PVC型材挤出工艺

1 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 切割 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远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 混料的流程 PVC 储罐 PVC 秤群青 2 辅料罐 热混 冷混 缓冲罐 筛分机 辅料秤 辅料复秤干混料罐 微料罐 微料秤 中间仓 挤出机料斗 4 混料工艺 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一定的关系 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产热量 所以投料量有一 个的最佳值 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 左右为最佳 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优质品的要求 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 均化等过程需要有一定时间 3 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 小试后 混 合料的表观密度明显增加 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 4 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最长的一 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 距明显变笮 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一定的熔体温度 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 5 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 提供一定的牵引力和速度 克服冷却过程中所产生的磨擦力 使型材以均匀的速度从冷却 定型装置中牵引出 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一定长度的装置 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 出配方最大的效果 获得在该设备和模具条件下最佳的产品质 6 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唯一标准就是在同等条件下 那个工 艺设定能够生产出质量最好的产品 那个工艺就是最佳的工艺 实践是检验真理的唯一标准 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 第一阶段料同于模具 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 原料的型胚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 对于确定的机出机 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 7 停机的过程基本与开机过程相反 在挤出机停止停止生产 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嬷长时间的 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 平行双螺杆工艺设定的一般规律 加料段温度设定最低 塑化段最高 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须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 和会发物 最终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 8 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 般是第一节将型材全部淹没 逐渐往后 水位可能下降 但具 体情况具体分析 水乡水质有一定要求 主要是肉眼可见的悬 浮物不能太多 否则会在型材表面产生划痕等 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最直接的反应 但是熔温不一定就反 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 9 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 最根本的办法是通过 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 从在一定的局限性 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 10 紧地包覆在螺杆上 说明前期设定塑化温度太高 物料中地水 分和会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 有一定光泽并适度包覆 在螺杆表面 则说