塑料型材機械-pvc型材配方及加工工藝

配方的設計原理和各類配方的特點  

      PVC 塑料型材配方主要由 PVC 樹脂和助劑組成的，其中助劑按功能又分為：熱穩定劑、潤滑劑、加工改性劑、沖擊改性劑、填充劑、耐老化劑、著色劑等。在設計 PVC配方之前，首先應了解 PVC 樹脂和各種助劑的性能。  

原料與助劑    

PVC 樹脂生產 PVC塑料型材的樹脂是聚氯乙烯樹脂(PVC)，聚氯乙烯是由氯乙烯單體聚合而成的聚合物，產量僅次于 PE ，居第二位。PVC  樹脂由于聚合中的分散劑的不同可分為疏松型(XS)和緊密型(Ⅺ)兩種。疏松型粒徑為0 ．1—0 ．2mm，表面不規則，多孔，呈棉花球狀，易吸收增塑劑，緊密型粒徑為 0 ．1mm以下，表面規則，實心，呈乒乓球狀，不易吸收增塑劑，目前使用疏松型的較多。PVC 又可分為普通級(有毒 PVC)和衛生級(無毒 PVC) 。衛生級要求氯乙烯(VC)含量低于 lOXl0-6，可用于食品及醫學。合成工藝不同，PVC 又可分為懸浮法 PVC 和乳液法 PVC 。根據國家標準 GB ／T5761-93  《懸浮法通用型聚氯乙烯樹脂檢驗標準》規定，懸浮法 PVC 分為 PVC-SGl 到 PVC-SG8Jk 種樹脂，其中數字越小，聚合度越大，分子量也越大，強度越高，但熔融流動越困難，加工也越困難。具體選擇時，做軟制品時，一般使用 PVC-SGl、PVC-SG2、PVC-SG3 型，需要加人大量增塑劑。例如聚氯乙烯膜使用 SG-2 樹脂，加入 50~80 份的增塑劑。而加工硬制品時，一般不加或很少量加入增塑劑，所以用 PVC-SG4、VC-SG5、PVC-SG6、PVC-SG7、PVC-SG8 型。如 PVC 硬管材使用 SG-4 樹脂、塑料門窗型材使用 SG-5 樹脂，硬質透明片使用 SG-6 樹脂、硬質發泡型材使用 SG-7、SG-8 樹脂。而乳液法 PVC 糊主要用于人造革、壁紙及地板革和蘸塑制品等。一些 PVC 樹脂廠家出廠的 PVC 樹脂按聚合度(聚合度是單元鏈節的個數，聚合度乘以鏈節分子量等于聚合物分子量)分類，如山東齊魯石化總廠生產的 PVC 樹脂，出廠的產品為 SK-700 ；SK-800；SK—1000；SK—1100；SK- 1200 等。其 SG-5 樹脂對應的聚合度為 1000—1100。PVC 樹脂的物化性能見第四篇。  

PVC 粉末密度在 1．35—1．45g ／cm3 之間，表觀密度在 0 ．4-0 ．5g／cm3 。視增塑劑含量大小可為軟、硬制品，一般增塑劑含量 0-5 份為硬制品，5-25 份為半硬制品，大于 25 份為軟制品。  

PVC 是一種非結晶、極性的高分子聚合物，軟化溫度和熔融溫度較高，純 PVC 一般須在 160—210~C  時才可塑化加工，由于大分子之間的極性鍵使 PVC  顯示出硬而脆的性能。而且，PVC 分子內含有氯的基團，當溫度達到 120~C 時，純 PVC 即開始出現脫HCl 反應，會導致 PVC 熱降解。因此，在加工時須加入各種助劑對 PVC 進行加工改性和沖擊改性，使之可以加工成為有用的產品。PVC 樹脂主要用于生產各類薄膜(如日用印花膜、工業包裝膜、農用大棚膜及熱收縮膜等) 、各類板、片材(其片材可用于吸塑制品) ，各類管材(如無毒上水管、建筑穿線管、透明軟管等) 、各類異型材(如門、窗、裝飾板) ，中空吹瓶(用于化妝品及飲料)，電纜、各類注塑制品及人造革、地板革、搪塑玩具等。  

ＰＶＣ塑料門窗型材加工工藝部分  

在ＰＶＣ塑料門窗型材生產中，往往因為型材的外觀出現一些問題造成產品質量不合格，不能正常生產，例如：型材的外觀質量不好、型材的截面尺寸超差、型材彎曲度大、經常卡在定型模具中或擠出型坯邊部流速過快，造成波浪邊等問題。雖然這些并不是大問題，在實際生產中經常出現，但對于生手，如解決不當，就會嚴重影響生產的正常進行。遇到這些問題應認真地分析一下毛病出在那里，找到了毛病所在，問題也就迎刃而解了。但情況往往是錯綜復雜、是多方面的，要逐一排除。            型材外觀質量問題經常出現的影響 

型材的外觀質量主要有：劃痕、收縮痕、麻點、雜質。劃痕擠出生產中型材表面出現連續的劃痕一般是擠出模具和定型模具所造成的。首先分析確定劃痕是由那個部位造成的，簡單方法是在擠出生產中將定型模與機頭模具分開 ３０～ ５０ｍｍ距離，觀察物料從擠出模具擠出后的型材是否有劃痕。如果沒有，那肯定是通過定型模具產生的劃痕。打開定型模具找到劃痕產生的地方，問題往往出現在定型模具真空縫中，由于塑化的物料存在塑化不均勻的部分或分散不均勻的助劑等，在擠出中會從塑化的型坯中分離出來，被吸附在真空縫上，造成對所通過的型坯的劃傷。對于這種情況，只要將夾在真空縫中的雜質清理干凈，劃傷也就解決了。有時因雜質堅硬會造成定型模具中定型面的損傷，應該用很細的砂紙 （８0０目以上）將損傷的表面磨平。千萬不能魯莽行事，否則會造成模具的根本性損壞。如果發現劃痕產生在擠出模具中，一般都是因物料中的雜質卡在機頭模具中造成的。不要急于拆卸模具，應先在擠出生產中試試是否可以將雜質清除。一般zui容易造成劃痕的位置在口模出口處，因為口模處縫隙小，zui容易卡住雜質。還有當物料進入口模時壓力升高，物料中的各種助劑與ＰＶＣ樹脂相容性隨壓力升高而變好。當物料流出口模時壓力迅速下降為零，少量的助劑就會從物料里析出到型材的表面，物料在出口模時會出現高分子材料*的熔體出口膨脹現象，型材表面的析出物被刮在接近口模出口處，造成口模出口處光潔度下降，嚴重時就會劃傷型材型坯。對于這種情況，可以采用 ０．５ｍｍ厚銅質小片小心地插入到口模內將吸附物刮掉。如果多次處理仍無效，可能吸附物的位置靠里面難以清除或者是雜質卡在口模進口處，只能通過拆模清理雜質。在正常生產操作中，模具的光潔度是影響型材表面質量的關鍵因素。在維修中應特別注意，嚴防劃傷模具內部、定型模具的表面，尤其是口模平直段。如需要打磨，必須用很細的砂紙 （如用 ８００目以上的砂紙）打磨，打磨后還應拋光處理。    析出物質多且常被吸附在模具表面的原因，一是模具不夠光滑，尤其是口模平直段應達到鏡面的光潔度，口模出口處應有一個Ｒ０．５的圓弧角以減少因直角對物料的阻力。二是配方中潤滑劑以及在加工中熔化的助劑與ＰＶＣ樹脂相容性較差，易析出。析出時將粉狀助劑如填料帶出。其中具有外潤滑作用的助劑和 ＰＶＣ樹脂相容性較差，析出情況zui嚴重。降低這些助劑的用量可相應減少析出。但應在不影響擠出加工正常進行為前提。一般生產中物料或多或少都有析出，如果模具內部光滑，少量的析出并不影響正常生產。如果模具內部粗糙，析出物的積累就多，型材外觀質量也就難以保證。往往新的模具更容易造成劃痕，這是因為模具的光潔度還不夠高，使用中，物料的擠出流動過程也是對模具的拋光過程，模具的光潔度高了，劃痕就相對少了。

收縮痕  

收縮痕不同于劃痕，它在型材表面呈光滑的凹痕。有時用手摸不到但在光線下可以看到。產生原因主要是型材內腔室中的內筋在冷卻收縮時拉動了外表面。內筋對于型材的物理、力學性能和塑料門窗的使用性能起著非常重要的作用。內筋的冷卻定型是靠外壁冷卻定型的間接定型，在內筋相連外壁表面在冷卻定型后出現凹痕，原因有兩個：一是內筋壁過厚，一般內筋的壁厚應是型材外壁厚度的 １／５～ １／３，壁厚收縮力大；二是外壁冷卻真空定型吸附力小。為了避免內腔室筋收縮造成表面的凹陷，可減薄筋的厚度以減少其收縮力。加大表面的真空冷卻時真空度和冷卻速度，也可以避免出現外壁被內筋拉出的凹痕。此外，加工工藝條件，特別是口模的溫度、擠出速度、牽引定型速度、真空度都是影響型材正常定型的因素，例如：擠出速度與牽引速度的協調，牽引速度低，型材壁厚，出口膨脹大，貼定型模具力也大，有利于型材的定型。相反，型材出口尺寸小，靠真空力也難以正常貼在定型模具上定型。口模溫度高，物料粘度低，容易被真空吸附冷卻定型。但物料溫度高，收縮也大，出口膨脹小，也是不利的因素。內筋的正常冷卻定型不能看成是小事，內筋彎曲不直不僅影響型材外觀質量，也影響型材內在質量，往往會因冷卻不均勻，產生內應力。內應力的存在會造成型材的物理力學性能如低溫沖擊性能的不合格或造成型材的彎曲變形。內筋彎曲的主要成因是模具中內筋部位出料速度快于周圍外壁的擠出速度；內筋壁薄甚至破裂的成因則是內筋出料速度低于周圍外壁的擠出速度被外壁拉薄或拉裂。內筋斜的成因有工藝上操作的問題如冷卻定型時口模出口的型坯與定型模具不在同一軸線上，冷卻速度不均勻 （有水的問題也有模具的問題）等，也有模具中物料流動分配狀況的問題，總之要綜合分析解決。    

麻點和雜質    

麻點和雜質是由物料中的揮發物 （多為水分）和不熔化的雜質造成的。這些雜質和揮發物來自兩個途徑，一從原料來，ＰＶＣ樹脂、穩定劑、改性劑、填料等。樹脂中的雜質和揮發物在國家標準中有明文規定，進廠時應檢驗是否合格，特別應嚴格控制ＰＶＣ樹脂的含水量、黑、黃點和晶點數。各種助劑的質量也是麻點和雜質的主要來源。一個企業應建立起嚴格的質量管理體系，從進廠的原料檢驗開始。否則出現事故，難以找出問題出在哪里，拖延了解決問題的時間，造成不應有的損失。除了原料帶來的麻點、雜質外，有時也因生產操作不當造成麻點、雜質增多，如配料、混料、運輸時混進其它雜質。在摻入回收料時應特別注意不得將已分解變色或污染的回收料加入，生產中這種因小失大的現象經常出現。此外，在混合ＰＶＣ物料后應將物料過篩，除去大顆粒物質。同時注意在整個生產過程中防塵、防水，保持生產環境的整潔和對廢品的及時回收處理。杜絕和減少由各個生產環節帶進雜質。再就是在高速捏合物料時，水分揮發后未及時排出卻被冷凝在鍋蓋上，高速捏合中微細粉末如鈦白、碳酸鈣遇到后被吸附，混合干燥結成顆粒。它們是不熔化的無機物質，混入物料中難 以與ＰＶＣ分散，從而造成型材麻點出現。解決的方法：用含揮發物低的樹脂；及時將揮發物 排 出 高 混 鍋 外  ； 及 時 清 理 高 混 鍋 ， 特 別 是 鍋 蓋 內 部  。 

型材的截面尺寸  

在模具調試正常后的實際生產時，經常出現型材的截面尺寸超差，這是因為擠出中物料流經機頭模具、定型模具是一個動態的過程。它是與物料的粘度、流動性能和擠出機產生的壓力和模具各個截面上所產生的阻力有關，也受生產環境和冷卻水溫度的影響。    

操作的原因    

牽引機的牽引速度與擠出機擠出速度的協同問題。牽引速度偏高，往往造成型材截面尺寸偏小；壁厚偏薄，型坯通過真空定型模具時，充不滿模具，真空度也難以達到工藝要求，造成型材表面不平，截面尺寸偏小。牽引速度偏低，容易造成堵模。壁厚偏厚、膠條，毛條安裝處尺寸偏小。    擠出速度與冷卻定型能力協同。當擠出速度大于冷卻定型能力 （包括冷卻水溫度過高）時，擠出型材通過冷卻定型模具后未能*定型，在定型模具外仍有較大的冷卻收縮，使截面尺寸發生變化。一般來講，一套模具設計時有其zui佳的生產速度，降低冷卻水的溫度有利于生產速度的提高，但溫度過低也會因冷卻速度過快，高分子分子鏈的運動迅速被凍結而產生內應力，造成型材一些性能指標的下降，如沖擊強度。因此應根據模具設計的*速度生產。同樣，可以利用改變局部的冷卻速度改變型材該處的尺寸，例如膠條安裝處開口尺寸偏大，可以加大該處的冷卻水的流速，加強冷卻使開口尺寸變小。一般型材從冷卻定型模具出來時表面溫度應在 ４０～ ５０℃。物料的配方與擠出溫度、速度的協同。在正常生產中，物料的配方是很少改變的，也應盡可能不變，因為配方的改變往往會造成生產工藝條件的變化，模具也要隨之做適當的調整以適應因配方改變造成物料的流動性能的變化。有時物料的配方并沒有改變，而物料的流動性能有變化。也會造成產的不穩定，應檢查各種助劑、樹脂質量是否合格；檢查配料、捏合操作是否符合規范；檢查擠出中溫度、速度設定是否合適，檢查實際指示溫度和物料的實際溫度是否一致。一個配方有其適應的*溫度和擠出速度，因此，生產中往往因為擠出溫度、定型溫度的變化或擠出速度、牽引速度的變化使型材的質量產生變化。