pvc异型材挤出工艺的探讨

pvc异型材挤出工艺的探讨

随着中国化学建材的发展，新材料的应用逐渐受到重视。PVC门窗作为一种新型建筑材料已经被广泛使用,展示了广阔的市场前景,出现了生产、销售、使用兴旺的局面。同时,作为PVC门窗主要原料之一的PVC异型材,其产品的质量如何,质量控制保障如何,也引起PVC门窗组装厂家和门窗使用者的高度关注。PVC异型材挤出工艺是影响PVC门窗产品质量的重要一环,甚至是关键一环,应该引起足够的重视。笔者结合大量的试验和生产观察数据,从提高PVC异型材产品质量角度出发,量化到角强度、低温落锤等力学性能指标上,探讨PVC异型材的挤出工艺。1挤出工艺控制曲线挤出成型的特点是,PVC塑料成型从玻璃态到高弹态再到粘流态的转变是通过挤出机分区分部加热、剪切挤压来实现的。所谓分区加热,即挤出机机筒分1区、2区、3区、4区、合流芯五个区加热;所谓分部加热,即按机筒、螺杆芯部、模头三部分加热;剪切挤压大小是通过挤出机螺杆的转速及喂料的转速来实现的。在生产实践中,挤出成型工艺中良好的温控范围,有利于管理,有利于工人操作,对于提高产品质量与产量很重要。生产试验在锥形双螺杆挤出机上进行,并按JG/T3018-1994测试PVC型材的角强度,按GB/T8814-1988测试低温落锤性能。结果发现,良好的温控范围是一个曲线区间,这种曲线是以挤出机各机筒区间实际温度为基础制作的,而且各机筒区间温度是相互联系的,不是简单的各机筒区间的正负偏差。图1是某种异型材几种挤出工艺的温控曲线,表1是对应的产品的力学性能。从图1可以看出,曲线1是挤出工艺温控上限曲线,按此工艺生产的产品低温落锤破裂个数为4个,已不符合标准要求(要求不大于1个),曲线1和2之间的阴影区为良好的温控区域,按此工艺生产的产品力学性能达标。综合温控曲线图及产品检测结果,并总结大量的温控曲线,可以认为平缓的温控曲线较好,温控曲线忽上忽下对异型材塑化不利,而且温控曲线为马鞍型(即机筒1～4区温度依次降低,然后开始逐渐升高的曲线)较适应PVC这种不良导热体的塑化历程。温控曲线调整应从挤出工艺温控系统来综合考虑,符合挤出工艺温控曲线走势最好。这是因为PVC在挤出机机筒中的塑化过程中,在机筒各个加热区所需热量是不一样的。在机筒1区,PVC塑化的主要热源靠外来热量,一般温度设定要高一些;在机筒2区,PVC塑化的热源来自外来热量和部分螺杆剪切热,一般温度设定比1区低一些;在机筒3区,PVC塑化的热源来自螺杆剪切热和部分外来热量,一般温度设定要比2区低一些;在机筒4区,PVC塑化的主要热源来自螺杆剪切热和部分外来热量,一般温度设定要比3区低一些。这种温度设定可以满足PVC塑化的需要,保证塑化质量,从而保证PVC异型材的力学性能。笔者曾进行过非马鞍型曲线(即机筒的1～4区温度不是依次降低,而是2区和4区高于1区和3区的波浪型曲线)温控调整,结果由于挤出机机筒设定温度与实际温度相差7℃左右,而且模头不得不依靠各区温度提高10℃以上来补偿机筒塑化不足,造成堆料,不利于工人操作与控制,且产品力学性能不好。值得指出的是,这里所说的温控曲线是挤出机机筒或模头的温控表实际显示温度曲线,而不是熔体的温控曲线,但从异型材的力学性能最终结果看,这种温控曲线可以指导生产,可以控制异型材的产品质量。2异型材配方体系的影响因素挤出成型的基础是配方体系的确定。应该说,不同的配方体系应有不同的挤出工艺。目前,国内各个异型材生产厂家的配方体系大致相同,只是挤出工艺有所差异。这种差异体现在相同配方在甲厂家可以使用,在乙厂家不能使用,但是,只要充分认识配方体系制约挤出工艺的主要因素,通过调整使产品达到良好的力学性能是可能的。异型材配方体系中影响挤出工艺的主要因素有PVC生产厂家、稳定剂生产厂家、抗冲击改性剂生产厂家等。如这些原材料有所更换,就必须进行挤出工艺的调整。图2是PVC、稳定剂的生产厂家及牌号不同时的温控曲线(其中曲线1、2是不同厂家的PVC,曲线3、4是相同厂家不同牌号的稳定剂,曲线5是另一厂家的稳定剂),表2是对应的产品性能。从图2及表2可以看出,通过对挤出工艺温控曲线的调整,能够达到满意的效果。如果不调整挤出工艺,势必影响到产品质量。表3是相同温控曲线下助剂对异型材产品性能的影响。从表3可以看出,由于挤出工艺没有调整,抗冲击改性剂等原材料生产厂家的更换对异型材的力学性能确有影响。所以,一个挤出工艺适应各种配方体系是不现实的,也是不可能的。PVC异型材的配方体系与挤出工艺的关系表现为:(1)挤出工艺应适应配方体系;(2)挤出工艺应随着配方体系组分的改变作适当的调整;(3)配方体系的制定应考虑挤出工艺的可操作性。3热混纺粘料热混在异型材配方确定之后,混料工艺是挤出工艺的保障。配方中各组分的混合不是简单的机械混合,而是挤出工艺前的预塑化。混料工艺的主要参数有热混温度、冷混放料温度、热混时间、冷混时间、停放时间等。热混的目的是将物料中各组分的颗粒在桨叶的作用下充分碰撞、接触、摩擦,使各个组分颗粒达到最大程度的分布,从而使物料升温,达到预塑化。一般热混温度控制在115～120℃,视配方组分而定。热混中PVC物料各组分的变化过程为:颗粒细化→重新结合→粒径增大→部分凝胶化(预塑化)→分散均匀的物料。冷混的目的就是将物料充分冷却,避免PVC颗粒受热结团、分解而产生发红现象。一般要求冷混放料温度在40℃以下为好。混好的干混料最好在室温下存放8h以上,以利于物料进一步熟化,并消除混料过程中产生的静电,提高干混料的流动性,有利于挤出工艺的实施。实践证明,冷混放料温度过高,不利于挤出工艺的实施,也不利于操作(出料不稳),会影响PVC异型材的产品质量。这里需要提醒的是,热混时间与温度是相互制约的关系,时间过长或过短要引起高度注意。如果时间过长而没有达到热混设定温度,要检查热混釜的热电偶及仪表是否失灵,以及热混釜的封闭状态等。同样,冷混时间与温度也是相互制约的关系,如果时间过长,温度下降较慢或不下降,要检查冷混釜的热电偶及仪表是否失灵、冷却系统有无故障等。好的挤出工艺没有混料工艺作保障是不可能的,混料工艺是影响挤出工艺不可忽视的因素。4挤出工艺电阻率挤出成型的硬件之一是挤出机。挤出机的心脏是螺杆和机筒,挤出机的技术关键就是在这里面。国内外挤出机生产厂家不断更新螺杆、机筒的加工方式、后处理方法、装配工艺及螺杆结构形式等。装配精度与工艺不同,直接影响到挤出工艺的制定及产品质量。笔者先后在三个厂家生产的挤出机上进行生产观察,其挤出工艺温控曲线是不一样的。从生产管理角度来考虑,对于不同的挤出机,配方可以统一采用一种,但是挤出工艺不宜统一,否则对PVC异型材的力学性能不利。图3是异型材在相同模具及不同挤出机上的温控曲线,表4是对应的异型材产品力学性能。由图3及表4可以看出,设备的差异性反映到挤出工艺的差异性,这种设备的差异性主要表现在各个设备的螺杆参数或加工精度不同、螺杆与机筒装配精度不同等。因此,要生产合格的产品,不同设备有不同的温控曲线。每个生产异型材的厂家在使用挤出设备时应当注意以下几点:(1)在使用不同厂家的挤出机时,应该制定相应的挤出工艺温控曲线;(2)在使用相同厂家、型号不同的挤出机时,应该制定相应的挤出工艺温控曲线;(3)在使用相同厂家、型号相同、编号不同的挤出机时,应该制定相应的挤出工艺温控曲线;(4)对于使用一年后的挤出机,根据螺杆、机筒磨损程度应该相应地校正挤出工艺温控曲线。5保证挤出工艺的贯彻研究PVC异型材挤出工艺的目的是为了保证产品质量,提高产品产量。当确定了相应的异型材挤出工艺温控曲线后,关键就是贯彻。往往有这么一种情况,工程技术人员利用大量的试验数据和通过观察得来的数据,提出相应的挤出工艺参数得不到充分实现。出现质量问题,再找原因,经常走重复的路,浪费时间及财力物力。所以,要保证异型材产品的质量,从制度上保证挤出工艺的贯彻也十分重要。从制度上保证挤出工艺的贯彻,需做到以下几点:(1)生产决策者、指挥者必须重视挤出工艺。挤出工艺不是可有可无,而是非常重要,挤出工艺是产品质量的保证。制定提高产量政策时要充分考虑挤出工艺要求,以保证产品质量。(2)对挤出工艺的执行者要经常进行相关的岗位技能培训,特别是新工人岗位技能培训更为重要。针对不同挤出机、不同的配方体系制定不同的挤出工艺卡片,以指导生产。(3)对违反挤出工艺纪律,造成质量事故的挤出工艺人员,应该在经济上严肃处理,以警示他人。(4)明确挤出工艺的记录内容、项目、及责任,不得随意更改、丢弃,定期收集整理、总结分析,从而追求最佳的挤出工艺温控曲线及区域。(5)重视PVC异型材配方体系和混料工艺,不可掉以轻心。从原材料入手,对每种原材料都要经常用摸、看等方法判断有无异常。对混料过程要细观察,每釜混好的物料都要仔细观察,采用看、摸的方法判断有无异常。6pvc挤出工艺在生产过程中应注意的几个问题(1)较好的PVC挤出工艺应该有良好的挤出工艺温控曲线区域。(2)不同的配方体系应该确定不同的挤出工艺。(3)混料工艺是保障PVC挤出工艺的关键,不能忽视混料工