PVC塑料异型材原料与生产工艺控制培训课件

型材的生产加工及工艺控制一、门窗异型材的生产（一）、异型材生产流程型材成型过程配小料混料成型挤出切割覆膜

检验

包装主要工艺参数混料温度、时间、成型温度、螺杆转速、挤出压力、主机电流、挤出速度和牵引速度、冷却定型、输料速度、功率比例、排气真空度、牵引机履带夹持力混料工艺技术挤出工艺技术冷却定型牵引

入库a）配料：将合格的原材料，根据配方要求，准确称量，进行调配，俗称“小料”。b）混料：将“小料”和PVC、钙粉、木粉，废料磨粉料等“大料”混合在一起，搅拌到一定的温度，然后冷却，使之均匀分散，是物料的预塑化过程。c)挤出：混合好的物料，在挤出机、模具及温度的共同作用下，使物料塑化，初步成型。d)定型：初步成型的物料进入定型模，通过抽真空，配合水或空气进行冷却定型。e)吹干：通过吹风将型材表面带出的水吹干或吹落。f)覆膜：在型材表面覆上装饰膜。g）切割：将型材切割成标准长度。h）检验：对制品进行外观检验，合格的予以张贴合格证，准许入库。i）打包：根据打包要求，将型材按不同数量装入纸箱内。PVC树脂的规格PVC树脂的规格（续）2、稳定剂：PVC稳定剂有热稳定剂、光稳定剂和抗氧稳定剂三大类:

①、热稳定剂热稳定剂的主要作用是阻止或抑制PVC树脂成型加工中受热分解和延长制品使用寿命。1、热稳定剂的作用机理有：①与脱出HCl反应，吸收出HCl，抑制自动催化。②置换PVC分子中不稳定的活泼氯原子，为烯丙基氯原子或叔碳位氯原子，抑制脱HCl反应。③与PVC分子中双烯发生加成反应，破坏共轭结构，消除双键使之变短变小，减少着色。④捕捉自由基，阻止链式反应，防止自动氧化，破坏正碳离子盐。①耐热性：指稳定剂加入到PVC后制得的树脂体系对热的耐受能力，为选择热稳定剂的最主要要求之一。铅盐的静态稳定性和动态稳定性差别不大，需与润滑剂并用。又因为热稳定剂有属于初期型的，有属于长期稳定型的，所以初期型和长期型热稳定剂配合使用时具有协同作用，不仅能得到良好的耐热性，而且也能获得良好的耐侯性和加工性。铅盐有初期着色现象，也属于长期型，碱式亚硫酸铅的耐热性最好。②耐侯性：在室外长期使用的PVC制品，由于各种天候老化作用，常使其性能逐渐劣化，加入热稳定剂有可能改善其耐侯性。常用的热稳定剂中，镉盐的耐侯性优良，锌盐及部分铅盐也较好，在复合稳定剂中由于各组分的协同作用，因此耐侯性优良。③相容性：稳定剂与PVC的相容性是其发挥稳定作用的又一重要因素，相容性不好时，稳定剂会从制品内部向表面渗透，产生喷霜或出汗现象，从而大大降低制品的使用寿命和性能。一般来说，某些金属皂如镉皂、钡皂及部分铅皂的相容性好，含有马来酸根、硬脂酸根的稳定剂容易引起喷霜。④加工性：稳定剂在加入PVC后要求有利于各种加工操作，各种稳定剂对PVC的加工操作影响是不同的。金属皂类的加工性能一般都好，其中铅皂有良好的润滑性，抗混炼扭矩值低，凝胶化缓慢；镉皂和二盐基性铅凝胶化较快，抗混炼扭矩值也低。⑤耐硫化污染性：耐硫化污染性差的稳定剂是铅和镉的盐类，在要求耐硫化的纯白色配方中，最好使用有机锡类稳定剂。聚合物材料在日光或荧光作用下，由于吸收了紫外光能量，引发了自动氧化反应，导致聚合物的降解，使制品的外观和物理-力学性能劣化，这一过程称为光老化。凡是能够抑制这一过程的物质都称为紫外光稳定剂，或叫光稳定剂。根据光稳定剂的作用机理，可将其分为光屏蔽剂、紫外线吸收剂、猝灭剂和自由基捕捉剂等4类。形象地说，这4种稳定作用方式就好像构成了光稳定化中层次逐渐深入的4道防线，每一道防线都可抑制紫外线的破坏作用，但在设计防护配方时，具体选用哪类稳定剂为宜，设置一道还是多道防线，应视制品的要求和使用环境而定。在聚合物材料中加入光屏蔽剂后，光屏蔽剂能吸收或反射紫外光，减少紫外线透入到聚合物材料内部从而使其内部不受紫外光的危害，制止了光老化。碳黑、氧化锌、二氧化钛等无机填料或颜料都是作为光屏蔽剂使用的，是防止光老化的第一道防线。二氧化钛能反射或折射大部分可见光，并能完全吸收波长小于410mm的紫外光。②、光稳定剂3、加工改性剂-ACR

ACR是丙烯酸脂共聚物，它是由MMA（甲基丙烯酸甲脂）与多种丙烯酸脂接脂共聚而成。ACR-401是由MMA与BA、BMA（甲基丙烯酸丁脂）和EMA（甲基丙烯酸乙脂）组成。应该说它具有核壳结构。ACR为白色易流动粉末，相对密度为1.05~1.20，表观密度为0.25~0.45g/cm3。

PVC在加工过程中向PVC树脂中添加1%～5%的ACR能明显改善其加工性能，使物料熔融均匀而流动性好，熔体内聚强度良好，制品表面光洁且机械强度高，还能缩短聚氯乙烯的凝胶时间。

ACR（ACE）在PVCU加工过程中的作用机理是使PVC这种热稳定性差，塑化不良而又极易在加工时产生熔体破裂的树脂变得塑化良好，降低塑化温度，抑制熔体破裂，使产品具有较好的内在质量和面光泽性。ACR指标对型材生产的影响：众所周知，CPE分子本身不含有双键，分子的稳定性良好，理应有着良好的耐热性和耐候性，在150qE加热温度下不太可能分解出HCI。那么加热挥发物中的HCl来自何处呢?这就需要从CPE的生产工艺进行分析。CPE是由HDPE(高密度聚乙烯)氯化制得，具有与HDPE相同的主链结构，只是主链上的H被Cl部分取代，形成了一种线性饱和结构的大分子。生产方法基本上分溶液法、水相悬浮法和固相法。目前，国内绝大部分生产厂家采用的是水相悬浮法。虽然CPE本身具有优异的特性，但对PVC制品的变色有着较大影响。CPE之所以能引发异型材变色，不是CPE分子结构及本身特性的作用，而是因为CPE生产工艺造成CPE颗粒中包覆着HCl的缘故。正常情况下，PVC制品由于光、热、氧等的作用，缓慢发生降解，放出HCl。放出的HCl又会起催化作用，使PVC制品进一步发生降解。这种降解需要一定能量(光能、热能等)来激发，而CPE中所包覆的HCl的脱出，直接作用于催化降解反应，使PVC的降解明显加快。这就可以解释为什么ACR配方的产品与CPE配方的产品相比，老化变色性能要好得多，也可以解释为什么CPE配方的PVC制品加工过程中的初期着色要比ACR配方的深。CPE含有HCI或者在加热的过程中可产生HCl已由试验得到证实。现在的问题是经过混料和挤出工艺，为什么依然对PVC制品的热老化和光老化起促进作用呢?应该有以下几个原因：在混料过程中，少量HCl可引起CPE或PVC的分解，由于80℃以上CPE、PVC即开始分解，而这时稳定剂尚未完全分散均匀，捕捉HCl的能力较弱，因此所生成的HCl不可能全被迅速吸收。随着混料的继续进行，混料温度也随之增加，CPE、PVC分解生成HCl的速度也增加，HCl的浓度在提高，但是稳定剂的分散也趋于均匀，捕捉HCl的能力也增强，最终生成HCl的速度与稳定剂捕捉HCl的速度相平衡，而得到具有一定HCl平衡浓度的共混料。经过冷混后，料温降至40℃左右，这时，料内的HCl不会引起料的分解，同时HCl与稳定剂的反应也趋缓慢，从而保持相对稳定的HCl浓度。在挤出加工的过程中，HCl还会催化PVC、CPE的分解，而稳定剂还会继续吸收HCl，在加工温度下，两者达到一个新的平衡。最后在型材中也必然会有一定浓度的微量HCl被稳定下来。对不同的原材料，不同的工艺过程，型材中所含有的HCl的浓度会有所不同。这些微量HCl在常温下不会对型材产生很大影响，但是在热或紫外线的作用下，会引起型材的降解。型材中HCl浓度越高型材降解越快，变色越严重。5、OPE：氧化聚乙烯蜡

氧化聚乙烯分子链上带有一定量的羟基，它们与极性树脂的相溶性就得到显著改善，优于聚乙烯蜡。与橡胶、塑料、石蜡等材料有很好的相溶性。对PVC内、外润滑作用比较平衡；在硬质透明PVC配方中添加氧化聚乙烯蜡其润滑性优于其它润滑剂。使用范围

：1．在色母料加工中做内分散剂

2．能提高蜡制品的软化点，增加蜡制品的强度使表面光泽度好，蜡烛点燃时，燃烧安全，明亮无黑烟

3．PVC异型材、管材、塑胶成型加工过程中作内润滑剂，能提高塑料制品的韧性、使制品表面光滑，合格率高。4．在PVC薄膜生产过程中

，能提高薄膜的光泽及透明度，能提高薄膜的纵横向韧性

5．可做油墨、油漆的分散剂，有良好的防沉作用，使印刷品有好的光泽和立体感。氧化聚乙烯蜡为白色或淡黄色粉末或颗粒，氧化聚乙烯蜡虽含有少量极性基团，仍与PVC不相容，但润滑效率较高，可提高聚合物与金属间的润滑性，提高挤出效率，改善着色剂的分散性，赋予制品良好的透明性和光泽。用量0.1-0.5。

填充剂也称填料，在聚合物中主要起增容、降低成本作用，在硬质PVC-U异型材中添加适量的填料，如CaCO3，目的并不全是为了增容、降低成本，也是为了提高软化温度和硬度，提高型材挤出稳定性和尺寸稳定性，减少收缩，避免型材翘曲。但CaCO3粒径较大，用量较多时会降低冲击强度、影响型材光泽和颜色。另外CaCO3硬度很高，其尖锐的棱角会对设备的成型辊、螺杆、料筒壁、模具、混合机叶片产生较大磨损。金属表面的连续磨蚀会使物料污染变色，可使异型材变暗、变灰，同时还可能引起过早和未预料的热稳定失效。因此，CaCO3的表面处理剂种类和平均粒径对型材的生产和抗老化就有重要影响。6、填充剂

混料工艺技术注意事项

各组份通过相互摩擦、碰撞，使物料不断升温和膨胀的过程，是挤出前的预塑化；提高干粉料表观密度，利于挤出过程中的流动、塑化。混料作用物料混合时加料量应是高速混合釜容积的50％－70％；高速混合机放料温度的选择一般放在110－130℃；应特别注意仪表上显示的温度与实际物料温度的差别，应经常定期校正仪表显示，以免造成质量事故。1、混料工序（三）、工序的质量控制温度的控制温度的控制纯PVC140℃开始分解，180℃时分解加速；CPE的增韧效果对加工条件有强烈的依赖性，选择合适的工工艺参数，才能获得理想的增韧效果。

温度过高，制品会过塑化，使产品内部存在过分解产生气泡，甚至出现裂痕；温度过低，物料塑化不良，制品表面会出现麻点，造成表面粗糙、无光泽；过塑化和塑化不良都影响产品质量，使制品的抗冲击性能降低，材料脆性大；工艺温度应据物料的塑化状态调整到合理范围内，在保证物料塑化的前提下，温度尽量不要过高，以防产生过塑化、物料分解。物料的塑化温度受到多种因素的制约和影响，在初开机设定温度时严格执行操作工艺纪律，尽量减少长时间保温造成的物料分解。压力的控制压力的控制型材生产过程中背压小，型材产品就会密度小、力学性能差，就难以达到国标要求；背压过大，除了可能对设备造成损伤外，还可能导致物料摩擦热太大，发生分解。挤出压力主要用来克服螺杆、料筒、分流板、多孔板、机头、口模等部位的流动阻力及自身内部的粘性摩擦。压力是使物料得到均匀密实的熔体并最终成型的重要条件。（四）、挤出制品的质量控制在生产中经常由于下料不稳定,而使生产不能正常进行.4.1.影响挤出机下料不稳定的因素分析原因常常有以下几种可能性:3.1.1物料架桥，3.1.2加料口温度过高，3.1.3加入的物料温度过高。4.1.1物料架桥原因:物料潮湿粒料颗粒不均匀解决:物料干燥粒料颗粒均化4.1.3物料温度过高原因:混料工序的冷混排料温度过高；解决:调整冷混排料温度，有条件的可以将干混料进行熟化放置。4.2.影响制品表观质量的因素型材的外观质量、型材的截面尺寸超偏差、型材弯曲、经常卡在定型模具中、挤出型坯边部流速过快，造成波浪边、等等实际生产常出现的问题。但往往问题是错综复杂的，是多方面的，要逐一排除。4.2.1.划痕首先确定划痕是由谁造成的？表面出现连续划痕是挤出模具或定型模具所造成的。划痕产生在挤出模具中，一般都是因物料中的杂质卡在机头模具中造成对型材的划伤。一般最容易造成划痕的位置在口模出口处，因为口模处缝隙最小，最容易卡住杂质。可采用0.5mm厚铜片小心地插入到口模内将吸附物刮掉。如果多次处理仍无效，可能吸附物的位置靠里面难以清除，只能通过拆模清理杂质。一是模具不够光滑，尤其是在口模平直段处。二是配方中润滑剂及各种助剂与PVC相容性较差。造成析出物及吸附在模具表面的原因有两个：另外，低分子物的析出，易粘在机头口模出口处，积累多了造成口模出口处光洁度下降，划伤型材型坯。提高口模的光洁度，圆滑过渡口模出口处，可以减少析出物粘附在口模出口处。减少润滑剂的用量可以减少物料的析出物质。但润滑剂的减少是在不影响挤出加工正常进行的条件下进行。/解决:一般生产中物料或多或少都有析出，如果模具内部光滑，少量的析出并不影响正常生产。如果模具内部粗糙，析出物的积累越来越多，生产的型材外观质量也就难以保证。往往新的模具更容易造成划痕，这是因为模具的光洁度并不高。使用一段时间，物料的挤出流动对模具也是抛光，模具的光洁度提高了，划痕也相对少了./4.2.2收缩痕造成内筋在冷却收缩时拉动表面的原因：一是内筋壁过厚，壁厚收缩力大；二是外壁冷却真空定型吸附力小。/产生收缩痕的原因:主要是型材内筋在冷却收缩时拉动表面产生的凹痕。收缩痕不同于划痕,是在型材表面的光滑凹痕。有时用手摸不到但在光线下可以看到。为避免内筋收缩造成表面的凹陷，可减薄筋的厚度以减少筋的收缩力。一般内筋的壁厚应是型材外壁厚的1/5～1/3.加大型材表面的真空度和冷却速度。/解决：挤出速度与牵引速度的协调，牵引速度低，型材壁厚，出口膨胀大，贴定型模的力也大，有利于型材的定型。相反，型材出口尺寸小，靠真空力也难以正常贴紧在定型模具上。口模温度高，物料粘度低，容易被真空吸附冷却定型。但物料温度高，收缩也大，且出口膨胀小，也是另外不利的因素。/口模的温度、挤出速度、牵引定型速度。除此以外，影响型材正常定型的因素还有加工工艺条件例如：内筋的冷却定型是否正常是非常重要的。内筋弯曲、倾斜或破裂不仅要影响型材的外观质量，它也影响型材的内在质量，往往由于冷却不均匀，产生内应力。这些内应力的存在会造成型材低温冲击性能不合格或造成型材的弯曲变形。/造成内筋弯曲的主要原因：是模具中内筋部位出料速度快于周围外壁的出料速度；造成内筋壁薄甚至破裂的原因：是内筋出料速度低于周围外壁的出料速度。造成内筋倾斜的原因：一是冷却定型时，口模出口的型坯与定型模具不在同一轴线上、冷却速度不均匀等，二是模具中物料流动分配不良。总之要综合分析解决。/

4.2.3.麻点和杂质麻点和杂质是由物料中的挥发物和不熔化的杂质造成的。这些杂质和挥发物来自两个途径，一是来自原材料。各种助剂、树脂中的杂质和挥发物在国家标准中有明文规定的，进厂时应检验是否合格。二是因生产操作不当造成麻点、杂质增多，如配料、混料、运输时其它杂质的掺入。在掺入回收料时应特别注意不得将已分解变色或污染的回收料加入。/还有一点在实际生产中应引起注意：在高速捏合物料时，水分挥发后未能及时排除，而冷凝在锅盖上，高速捏合中微细的粉末如钛白、碳酸钙遇到冷凝在锅盖的液体，结成颗粒。这些干燥后的颗粒混入物料中往往难以分散，经常是因为这些结块的无机材料造成麻点出现。及时清理高、低混锅，特别是主要清理锅盖内部./4.2.4.型材的截面尺寸在模具调试正常后的实际生产时，也经常出现型材的截面尺寸的超差。这是因为挤出中物料流经机头模具、定型模具是一个动态的过程。它与物料的粘度、流动性能、挤出机产生的压力及模具各个截面上所产生的阻力有关，也受生产环境温度，冷却水温度的影响。下面具体分析一下影响型材截面尺寸变化的原因。主要是牵引速度与挤出速度的协同问题。牵引速度偏高，往往造成型材截面尺寸偏小；壁厚偏小，型坯通过真空定型模具时，充不满模具，真空度也难以达到工艺要求，造成型材表面不平，截面尺寸偏小。牵引速度偏低，容易造成堵模。壁厚偏厚、胶条，毛条安装处尺寸偏小。/操作的原因：冷却定型能力与挤出速度协同问题。当挤出速度大于冷却定型能力时，造成型材在通过冷却定型模后，未能完全定型。在定型模外仍有较大的冷却收缩，使截面尺寸产生变化。降低冷却水的温度有利于生产效率的提高，但过低的冷却温度也会使物料因冷却速度过快，高分子的运动迅速被冻结，容易产生内应力，造成型材的一些性能指标下降，如冲击强度。/4.2.5.型材的平直度和弯曲度型材平直度是指型材截面上各个面的相互水平和垂直的问题。型材的弯曲度是指1米长的型材的翘曲程度。国家标准GB8814—2004《门、窗框用聚氯乙烯（PVC）型材》中规定将1米的型材侧边平放在平台的面上，用塞尺测量试样的底边与平台的最大距离，不得大于2.0mm。/当挤出PVC型材各个截面上的流速基本相同时，1.往往是因为型材在冷却定型模中尚未完全被真空吸附；或者是冷却不均匀造成各面收缩速度不同导致型材变形。2.冷却过程中的因各个型材面的真空吸附力不同也是造成型材变形的主要原因。3.此外，型材内腔室中的筋的收缩情况也不能忽视，它往往可以拉动外壁变形。平直度与冷却效果及牵引机压紧程度关系很大。型材变形原因：简单的方法是用手摸一下从冷却水箱出来的型材。其温度应略高于体温，同时型材各个面的温度应相同，反之，则表明冷却定型有问题应及时调整./型材的弯曲主要是由于以下原因造成：（1）型材壁厚不均。物料流经模具两边速度偏差较大，导致两面收缩不一致造成型材弯曲。应调整模具各个壁的物料的流速，有时完全依靠强制定型也可以将型材调直，但存在较大的内应力，经存放或日晒往往还会恢复原来的弯曲。/（2）生产线