PVC木塑挤出生产工艺讲解.docx

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PVC木塑挤出生产工艺讲解

PVC木塑挤出生产工艺

------------青岛睿杰塑料机械有限公司

1.工艺参数

1.1 一般信息

挤出成型工艺一般包括成型温度、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。

然而挤出工艺又和配方体系、挤出机结构性能、制品形状以及模具设计、产品质量要求以及公用工程等设施有关，因此工艺的控制对外观与内在质量优异的型材制品十分重要。

要依据理论原理和实际经验反复实践才能确定。

1.2 温度对低发泡制品的影响

（1）挤出温度的影响

熔体温度对低发泡木塑制品的气泡结构和发泡制品的密度及表面性质有重要影响。

而熔体温度又受PVC的K值、配方组成和挤出过程中作用在物料上剪切力的影响。

发泡过程气泡中的气体压力与熔体结构作用相反；如果材料温度太低，只能形成不弯曲发泡结构，这时有荣繁体较高的粘度造成的；如果材料温度过高，会由于熔体过低而撕裂气泡，大都分气泡气体散失。

气泡破裂使产品有残缺表面和高密度。

良好发泡状态的温度范围比较窄大概在180℃~~190℃之间

机身温度一般要充分保证物料在发泡之前塑化。

温度控制是发泡制品成型优劣的关键因素之一。

结皮发泡木塑型材对加工温度的要求很苛刻，挤出温度过高会引起物料发泡过大，无强度，甚至根本无法成型，导致物料分解、木粉炭化，造成模具糊料；挤出温度过低，又往往会塑化不良，型材表面会出现收缩痕，导致型材性能变坏。

机筒加料段温度不可过高，单螺杆挤出机没有排气装置，如果温度过高，会导致发泡剂提前分解，还会导致物料架桥，下料不顺，所以要求温度稍低一些，一般设定在145℃左右。

压缩段、熔融段温度应逐渐提高。

法兰段的温度和机头温度决定制品的密度、产品的力学性能以及外观。

法兰和机头温度过高的时候，会造成泡孔破裂、表面粗糙、强度偏低、机头糊料、表面不结皮甚至根本不能成型；温度偏低时，易出现表面不平，塑化不良。

为使主机产生一定的压力，使发泡均匀。

要求机头温度应稍低于机筒末段的温度。

机头的温度应均匀一致。

否则容易造成壁厚不均、型材弯曲。

挤出温度一般控制在机筒内约3/4长的螺杆处有一个温度最高的值，此后逐渐下降

加热段

机身

法兰

机头

温度/℃

115-125

135-145

155-165

175-185

160-170

165-175

从模头挤出的熔融物料有时会产生出料断续的脉冲现象，这是熔融温度过高致使气体过早产生，由此产生的压力把熔融物从模头挤出。

熔融温度过高过低都会使挤出物表面粗糙，所以温度是控制发泡体很重要的因素。

有时在挤出机内没有完全分解的发泡剂从机头出来后能继续分解。

为了得到较好的制品，将口模出口处熔融料的温度准确控制在适于常压发泡的温度相当重要。

挤出发泡体的泡孔结构主要受熔体压力和温度的影响。

因此热传导、温度、口模形式是挤出控制的关键、口模形式是挤出控制的关键。

口模熔融粘度和压力增大，能阻止口模中提前发泡的现象，只有在发泡腔或离开口模后，由于压力降低，才能正常发泡。

（2）冷却水温的影响

普通PVC型材冷却水温度低于15℃，而结皮发泡PVC木塑型材由于表面结皮，使其内部热量不易散发，一般定型模冷却水温度设定在5℃。

水温过高会使型材冷却不够，表面温度高，硬度低，牵引时被压的凹凸不平。

冷却水的水流量大小也会影响型材表面质量，水流量太小、会使型材表面太软，不结皮，有时会出现不规则的翻皮现象；水流量太大，有时也会导致型材表面出现收缩痕。

在相同条件下，水温的高低对型材硬度以及维卡的影响如下：

料筒温度

法兰温度

机头温度

水温

硬度

维卡温度

加热尺寸收缩率

145-175

165-170

170-175

1.0

145-175

165-170

170-175

1.5

145-175

165-170

170-175

2.2

1.3压力对低发泡型材的影响

一般气泡的大小和发泡体的密度随挤出压力增大而变小，而气泡数随挤出压力增大而增多。

发泡的过程是粘度上升和熔体扩张，发泡剂的气体压力和大气压力共同作用的过程。

熔体与发泡剂间的相互作用在发泡挤出成型过程中式一个重要的因素。

泡沫体比压实的物料流动性差，又要求制品有密实的外表，故只有在熔体离开模腔顶端后才能发泡。

必须在挤出机与模腔中维持足够高的压力，使发泡剂不断溶解在发泡熔体中。

适宜的螺杆设计可以达到这个目的

挤出压力/Mpa

平均气泡直径/mm

1cm3发泡体中数气泡/*104

发泡体的密度/g·cm-3

1.7

0.14

11.6

0.80

2.4

0.12

33.4

0.67

3.7

0.09

84.5

0.65

5.2

0.07

170

0.65

7.3

0.06

304

0.63

10.5

0.05

573

0.60

13.9

0.04

1060

0.62

19.3

0.04

1120

0.60

一旦发泡剂的熔体离开模头，熔体压力急剧下降，导致溶解在熔体的超饱和气体气液两相分离，形成大量气泡。

为了形成尽可能多的气泡，需要成核剂均匀分布在熔体中。

另外，提高螺杆转速，挤出压力增大；降低机头和口模温度，熔体黏度增大，压力也会增长。

1.4主机转速和牵引速度的影响

挤出速度的大小与材料的种类、密度的大小和形状尺寸关系密切，而且受定型冷却装置能力的限制，开始时一般以挤出速度为13-18r/min为宜，（螺杆直径65mm），挤出正常后最大可以开到25r/min。

开机时，主机转速要先慢后快，是为了避免挤出机内压力太大，损伤设备。

当物料挤出机头后，视压力大小逐渐加快转速，控制到适合牵引与冷却速度的范围内。

转速过高会使制品密度过大，牵引机拉不动型材，导致定型套堵料；也会使机筒内产生较高的摩擦热，使物料温度升高，离模膨胀加大，增加物料出模后冷却的难度。

主机转速过低又会导致型材表面不平，尺寸过小，物料在机筒停留时间过长，引起物料分解。

另外要注意的就是尽量保证螺杆转速的稳定，避免物料流动的波动。

PVC木塑结皮发泡生产线采用履带式牵引机，牵引压力一般为0.1MPa。

调试时牵引速度一般为固定，采取调节主机转速的大小来调整型材的饱满程度。

在生产时牵引速度先慢速，等冷却正常，挤出速度正常后再调快。

在相同的工艺条件下，牵引速度太快会导致型材壁厚变薄，型材尺寸变小；速度太慢，往往造成堵料，生产效率不高，在相同条件下，牵引速度对型材的影响如下：

主机转速（r/min）

牵引速度（m/min）

型材线质量（kg/m）

密度（g/cm）

型材外观

1.14

2.05

0.75

表面平整

1.20

2.0

0.72

表面良好

1.24

1.95

0.64

平整有微收缩痕

1.5物料滞留时间的影响

物料在挤出机料筒和口模内滞留的时间受体系物料性能和送料速度的影响。

停留时间太短，发泡剂分解不够，最终制品的密度较大；滞留时间太长，发泡剂在料筒内分解过多，在口模处能继续分解的发泡剂减少，导致发泡体发泡密度减少，物料密度增加。

因此要将滞留时间控制在适当的范围

流变仪料斗内的滞留时间（min）

平均气泡直径（min）

1cm3发泡体中数气泡/*104

发泡体的密度（g/cm3）

1.0

0.09

8.2

0.93

3.0

0.08

27.4

0.86

5.0

0.05

334

0.75

7.0

0.04

1120

0.60

10.0

0.09

134

0.47

2. 操作

2.1 前提

● 正确地安装好了机器。

● 正确地安装好了模具。

● 料斗里已装满了物料。

● 所有保护装置都已装好。

2.2 操作事项

2.2.1 开机前的准备步骤：

1、对挤出型材的粒料进行预干燥，必要时进一步干燥

2、检查各部件和水路、气路系统是否处于正常、安全可靠状态，需要润滑的部位要有充足的润滑油，运转部分要定期加入润滑油，整个挤出、定型系统要初步对中，待挤出制品正常后再锁定位置

3、将机头、机身、螺杆预热到工艺要求的温度，同时开通料斗底部的冷却套，通入冷水，待挤出机头达到一定温度后，再对机身加热

4、开机前需要对机器恒温一段时间，因为挤出机温控仪表的指示温度比无聊的实际温度要提前，若不恒温足够的时间，会造成物料预热不足，料流粘度过高，螺杆轴向过载，损坏设备甚至伤害人身安全

5、各部件达到规定温度时，机器机头部分连接螺栓应趁热拧紧，检查连接状况，保证运转时不发生漏料

6、检查加料斗和剩余料，不得有异物存在，尤其是金属和其他坚硬杂物，以免损坏挤出螺杆或料斗

7、开车前要换上干净的过滤网，检查机头是否符合产品品种、尺寸要求，机头各部件是否清洁

8、清理操作现场，保持主机辅机设备及操作台的清洁，将原料、制品、工具摆放有序

9、整机各部位达到预定温度并与温度计测试一致后稳定0.5-1h开始投料试车

10、启动各运转设备，检查运转是否正常

注意：

一旦加热温度达到所需温度，所有的联接件必须重新紧固，以达到所需联接强度

2.1.2 启动步骤：

1.开主电机。

2.把螺杆转速调到15-20转/分钟，同时观察物料塑化情况和口模各部位的出料情况，视挤出情况调整各部温度，直至正常生产。

3. 在挤出正常的情况下，启动挤出排气段的真空系统。

4. 将挤出物料引入定型模、水槽和牵引装置，调整定型模使之与机头同心同线，调整牵引块中心高度，并以适当压力压紧型材，调整牵引速度使制品壁厚基本符合要求。

5. 打开冷水，再开真空泵，锁紧定型箱，使制品贴附在定型套上，观察型材的壁厚、尺寸是否合格，制品有无弯曲，翘曲，并依实际情况分析异常情况的原因，进行相应调整，正常生产后在产品上做好记号区分试机产品和成品。

2.1.3 关机步骤：

1.打开真空控制阀。

2.关闭真空泵，移开真空定型台。

3.将所有的温度控制设为120℃。

4.关闭料斗栓。

5.让主机空转。

6.关掉所有的温度控制。

7.关掉主开关。

2.1.4 模头更换步骤：

1.松下模头及适配器上的温度传感器和压力传感器（模头温度必须为使用温度）。

2.拔下模头及适配器上的加热圈插头。

3.卸下并清洗模头，适配器

4.打开主电机。

5.将螺杆转速设定为20-25rpm,使残余物料由机筒内挤出。

6.关闭主电机。

7.装上适配器和模头。

8.插上温度感应器和压力感应器，以及加热圈插头。

9.设定到生产所需温度，开始给模头预热。

3 维护

3.1 一般注意事项

1、开机后不允许长时间空车运转，以免刮伤螺杆或机筒

2、保证原料的清洁，严防金属杂物或其他的硬质零件如螺丝等落入加料口，损坏螺杆与料筒

3、喂料时要保证连续供料，为此加料斗内要有充足的物料，在不能那个保证连续供料时，要立即停机，严禁在无物料情况下空车运行

4、新的挤出机开始运转数小时后，应重新长进三角带，以免打滑

5、在机器连续长期运转中，要按时检查各部位的润滑及温升情况，时刻注意设备运转情况，若有异常情况要立即停车检查

6、若生产中断电，则主传动及加热停止，当回复供电时要将机筒各段加热到设定温度保温一段时间后再启动

7、加工后螺杆的顶出较困难时，可使用螺旋式螺杆分离器，不可以用铁锤敲打，以免损坏螺杆

8、挤出机使用500h后，减速箱用的油中会有齿轮磨下的铁屑或者其他杂质，要清洗齿轮的同时更换减速箱的润滑油，以后要按说明书的规定时间更换润滑油，一般每年检查一次减速箱的齿轮、轴承、密封件的磨损情况，磨损严重的零件要及时更换，挤出机的润滑部位以及要求如下：

3.2 常见故障及处理方法

序号

故障现象

故障原因

处理方法

主电机过热

散热风扇故障

排除散热风扇故障

主电机停转并有嗡嗡声

电源缺相

检查电源

减速箱噪声较大

减速箱缺油

添加相应润滑油

减速箱有异响

1、润滑油有杂质；2、轴承损坏；3、齿轮轴损坏。

1、清洗减速箱并更换润滑油；2、更换相应轴承；3、更换相应齿轮轴。

减速箱过热

1、润滑油有杂质；2、减速箱缺油；3、环境温度过高；4、挤出物料过生。

1、清洗减速箱并更换润滑油；2、添加相应润滑油；3、加强通风；4、适当调高挤出温度。

加热区不能散热

1、风机故障；2、热电偶插错。

1、排除风机故障；2、检查热电偶。

加热区一区不停加热另一区不停吹风

热电偶插错

检查热电偶

加热区不停加热

1、固态继电器击穿；2、热电偶插错。

1、更换固态继电器及检查加热器是否漏电；2、检查热电偶。

加热区不能加热

1、断路器断开；2、加热圈损坏。

1、闭合断路器；2、更换相应加热圈。

加热区温控不准

1、热电偶型号有误；2、热电偶损坏；3、热电偶接触不良。

1、更换为K型热电偶；2、更换热电偶；3、正确安装热电偶。

挤出机不出料

1、主机未启动；2、下料阀关闭；3、螺杆抱料。

1、运行主机；2、打开下料阀；3见螺杆抱料处理。

螺杆抱料

1、机筒冷却水未开；2、一区温度过高。

1、打开机筒冷却水；2、适当降低一区温度。

3.3 型材常见缺陷及工艺调整

异常现象

产生原因

解决办法

制品外观粗糙、强度低

①开机前保温时间短

②挤出温度低

③混料时间短或者温度低

① 延长保温时间

② 根据型胚质量缺陷特征对应调整各段温度或提高挤出速度

③ 更换混合料

口模熔体偏流严重，型材弯曲变形

① 口模温度控制不好

② 口模流到对物料分配不均

③ 挤出速度过快

① 对应调整口模设定温度

② 对应调整定型模真空度与冷却水量，加大定型模出料快一侧真空度，减少其冷却水量；降低定型模出料满一侧真空度，加大其冷却水量

③ 对应调整挤出速度

④ 停机，视型胚弯曲变形情况，重新装配或修理口模

口模出料忽快忽慢，不稳定

① 口模温度高，型胚离模膨胀量大，进入定型模时，在定型模内壁的约束下发生弯曲变形，与定型模内壁的摩擦力减少，移动速度加快，型胚弯曲变形后其承受的压缩应力得到释放，在定型模冷却作用下，收缩又重新贴在大型模内壁，与定型模内壁摩擦力增加，移动速度减慢，同时制品在通过定型水槽时，未发生变形部分与定型块的摩擦力大，移动慢，变形部分摩擦力小，移动快

② 给料机转速不稳

③ 牵引电机马力小，过载或转速不稳

④ 混料时间短，温度低，物料组分、配比、粒料配置、混合不均或含水高

① 降低口模设定温度或挤出速度

② 检查给料机电机

③ 检查牵引机电机

④ 检查或更换混合料

型胚成型边角有波浪

① 出料不均

② 定型模真空不稳定

③ 电源电压不稳定

① 调整口模间隙

② 检查定型模，调整真空压力

③ 稳定电压

型胚有气泡或表面及内壁粗糙呈发泡状

① 挤出机排气孔阻塞或者真空泵故障或管道泄漏

② 熔体压力偏低

③ 挤出机机筒温度偏高

④ 原料挥发性成分含量偏高

⑤ 挤出机料筒与螺杆间隙过大

① 检查、疏通挤出机排气孔，检查、修理真空泵或管道

② 提高给料与挤出速度比

③ 降低机筒设定温度或者挤出速度

④ 更换物料

⑤ 调整挤出机料筒与螺杆间隙

型胚内筋弯曲

型胚内筋温度高，在定型模真空吸附冷却时与外壁不同步

① 在型胚进入定型模前用铜针在型胚内筋相关的表面部分戳几个小孔，使内筋与外壁呈开放型，强化内筋的冷却效果

② 降低挤出机设定温度

③ 降低给料或挤出速度

型胚表面有分解线

① 挤出温度高

② 机头与口模内残留料未清理干净，机头、均布盘、口模流到存在组合台肩或死角

③ 混合料热稳定性差

① 降低挤出机温度，降低挤出速度

② 检查机头、口模，并进行清理或处理

③ 检查更换物料

型材表面有划痕

① 真空定型模工作面有异物

② 物料内有杂质

③ 外冷却水有杂质

④ 口模工作面有沟槽或异物

① 反复开启，关闭真空阀门去除异物或布头随型材带入定型模清理

② 检查物料

③ 检查冷却水杂质来源，并处理

④ 检查处理口模工作面

型材发泡倍率低

① 料筒温度低，发泡剂没全部分解

② 树脂型号过高，粘度大，不易成泡

① 升高料筒温度

② 更换树脂型号

型材内筋或外筋有断裂

① 熔体界面内、外部温差大

② 熔体压力低

③ 口模温度低或者温度高

④ 机头口模内有异物

① 提高或降低机筒各段设定温度

② 提高给料与挤出速度比

③ 提高或降低口模温度设定

④ 清理机头、口模、均布盘、导向套内异物

下料困难，下料不稳

① 加料螺杆转速不稳或者物料密度波动

② 粒料架桥

③ 加料斗角度不适或料斗过浅

④ 加料口温度过高

⑤ 加料口或加料螺杆阻塞

① 稳定工作电压，稳定热混工艺条件

② 筛除异型粒料，减少水分

③ 加料口与物料前进方向呈顺角，加深料斗，及时上料

④ 降低加料段温度或者冷却加料口

⑤ 清理料斗或加料螺杆

制品强度偏低

① 树脂型号或配比不适

② 加工温度过高

③ 改性剂型号或用量不适

① 检查树脂黏度，适当减少填料

② 视塑化情况，适当降低加工温度

③ 调整改性剂品种或用量

制品牵引断裂

① 牵引速度不适

② 定型模内阻力过大

① 降低牵引速度

② 修正定型模或降低真空度

制品牵引后变形

① 冷却不足

② 牵引机压力偏大

① 降低冷却水温度或加长冷却水槽

② 降低牵引机的下压力

制品表面有皱纹

① 机头出料不均

② 冷却定型套水温过高

③ 牵引速度慢

①调节机头位置及温度

②降低冷却定型套水温

③调节牵引速度

制品收缩率大

① 定型套冷却不够

② 压缩空气压力过高

③ 牵引速度偏高，有过拉伸现象

④ 机头温度高

① 提高定型套的冷却效果

② 控制压缩空气温度

③ 调解牵引速度和冷却速度

④ 降低机头温度

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