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广东轻工职业技术学院高分子教研室 1 广东轻工职业技术学院轻化系高分子教研室 塑料挤出成型PlasticsExtrusionMolding异型材挤出成型 广东轻工职业技术学院高分子教研室 2 项目11 匹配挤出机及模具 生产木塑复合 WPC 异型材 广东轻工职业技术学院高分子教研室 3 主要训练过程 任务11 1 制定成型工艺 任务11 2 匹配挤出机及模具 生产木塑复合 WPC 异型材 项目11 匹配挤出机及模具 生产木塑复合 WPC 异型材 今天的任务 任务11 2 匹配挤出机及模具 生产木塑复合 WPC 异型材 广东轻工职业技术学院高分子教研室 4 1 任务告知 拟实现的能力目标 生产线认识辨别能力 生产线配制选型能力 生产线开车 维护 调节能力 生产线故障排除能力 应急处理能力 广东轻工职业技术学院高分子教研室 5 2 任务的引入 WPC异型材挤出生产线的开机调试步骤及注意事项 WPC异型材配方中加入加工助剂和润滑剂的目的 WPC异型材挤出机头设计要点 WPC异型材的配方由哪些主要原料组成 各起什么作用 木质纤维原料为何需要预处理 如何进行 WPC异型材挤出加工工艺控制要点 WPC异型材加工设备设计要点 单双螺杆挤出机的不同之处及其在WPC异型材加工中的应用 总结下模具拆装的过程 哪里要特别注意 引导课文 广东轻工职业技术学院高分子教研室 6 3 任务的实施 通过动手开机演示异型材的挤出学生分组协同操作 广东轻工职业技术学院高分子教研室 7 4 任务深化 异型材截面形状设计要点异型材机头结构及设计原则 广东轻工职业技术学院高分子教研室 8 5 归纳总结 挤出机操作规程领悟生产线开启关闭及调节能力工艺参数设定能力应急处理能力方法能力 主要学习技巧方面 社会能力 主要职业精神 团结协作方面 广东轻工职业技术学院高分子教研室 9 6 拓展 比较WPC异型材与PVC异型材挤出设备及工艺的不同 广东轻工职业技术学院高分子教研室 10 7 作业布置 根据任务的学习 撰写总结报告 广东轻工职业技术学院高分子教研室 11 1 生产线开机准备 物料预干燥到指定要求 根据产品品种 尺寸 选定机头规格 按顺序安装 装机头法兰 多孔板及过滤网 模体 口模 根据需要确定是否更换过滤网 调整口模各处间隙均匀 检查主机与辅机中心线是否对准 检查水路 气路和各部件是否正常工作 各部分达到设定温度时 对机头各衔接处的螺栓进行检查 拧紧 防止漏料 检查加料斗 不得有异物存在 尤其是金属和其它坚硬杂物 清理操作现场 保持主机 辅机 操作台及相关物品有序整洁 整机各部位都达到预设温度后 稳定30分钟左右再投料试车 启动运转设备 速度由快到慢 检查运转是否正常 观察仪表工作状态 广东轻工职业技术学院高分子教研室 12 开车注意事项 低速启动开车 空转 检查螺杆 电流表 压力有无异常 空转时间不能太长 切忌冷开车逐渐少量加料 待塑料挤出口模时方可大量加料 将挤出物缓慢引至已开动的冷却及牵引设备 依据控制仪表指示和制品的要求 对各部分进行调整至正常状态 取样 检查制品外观 尺寸是否符合要求 进一步调整挤出工艺 塑料未被挤出前 任何人不得处于口模正前方 广东轻工职业技术学院高分子教研室 13 生产线的调节方法 各运转设备正常运转后 就准备开机生产 挤出机螺杆转速由低逐渐调高 同时观察物料塑化状况和口模出料情况 视挤出情况调整各部温度 直至正常生产状态 在挤出物正常情况下 启动螺杆挤出排气段的真空系统 排除挥发物 将挤出物引入定型模 水槽和牵引装置 调整定型模使之与机头同心 同线 调整牵引块的中心高度 并以适当压力压紧型材 调节牵引速度使制品壁厚符合要求 打开冷水 真空泵 锁紧定型箱 使制品贴附于定型套上 观察型材的壁厚 尺寸是否合格 制品有无弯曲 翘曲 分析异常成因 进行相应调整 广东轻工职业技术学院高分子教研室 14 生产线关闭方法及应急处理 停止加料 挤完生产料 单螺杆挤出 或加入停车料顶替生产料 双螺杆挤出 再关闭料筒和机头电源 关闭主机电源同时 关闭各辅机电源 然后关闭总电源和冷却水阀门 意外情况需短时间停车时 应切断电源 故障排除后可重新加热 逐渐替换排除滞留物料 再进入生产状态 机头拆装清理时应使用专用工具 通常应用铜制工具清理机头内部积料 机头内的结垢只能用上光砂纸磨光 长时间停车 拆除机头 口模和过滤器 清理干净后涂防锈漆保管 广东轻工职业技术学院高分子教研室 15 基体植物纤维在高温下易分解 所以用作基体的材料必须有较低的熔点 应用较多的是HDPE PP PS PVC PET以及ABS等热塑性塑料 目前市场上仍以PE木塑复合材料为主 65 PVC 16 PP 14 填充物选用植物纤维作为木塑复合材料的填充物 主要有3种原因 a 植物纤维廉价 易降解 且密度小 b 植物纤维有较高的刚度和强度 理想的长细比 c 植物纤维具多孔性 熔融的塑料基体可以渗入到植物纤维的细胞空腔中 从而像铆钉一样将纤维和基体连接起来 添加剂为了克服加工过程中的困难 生产出具有良好性能的木塑复合材料 通常在加工的过程中需要加入一些添加剂或助剂 添加剂有润滑剂 分散剂 紫外线稳定剂 发泡剂 交联剂 阻燃剂等 从提高木塑复合材料填充相与基体相间的相容性以及填充物的分散性两个最为重要的目的出发 通常需要添加偶联剂 相容剂以及冲击改性剂等 偶联剂可以提高无机填料和无机纤维与基体之间的相容性 同时也可以改善植物纤维与聚合物之间的界面状况 2 WPC异型材的配方组成及作用 广东轻工职业技术学院高分子教研室 16 降低热塑性塑料混合物的粘度 提高其流动性加快材料的散热性能 避免制品内部过热降低材料在高剪切速率时的粘度 使其不致断裂降低材料与加工设备之间的粘附力和摩擦力减少材料的滑移与粘着 使其便于加工改善填料的分散性 使其与塑料能均匀混合 3 WPC配方中加工助剂和润滑剂的作用 广东轻工职业技术学院高分子教研室 17 为了增加木纤维与塑料结合的表面积 提高成品的物理力学性能 必须对木质纤维进行分选去杂 粉碎烘干 改性等预处理 粒度一般要求在0 80目之间 要求无霉变 无结块 无杂物 干燥 按照粒度要求把木纤维粉碎过筛 得到适合制造木塑复合材料的颗粒 烘干要求比较严格 一般要求在烘干箱中120 下烘干 以排除水分和低分子挥发物 这样能提高木塑复合材料的性能 4 木质纤维的预处理 广东轻工职业技术学院高分子教研室 18 5 异型材机头设计 机头体 模体 组装机头各零件与挤出机相连分流器 使熔体变薄 均匀受热分流器支架 支撑分流器及芯棒口模 成型异型材外表面的 确定型材的形状和尺寸芯模 成型异型材内表面确定内壁形状 尺寸 粗糙度 5 1机头基本组成及功能 孔板式机头 I段 成型部分流道 圆柱或圆锥形II段 熔体分流与成型III段 模头平行段 各流道均匀稳定流动 广东轻工职业技术学院高分子教研室 19 特点 结构简单 成本低 口模更换容易 适合多品种 小批量生产缺点 横截面急剧变化 易形成局部滞料和死角 型材尺寸准确性不高适用 聚烯烃 软聚氯乙烯的生产 5 2机头结构 2 流线型机头 板式机头 设计要求 机头内流道必须为圆形过渡 各处不得有急剧过渡或死角 特点 能克服流道急剧变化 保证挤出成型质量 适合大批量生产 广东轻工职业技术学院高分子教研室 20 根据异型材所用树脂类型 截面形状 合理确定机头的结构形式口模设计应有正确合理的截面形状和尺寸精度 并有足够定型段长度机头的熔融体流道应成流线型 尽量减少突变 避免死角在满足成型要求的前提下 制品形状应尽量简单 对称在满足强度要求的前提下 机头结构应紧凑 易于加工及拆装 维修机头材质应满足强度 耐磨度 导热性 耐腐蚀及加工性的要求经济合理 制造成本低 使用寿命长 5 3异型材机头设计原则 广东轻工职业技术学院高分子教研室 21 5 4WPC异型材挤出机头设计要点 由于木塑复合材料的特殊性及木粉的高添加量使挤出物料流动性差且不易冷却 常规的模具和定型设备已无法满足产品的需要 流道设计应采用圆滑过渡的流线型 光滑 无死角 机头的口模平直段长度应大于同类型塑料挤出模的10 15 重点考虑机头的建压能力与温度控制精度 通过改变流道尺寸来调整流道各截面流量 不采用阻流块 模具强度足够的情况下 尽量减少支架筋的数量和尺寸 采用较大的压缩比 以保证有较大的挤出压力 以利于成型 广东轻工职业技术学院高分子教研室 22 6 挤出成型工艺参数控制 挤出成型工艺参数的控制包括成型温度 螺杆转速及计量加料速度 牵引速度 挤出机工作压力 排气及真空冷却等诸多方面 然而挤出工艺条件又和配方体系 挤出机结构和性能 制品的形状及模具设计 产品的质量要求以及公用工程等设施有关 因此欲得到外观和内在质量兼忧的异型材制品 其挤出成型工艺的控制是十分重要而又很复杂的 需依据理论原理及实际生产的经验反复实践才能确定 操作时还需依实际操作的具体情况给予适当的调整 阅读资料 赵义平等编著 塑料异型材生产技术与应用实例 化学工业出版社 2006 P292 301 广东轻工职业技术学院高分子教研室 23 WPC异型材挤出加工工艺控制要点 温度过高 物料易降解 同时过高的温度使熔体的粘度较低 熔体破裂对口模温度比较敏感 过高与过低的口模温度都会造成熔体破裂 挤出压力不足 造成制品表面粗糙 强度差 影响挤出质量 温度过低使得塑料塑化不良 不能充分包裹木粉 物料在挤出机中的停留时间要短 少于15min 防止过分剪切或高温产生糊料 烧焦等问题 实际加工过程中各段温度均不能超过200 尽可能稳定 适当地降低挤出机的温度 提高机头压力 降低螺杆转速 可以有效地改善木塑复合体系挤出加工性能 广东轻工职业技术学院高分子教研室 24 由于加入的木质纤维大部分为粉料 而木粉结构蓬松不易对挤出机螺杆喂料 加料过程中易会出现 架桥 和 抱杆 现象 一般采用强制加料装置以及饥饿喂料 以保证挤出的稳定 木粉中含有大量的小分子挥发物质和水分 而前处理又无法完全清除 所以木塑复合材料挤出机排气系统的设计尤为重要 合理的螺杆结构能降低螺杆与木纤维的摩擦 得到适当的剪切和分散混合效果 避免纤维分散不良或纤维的破损 如适当减小计量段螺杆直径有利于熔体流动 适当缩短计量段停留时间可使材料劣化率降至最低 采用销钉螺杆与普通螺杆相比能避免木粉聚集现象 提高分散混合现象 7 WPC异型材加工设备设计要点 广东轻工职业技术学院高分子教研室 25 加料容易 双螺杆挤出机是靠正位移原理输送物料 无压力回流 单螺杆挤出机难以加入的很高或很低粘度 以及与金属有很宽范围摩擦系数的物料 物料在双螺杆中停留时间短 适于那些停留时间较长就会固化或凝聚的物料 例如热固性粉末涂层材料 优异的排气性能 由于双螺杆挤出机啮合螺杆的有效混合 排气部分的自洁功能使得物料在排气段能够获得完全更新的表面 8 挤出机的异同及选用 单螺杆和双螺杆挤出机的异同 广东轻工职业技术学院高分子教研室 26 挤出机在WPC异型材加工中的应用 单螺杆挤出机 单螺杆挤出机的输送作用主要是靠摩擦 由于木粉结构蓬松 不易对挤出机螺杆喂料 物料在料筒中停留时间较长 而木粉的填充使聚合物熔体粘度增大 增加了挤出难度 同时其排气效果不佳 还有其混炼塑化能力不强 木粉用量较大时 挤出物颜色变深 有木粉烧焦的味道 且熔体强度随木粉用量增