量，促进原料的塑化。四、改进模具设计，消除白斑（1）浇口位置选择不当，导致白斑难以消除。模具浇口形式有直浇口、侧浇口、环形浇口等，浇口位置的选择对白斑的调整具有重要的作用。由于聚氯乙烯塑化比较困难，因此，在浇口位置的选择上一般以侧浇口为主，尽量避免直浇口。因为侧浇口容易设置冷料井，可以把前锋冷料留在冷料境内，便于制品的调整。譬如，在生产过程中，有一个直径为160的三通，开始设计的浇口是直浇口，很容易产生白斑，如图所示。调整为侧浇口后，白斑就很容易消除了。图三、直 浇 口 改 为 侧 浇 口冷料井（2）浇口大小不合适，导致容易产生白斑。由于PVC加工困难，一方面流动性比较差，另一方面又容易分解。因此浇口的大小必须合适，如果浇口过小，会导致充模困难，速度过快会导致分解。浇口过大，会导致前锋冷料进入制品。一般来讲，浇口大小不应小于5毫米，制品充模流程越长，浇口越大。壁厚越小，浇口越大。（3）冷料井过小或没有冷料井导致白斑不易消除冷料井有多种形式，有燕尾形、半圆形、圆柱形、梯形等多种形式。无论哪种形式，都要保证足够大的冷料井，使之能容纳冷料。如下图所示：图四左图所示的形式由于冷料井较小导致在调整过程中较难消除白斑，改为图四右图方式后工艺调整就变得容易多了。很快就会消除白斑。制品制品图四、冷 料 井 加 大五、结论：通过以上分析，我们可以得出以下结论：1、 白斑的形成主要是由于前锋冷料进入制品造成的。2、 调整工艺指标包括注射温度、注射压力、注射速度等，可以有效消除白斑。其中，注射温度的设定应遵循自储料罐段由低到高的原则