低发泡硬PVC异型材挤出技术简介

低发泡硬PVC异型材挤出技术简介硬PVC低发泡门窗异型材挤出是20世纪70年代在国外发展起来的新型技术，近年在世界各地迅速发展，这类产品主要有以下优点：1、节省原材料消耗，生产费用及制品体积价格比低，符合当前全球范围内对能源保护的意识；2、在同等长度和重量的情况下，发泡制品因横截面增大而刚性提高；3、制品内残余的内应力很小，产品尺寸稳定性好；4、隔音，保温性能优良。硬PVC低发泡材料通常采用自由发泡，结皮控制发泡或共挤出发泡三种工艺之一进行生产，门窗异型材一般采用结皮控制发泡工艺，此种工艺是指，采用一个特殊的，内有型芯的口模，使塑化的料束分流，当料束被送入口模前的有冷却装置的定型套中时，其表面冷却形成皮层，发泡在内部进行，通过控制冷却温度和强度，可以获得皮层厚度在0.1～1.0毫米，制品壁厚大于6毫米的制品。这种采用一步法生产而成的形状复杂的型材制品，具有密度低，硬度高和表面光滑的特点。与非发泡制品相比，发泡异型材的挤出对配方、设备、工艺的要求更为严格，发泡挤出的关键就是使发泡剂的分解、成核、气泡的长大及固定等系列过程和PVC树脂的熔融塑化及面型过程相适应。其原料配方、成型工艺和设备模具与非发泡制品均存在很多相同点和不同处。一、原料配方1、PVC树脂：生产发泡制品的主要原料是悬浮法疏松型PVC树脂，其特点是吸收添加剂快、易塑化、热稳定性好，易获得泡孔结构均匀，表面平整的制品，一般宜选用K值62～65的树脂。2、发泡剂及其它促进剂：PVC常用的发泡剂是偶氮二甲酰胺(AC)，其发气量大，分解时放出的气体和分解残渣无毒、无害，与PVC树脂相容性、分散性均好，纯AC的分解温度较高，为保证发泡剂的分解温度介于PVC树脂的塑化温度和降解温度之间，使用时必须加入一些稳定剂做发泡促进剂，别外为了获得致密又均匀的泡孔，成核剂是必不可少的。多数是采用轻质CaCO3作为成核剂，其一般加量为5∽10份。此剂量下生产的制品相对密度变化不大，但抗冲击强度迅速增加，但轻质CaCO3超过10份后则不易加工。3、改性剂：PVC树脂熔体缺乏弹性，熔体发泡时产生的膨胀压力易造成泡孔破裂，因此需要改性，建议选用ACR。ACR能够促进塑化，使泡孔均匀，表面增亮，可提高PVC熔体的热强度和伸长率，有利于挤出定型。二、成型工艺低发泡硬PVC型材的挤出流程与普通型材挤出流程大致相同。1、混料工艺：其工艺流程为：将PVC树脂投入热混机搅拌至60℃→投入稳定剂，搅拌升温至90℃→投入内润滑剂、加工助剂、填料、着色剂→投入外润滑剂→继续升温至120℃下料入低速冷混机中，加入发泡剂搅拌→冷却至50℃出料。2、挤出工艺：其主要影响因素有挤出温度，停留时间和体育界出压力。a.挤出温度：挤出温度低时，成核少、气泡大，发泡密度大当温度升高到一定值时物料混合均匀，塑化良好，气体在熔体内溶解度增大且成核数量增多，获得低密度的发泡体；当温度继续升高，由于物料弹性降低，泡孔会因互相串通而变大，气体由熔体中向外表面扩散而使发泡体密度增加；当温度超过一定值后，内部气压过大，熔体破裂。一般在加料段，为防止发泡剂过早分解宜采用较低湿度；在压缩段和计量段，为使大量发泡剂分解，并且促使分解的气体有效的溶解在PVC熔体中，宜采用较高的温度；在口模处，为防止发泡过度并保持机头内压力分布，要适当地降低温度。b.停留时间：物料在挤出机筒和口模内滞留的时间受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，制品密度较大；停留时间太长，发泡剂在机筒内分解太多，在口模处能够继续分解的发泡剂不足，导致发泡体密度增加，因此应将停留时间控制在适当的数值。实验表明，在一定螺杆转速范围内，提高转速可使熔体压力升高，对发泡过程有利。c.挤出压力：这是控制发泡成败的关键。螺杆转速、熔体温度、模具流道设计和压缩比对挤出压力都有影响。增大挤出压力对减少泡孔直径，增加气泡数量有积极作用。三、设备模具1、挤出设备：通常单、双螺杆挤出都可以用于低发泡硬PVC异型材的挤出加工，但以使用锥形异向双螺杆挤出机为最好，这类挤出机的优点在于：喂料区螺杆与机筒表面积大，传热好，输送效率高，不需造粒，剪切发热小，料温低，温度范围小，树脂温度容易控制，可相对低温挤出。发泡挤出要求辅机有足够的冷却定型能力和较大的牵引力。2、模具：低发泡硬PVC异型材的模具设计应满足特定的压缩要求，压缩比越大，物料出模后膨胀效应也越大，物料的相对密度也就越小，依据经验，其模具压缩比一般控制在3～8倍。低发泡制品的离模膨胀很大，所以口模断面尺寸的设计应留有修理余量，低发泡定型冷却要求较高，采用先进的干式真空定型和湿式定型兼用的方法，可以即保证制品结皮发泡的精度，又保证型材不产生内应力，同时还能增强冷却效果，提高成型速度。