pvc異型材擠出工藝的探討

pvc異型材擠出工藝的探討

隨著中國(guó)化學(xué)建材的發(fā)展，新材料的應(yīng)用逐漸受到重視。PVC門(mén)窗作為一種新型建筑材料已經(jīng)被廣泛使用,展示了廣闊的市場(chǎng)前景,出現(xiàn)了生產(chǎn)、銷(xiāo)售、使用興旺的局面。同時(shí),作為PVC門(mén)窗主要原料之一的PVC異型材,其產(chǎn)品的質(zhì)量如何,質(zhì)量控制保障如何,也引起PVC門(mén)窗組裝廠家和門(mén)窗使用者的高度關(guān)注。PVC異型材擠出工藝是影響PVC門(mén)窗產(chǎn)品質(zhì)量的重要一環(huán),甚至是關(guān)鍵一環(huán),應(yīng)該引起足夠的重視。筆者結(jié)合大量的試驗(yàn)和生產(chǎn)觀察數(shù)據(jù),從提高PVC異型材產(chǎn)品質(zhì)量角度出發(fā),量化到角強(qiáng)度、低溫落錘等力學(xué)性能指標(biāo)上,探討PVC異型材的擠出工藝。1擠出工藝控制曲線擠出成型的特點(diǎn)是,PVC塑料成型從玻璃態(tài)到高彈態(tài)再到粘流態(tài)的轉(zhuǎn)變是通過(guò)擠出機(jī)分區(qū)分部加熱、剪切擠壓來(lái)實(shí)現(xiàn)的。所謂分區(qū)加熱,即擠出機(jī)機(jī)筒分1區(qū)、2區(qū)、3區(qū)、4區(qū)、合流芯五個(gè)區(qū)加熱;所謂分部加熱,即按機(jī)筒、螺桿芯部、模頭三部分加熱;剪切擠壓大小是通過(guò)擠出機(jī)螺桿的轉(zhuǎn)速及喂料的轉(zhuǎn)速來(lái)實(shí)現(xiàn)的。在生產(chǎn)實(shí)踐中,擠出成型工藝中良好的溫控范圍,有利于管理,有利于工人操作,對(duì)于提高產(chǎn)品質(zhì)量與產(chǎn)量很重要。生產(chǎn)試驗(yàn)在錐形雙螺桿擠出機(jī)上進(jìn)行,并按JG/T3018-1994測(cè)試PVC型材的角強(qiáng)度,按GB/T8814-1988測(cè)試低溫落錘性能。結(jié)果發(fā)現(xiàn),良好的溫控范圍是一個(gè)曲線區(qū)間,這種曲線是以擠出機(jī)各機(jī)筒區(qū)間實(shí)際溫度為基礎(chǔ)制作的,而且各機(jī)筒區(qū)間溫度是相互聯(lián)系的,不是簡(jiǎn)單的各機(jī)筒區(qū)間的正負(fù)偏差。圖1是某種異型材幾種擠出工藝的溫控曲線,表1是對(duì)應(yīng)的產(chǎn)品的力學(xué)性能。從圖1可以看出,曲線1是擠出工藝溫控上限曲線,按此工藝生產(chǎn)的產(chǎn)品低溫落錘破裂個(gè)數(shù)為4個(gè),已不符合標(biāo)準(zhǔn)要求(要求不大于1個(gè)),曲線1和2之間的陰影區(qū)為良好的溫控區(qū)域,按此工藝生產(chǎn)的產(chǎn)品力學(xué)性能達(dá)標(biāo)。綜合溫控曲線圖及產(chǎn)品檢測(cè)結(jié)果,并總結(jié)大量的溫控曲線,可以認(rèn)為平緩的溫控曲線較好,溫控曲線忽上忽下對(duì)異型材塑化不利,而且溫控曲線為馬鞍型(即機(jī)筒1～4區(qū)溫度依次降低,然后開(kāi)始逐漸升高的曲線)較適應(yīng)PVC這種不良導(dǎo)熱體的塑化歷程。溫控曲線調(diào)整應(yīng)從擠出工藝溫控系統(tǒng)來(lái)綜合考慮,符合擠出工藝溫控曲線走勢(shì)最好。這是因?yàn)镻VC在擠出機(jī)機(jī)筒中的塑化過(guò)程中,在機(jī)筒各個(gè)加熱區(qū)所需熱量是不一樣的。在機(jī)筒1區(qū),PVC塑化的主要熱源靠外來(lái)熱量,一般溫度設(shè)定要高一些;在機(jī)筒2區(qū),PVC塑化的熱源來(lái)自外來(lái)熱量和部分螺桿剪切熱,一般溫度設(shè)定比1區(qū)低一些;在機(jī)筒3區(qū),PVC塑化的熱源來(lái)自螺桿剪切熱和部分外來(lái)熱量,一般溫度設(shè)定要比2區(qū)低一些;在機(jī)筒4區(qū),PVC塑化的主要熱源來(lái)自螺桿剪切熱和部分外來(lái)熱量,一般溫度設(shè)定要比3區(qū)低一些。這種溫度設(shè)定可以滿(mǎn)足PVC塑化的需要,保證塑化質(zhì)量,從而保證PVC異型材的力學(xué)性能。筆者曾進(jìn)行過(guò)非馬鞍型曲線(即機(jī)筒的1～4區(qū)溫度不是依次降低,而是2區(qū)和4區(qū)高于1區(qū)和3區(qū)的波浪型曲線)溫控調(diào)整,結(jié)果由于擠出機(jī)機(jī)筒設(shè)定溫度與實(shí)際溫度相差7℃左右,而且模頭不得不依靠各區(qū)溫度提高10℃以上來(lái)補(bǔ)償機(jī)筒塑化不足,造成堆料,不利于工人操作與控制,且產(chǎn)品力學(xué)性能不好。值得指出的是,這里所說(shuō)的溫控曲線是擠出機(jī)機(jī)筒或模頭的溫控表實(shí)際顯示溫度曲線,而不是熔體的溫控曲線,但從異型材的力學(xué)性能最終結(jié)果看,這種溫控曲線可以指導(dǎo)生產(chǎn),可以控制異型材的產(chǎn)品質(zhì)量。2異型材配方體系的影響因素?cái)D出成型的基礎(chǔ)是配方體系的確定。應(yīng)該說(shuō),不同的配方體系應(yīng)有不同的擠出工藝。目前,國(guó)內(nèi)各個(gè)異型材生產(chǎn)廠家的配方體系大致相同,只是擠出工藝有所差異。這種差異體現(xiàn)在相同配方在甲廠家可以使用,在乙廠家不能使用,但是,只要充分認(rèn)識(shí)配方體系制約擠出工藝的主要因素,通過(guò)調(diào)整使產(chǎn)品達(dá)到良好的力學(xué)性能是可能的。異型材配方體系中影響擠出工藝的主要因素有PVC生產(chǎn)廠家、穩(wěn)定劑生產(chǎn)廠家、抗沖擊改性劑生產(chǎn)廠家等。如這些原材料有所更換,就必須進(jìn)行擠出工藝的調(diào)整。圖2是PVC、穩(wěn)定劑的生產(chǎn)廠家及牌號(hào)不同時(shí)的溫控曲線(其中曲線1、2是不同廠家的PVC,曲線3、4是相同廠家不同牌號(hào)的穩(wěn)定劑,曲線5是另一廠家的穩(wěn)定劑),表2是對(duì)應(yīng)的產(chǎn)品性能。從圖2及表2可以看出,通過(guò)對(duì)擠出工藝溫控曲線的調(diào)整,能夠達(dá)到滿(mǎn)意的效果。如果不調(diào)整擠出工藝,勢(shì)必影響到產(chǎn)品質(zhì)量。表3是相同溫控曲線下助劑對(duì)異型材產(chǎn)品性能的影響。從表3可以看出,由于擠出工藝沒(méi)有調(diào)整,抗沖擊改性劑等原材料生產(chǎn)廠家的更換對(duì)異型材的力學(xué)性能確有影響。所以,一個(gè)擠出工藝適應(yīng)各種配方體系是不現(xiàn)實(shí)的,也是不可能的。PVC異型材的配方體系與擠出工藝的關(guān)系表現(xiàn)為:(1)擠出工藝應(yīng)適應(yīng)配方體系;(2)擠出工藝應(yīng)隨著配方體系組分的改變作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整;(3)配方體系的制定應(yīng)考慮擠出工藝的可操作性。3熱混紡粘料熱混在異型材配方確定之后,混料工藝是擠出工藝的保障。配方中各組分的混合不是簡(jiǎn)單的機(jī)械混合,而是擠出工藝前的預(yù)塑化?；炝瞎に嚨闹饕獏?shù)有熱混溫度、冷混放料溫度、熱混時(shí)間、冷混時(shí)間、停放時(shí)間等。熱混的目的是將物料中各組分的顆粒在槳葉的作用下充分碰撞、接觸、摩擦,使各個(gè)組分顆粒達(dá)到最大程度的分布,從而使物料升溫,達(dá)到預(yù)塑化。一般熱混溫度控制在115～120℃,視配方組分而定。熱混中PVC物料各組分的變化過(guò)程為:顆粒細(xì)化→重新結(jié)合→粒徑增大→部分凝膠化(預(yù)塑化)→分散均勻的物料。冷混的目的就是將物料充分冷卻,避免PVC顆粒受熱結(jié)團(tuán)、分解而產(chǎn)生發(fā)紅現(xiàn)象。一般要求冷混放料溫度在40℃以下為好?；旌玫母苫炝献詈迷谑覝叵麓娣?h以上,以利于物料進(jìn)一步熟化,并消除混料過(guò)程中產(chǎn)生的靜電,提高干混料的流動(dòng)性,有利于擠出工藝的實(shí)施。實(shí)踐證明,冷混放料溫度過(guò)高,不利于擠出工藝的實(shí)施,也不利于操作(出料不穩(wěn)),會(huì)影響PVC異型材的產(chǎn)品質(zhì)量。這里需要提醒的是,熱混時(shí)間與溫度是相互制約的關(guān)系,時(shí)間過(guò)長(zhǎng)或過(guò)短要引起高度注意。如果時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而沒(méi)有達(dá)到熱混設(shè)定溫度,要檢查熱混釜的熱電偶及儀表是否失靈,以及熱混釜的封閉狀態(tài)等。同樣,冷混時(shí)間與溫度也是相互制約的關(guān)系,如果時(shí)間過(guò)長(zhǎng),溫度下降較慢或不下降,要檢查冷混釜的熱電偶及儀表是否失靈、冷卻系統(tǒng)有無(wú)故障等。好的擠出工藝沒(méi)有混料工藝作保障是不可能的,混料工藝是影響擠出工藝不可忽視的因素。4擠出工藝電阻率擠出成型的硬件之一是擠出機(jī)。擠出機(jī)的心臟是螺桿和機(jī)筒,擠出機(jī)的技術(shù)關(guān)鍵就是在這里面。國(guó)內(nèi)外擠出機(jī)生產(chǎn)廠家不斷更新螺桿、機(jī)筒的加工方式、后處理方法、裝配工藝及螺桿結(jié)構(gòu)形式等。裝配精度與工藝不同,直接影響到擠出工藝的制定及產(chǎn)品質(zhì)量。筆者先后在三個(gè)廠家生產(chǎn)的擠出機(jī)上進(jìn)行生產(chǎn)觀察,其擠出工藝溫控曲線是不一樣的。從生產(chǎn)管理角度來(lái)考慮,對(duì)于不同的擠出機(jī),配方可以統(tǒng)一采用一種,但是擠出工藝不宜統(tǒng)一,否則對(duì)PVC異型材的力學(xué)性能不利。圖3是異型材在相同模具及不同擠出機(jī)上的溫控曲線,表4是對(duì)應(yīng)的異型材產(chǎn)品力學(xué)性能。由圖3及表4可以看出,設(shè)備的差異性反映到擠出工藝的差異性,這種設(shè)備的差異性主要表現(xiàn)在各個(gè)設(shè)備的螺桿參數(shù)或加工精度不同、螺桿與機(jī)筒裝配精度不同等。因此,要生產(chǎn)合格的產(chǎn)品,不同設(shè)備有不同的溫控曲線。每個(gè)生產(chǎn)異型材的廠家在使用擠出設(shè)備時(shí)應(yīng)當(dāng)注意以下幾點(diǎn):(1)在使用不同廠家的擠出機(jī)時(shí),應(yīng)該制定相應(yīng)的擠出工藝溫控曲線;(2)在使用相同廠家、型號(hào)不同的擠出機(jī)時(shí),應(yīng)該制定相應(yīng)的擠出工藝溫控曲線;(3)在使用相同廠家、型號(hào)相同、編號(hào)不同的擠出機(jī)時(shí),應(yīng)該制定相應(yīng)的擠出工藝溫控曲線;(4)對(duì)于使用一年后的擠出機(jī),根據(jù)螺桿、機(jī)筒磨損程度應(yīng)該相應(yīng)地校正擠出工藝溫控曲線。5保證擠出工藝的貫徹研究PVC異型材擠出工藝的目的是為了保證產(chǎn)品質(zhì)量,提高產(chǎn)品產(chǎn)量。當(dāng)確定了相應(yīng)的異型材擠出工藝溫控曲線后,關(guān)鍵就是貫徹。往往有這么一種情況,工程技術(shù)人員利用大量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)和通過(guò)觀察得來(lái)的數(shù)據(jù),提出相應(yīng)的擠出工藝參數(shù)得不到充分實(shí)現(xiàn)。出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題,再找原因,經(jīng)常走重復(fù)的路,浪費(fèi)時(shí)間及財(cái)力物力。所以,要保證異型材產(chǎn)品的質(zhì)量,從制度上保證擠出工藝的貫徹也十分重要。從制度上保證擠出工藝的貫徹,需做到以下幾點(diǎn):(1)生產(chǎn)決策者、指揮者必須重視擠出工藝。擠出工藝不是可有可無(wú),而是非常重要,擠出工藝是產(chǎn)品質(zhì)量的保證。制定提高產(chǎn)量政策時(shí)要充分考慮擠出工藝要求,以保證產(chǎn)品質(zhì)量。(2)對(duì)擠出工藝的執(zhí)行者要經(jīng)常進(jìn)行相關(guān)的崗位技能培訓(xùn),特別是新工人崗位技能培訓(xùn)更為重要。針對(duì)不同擠出機(jī)、不同的配方體系制定不同的擠出工藝卡片,以指導(dǎo)生產(chǎn)。(3)對(duì)違反擠出工藝紀(jì)律,造成質(zhì)量事故的擠出工藝人員,應(yīng)該在經(jīng)濟(jì)上嚴(yán)肅處理,以警示他人。(4)明確擠出工藝的記錄內(nèi)容、項(xiàng)目、及責(zé)任,不得隨意更改、丟棄,定期收集整理、總結(jié)分析,從而追求最佳的擠出工藝溫控曲線及區(qū)域。(5)重視PVC異型材配方體系和混料工藝,不可掉以輕心。從原材料入手,對(duì)每種原材料都要經(jīng)常用摸、看等方法判斷有無(wú)異常。對(duì)混料過(guò)程要細(xì)觀察,每釜混好的物料都要仔細(xì)觀察,采用看、摸的方法判斷有無(wú)異常。6pvc擠出工藝在生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題(1)較好的PVC擠出工藝應(yīng)該有良好的擠出工藝溫控曲線區(qū)域。(2)不同的配方體系應(yīng)該確定不同的擠出工藝。(3)混料工藝是保障PVC擠出工藝的關(guān)鍵,不能忽視混料工