PVC木塑复合材料生产中成型机的工艺控制

PVC木塑复合材料生产中成型机的工艺控制[关键词]PVC;木塑复合材料;挤出成型;工艺控制[摘要]讨论了挤出机的机筒与螺杆装配精度、挤出工艺与PVC木塑复合材料塑化质量的关系,提出了调整、改善塑化质量的方法。Keywords:PVC;wood-plasticcomposite;extrusionmolding;processcontrolAbstract:Theplastificationqualityofwood-plasticPVCcompositeisdiscussedfromsuchtwoaspeetsastheassemblyprecisionofextrudercylindersandscrewsandtheextrusionprocess.Themethodsofadjustingandimprovingtheplasticationqualityaresuggested.PVC木塑复合材料的挤出成型和普通热塑性材料的挤出成型有较大差别。由于在物料中加入了大量的植物纤维，这就使物料的流动性能和加工性能变差，混炼和挤出成型难度加大。为了在此复合体系中保持和提高材料的力学性能，需要通过各种方法提高PVC树脂和植物纤维的相容性，改善其界面状态。正确协调好两者的关系，又不增加加工成本，涉及到很多影响因素，如：改性剂的品种、用量，润滑剂品种、用量，稳定剂品种、用量，配方的合理性等。影响PVC木塑复合材料挤出成型的因素很多，文中仅就工艺控制的有关问题加以论述。在PVC木塑复合材料生产中以工艺条件变化最为复杂。在操作中，除应有合理的工艺配方外，成型机的工艺控制(加工工艺)极为重要，影响产量和质量的关键性变量有：螺杆转速、料筒温度、模具温度、真空定型、木塑复合材料的牵引速度等。1木塑型材挤出成型中异常现象、产生原因及解决办法木塑型材挤出成型中异常现象、产生原因及解决办法见表1。表1木塑型材挤出成型中异常现象、产生原因及解决办法异常现象产生原因解决办法料斗供料波动1、物料流动性差1、木粉要达到干燥要求2、料斗中形成架桥2、安装搅拌器3、加料段温度过高3、加料段通冷却水挤出量少1、供料不足1、提高喂料电机转速2、物料润滑性差2、调节润滑剂用量3、成型温度偏低3、提高成型机各段温度型材制品收缩大1、牵引速度过快1、调低牵引速度2、冷却不充分2、充分冷却型材3、冷却水水温偏高3、降低水温，提高冷却效率型材弯曲变形1、真空度、冷却水进出量不稳定1、检查真空表、冷却水通道2、模具流通、间隙不合理2、修正模具使之均匀出料3、挤出速度过快3、放慢挤出速度物料分解1、成型温度太高1、降低成型温度2、配方不合理2、调整配方，提高热稳定性3、模具表面划伤，易积料3、修整模具熔体出料不均匀1、挤出机或喂料不稳定1、检查挤出机或喂料机2、电热圈加热不正常2、调换加热圈3、不同配方的物料混入3、加强混料工序的管理型材表面粗糙、无光泽1、塑化温度过低1、提高成型温度2、润滑剂品种、用量不适2、调整润滑剂用量3、物料混合不均3、调整混料温度和时间，注意加料顺序中空型材筋或孔变形1、机头温度过高1、降低机头温度2、真空操作不当2、正确操作，调节真空度3、冷却效果不佳3、降低水温，加大循环水量型材锯口破碎1、锯片进刀速度偏快1、调慢进刀速度2、锯片未锯在型材中心点2、调整切割机3、配方不当，塑化不良3、调整配方，注意塑化温度制品的强度、伸长率降低1、混料工序未达到要求1、充分混合，控制温度、时间2、挤出机挤出条件不当2、严格控制挤出条件3、牵引机速度控制不当3、调整牵引速度2工艺控制2.1温度温度是非常重要的工艺条件之一。要准确地掌握挤出成型温度，必须了解被加工物料的适温范围，通过小试、中试，按PVC木塑型材的使用场合和生产成本的差异，添加不同用量的填充物，达到使用要求。根据被加工物料的力学性能及相互关系，从而找出其特点和规律，选择一个相对接近的成型温度区域。(1)机身温度(料筒温度)常用的双螺杆挤出机，几乎都是排气式的,即在机身中段设有一排气孔，并装有真空吸出装置，用于吸出PVC混合物中的低沸物VCM气体和水蒸气。这就要求物料在料筒内被送至排气孔时，必须均匀塑化并覆盖螺杆表面，不至于被真空吸出。锥形双螺杆挤出成型机的特点是：加料段的机筒与螺杆的表面积大、温度高、传热快，物料受热也快。而且，锥形双螺杆的均化段的直径要比相应平行双螺杆直径小，大大减少了摩擦热，可避免物料过热，特别适用于加工热敏性高分子材料。所以，用锥形双螺杆挤出成型机挤出PVC木塑复合材料型材时，加料段温度一定要高于压缩段和均化段，否则，如物料被送至排气孔处时仍是粉状或疏松状则会被大量吸出，造成真空吸出口堵塞，进而损坏真空吸出装置，既浪费物料又直接影响产品质量。开车投料过程中务必仔细观察物料的塑化情况，先关闭主机真空吸出装置，打开排气孔视镜，观察料筒内物料。如物料都均匀地包覆在螺杆槽表面，且物料表面很光滑，无凹凸不平现象，可视为塑化良好，说明机筒温度控制准确；否则，说明温度太低，应调高加料段温度；此外，温度低物料塑化不好，主机电流升高会增加螺杆的扭矩和负荷,缩短设备的使用寿命。(2)机头温度机头温度偏高能使物料顺利地进入模具，但产品形状尺寸稳定性差，型材收缩率增加，定型难度加大；但机头温度偏低，则物料熔体黏度增大，机头压力升高，导致挤出成型机背压增加，设备负荷加大；另外温度过低则产品无法定型。在PVC木塑复合材料挤出加工过程中，应根据不同的型材截面合理调节温度。(3)模具温度模具温度直接影响PVC木塑型材产品质量，若其控制不当所产生的后果要比机头温度控制不当严重得多。异型材的截面往往是不对称的，在同一截面上的壁厚各不相同，这就需要用不同的温度来控制，调节至均匀出料。大致原则为：①截面复杂、截面积大，壁厚及转角部位温度控制应稍高；②截面简单、截面积小；壁厚薄的部位温度控制应稍低；③截面对称、壁厚均匀，一般不允许有温差。2.2螺杆转速物料塑化的程度与上述机身温度、机头温度、模具温度的温度参数设定值和螺杆转速密切相关。往往当螺杆转速达到额定转速的33%以上时，才能获得较好的塑化效果。为了不使螺杆转速过小，可适度降低机头的口模温度来增大料流阻力，从而降低挤出速度，保持物料塑化良好。PVC木塑复合材料生产工艺控制见表2。表2PVC木塑复合材料挤出工艺条件料筒温度/℃过渡段机头模具温度/℃螺杆转速Ⅰ段Ⅱ段Ⅲ段Ⅳ段℃℃Ⅰ段Ⅱ段Ⅲ段r/min185-180175-170165-160165-160165170-165175-165165-160160-15515-202.3真空定型真空度的控制直接影响冷却定型操作和木塑型材产品质量。真空度过大，会增加牵引负荷，甚至延缓或阻碍型坯进入真空定型套，导致模口至定型套入口间积料堵塞；真空度太低，达不到足够的吸力，则导致型坯不成型或严重变形，无法达到产品外观质量要求和尺寸精度，木塑型材的真空度大约控制在0.04～0.06MPa。2.4挤出速度与牵引速度牵引速度直接影响木塑材料壁厚、尺寸公差、外观质量和性能，牵引速度必须稳定，而且应与木塑型材的挤出速度相匹配。挤出速度过快，会产生较高的摩擦热，使物料温度升高，如产品得不到充分冷却就会引起弯曲变形，且增加产品纵向收缩率；挤出速度太慢，会延长物料在料筒内的受热时间，影响产品的力学性能，甚至分解。在正常生产中，牵引速度应比挤出线速度略快3%～5%，可选择主机螺杆转速15～20r/min为宜，以克服型坯的离模膨胀，并使材料在定型中受到适度拉伸，以利于提高木塑型材的产品质量。3结语在PVC木塑复合材料产品的生产中，强调配方及工艺的合理性。除上述异常现象的产生原因及解决办法外，不可预测的因素还有许多，要达到最高的产量和最优的品质，关键是人的因素，这就充分体现出了实践经验的重要性。