塑料型材机械-pvc型材配方及加工工艺详解
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张家港市金海螺塑胶型材机械厂 -
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原料与助剂
PVC树脂生产PVC塑料型材的树脂是聚氯乙烯树脂(PVC)，聚氯乙烯是由氯乙烯单体聚合而成的聚合物，产量仅次于PE，居第二位。PVC树脂由于聚合中的分散剂的不同可分为疏松型(XS)和紧密型(Ⅺ)两种。疏松型粒径为0．1—0．2mm，表面不规则，多孔，呈棉花球状，易吸收增塑剂，紧密型粒径为0．1mm以下，表面规则，实心，呈乒乓球状，不易吸收增塑剂，目前使用疏松型的较多。PVC又可分为普通级(有毒PVC)和卫生级(无毒PVC)。卫生级要求氯乙烯(VC)含量低于lOXl0-6，可用于食品及医学。合成工艺不同，PVC又可分为悬浮法PVC和乳液法PVC。根据国家标准GB／T5761-93《悬浮法通用型聚氯乙烯树脂检验标准》规定，悬浮法PVC分为PVC-SGl到PVC-SG8Jk种树脂，其中数字越小，聚合度越大，分子量也越大，强度越高，但熔融流动越困难，加工也越困难。具体选择时，做软制品时，一般使用PVC-SGl、PVC-SG2、PVC-SG3型，需要加人大量增塑剂。例如聚氯乙烯膜使用SG-2树脂，加入50~80份的增塑剂。而加工硬制品时，一般不加或很少量加入增塑剂，所以用PVC-SG4、VC-SG5、PVC-SG6、PVC-SG7、PVC-SG8型。如PVC硬管材使用SG-4树脂、塑料门窗型材使用SG-5树脂，硬质透明片使用SG-6树脂、硬质发泡型材使用SG-7、SG-8树脂。而乳液法PVC糊主要用于人造革、壁纸及地板革和蘸塑制品等。一些PVC树脂厂家出厂的PVC树脂按聚合度(聚合度是单元链节的个数，聚合度乘以链节分子量等于聚合物分子量)分类，如山东齐鲁石化总厂生产的PVC树脂，出厂的产品为SK-700；SK-800；SK—1000；SK—1100；SK-1200等。其SG-5树脂对应的聚合度为1000—1100。PVC树脂的物化性能见第四篇。
PVC粉末密度在1．35—1．45g／cm3之间，表观密度在0．4-0．5g／cm3。视增塑剂含量大小可为软、硬制品，一般增塑剂含量0-5份为硬制品，5-25份为半硬制品，大于25份为软制品。
PVC是一种非结晶、极性的高分子聚合物，软化温度和熔融温度较高，纯PVC一般须在160—210~C时才可塑化加工，由于大分子之间的极性键使PVC显示出硬而脆的性能。而且，PVC分子内含有氯的基团，当温度达到120~C时，纯PVC即开始出现脱HCl反应，会导致PVC热降解。因此，在加工时须加入各种助剂对PVC进行加工改性和冲击改性，使之可以加工成为有用的产品。PVC树脂主要用于生产各类薄膜(如日用印花膜、工业包装膜、农用大棚膜及热收缩膜等)、各类板、片材(其片材可用于吸塑制品)，各类管材(如无毒上水管、建筑穿线管、透明软管等)、各类异型材(如门、窗、装饰板)，中空吹瓶(用于化妆品及饮料)，电缆、各类注塑制品及人造革、地板革、搪塑玩具等。
ＰＶＣ塑料门窗型材加工工艺部分
在ＰＶＣ塑料门窗型材生产中，往往因为型材的外观出现一些问题造成产品质量不合格，不能正常生产，例如：型材的外观质量不好、型材的截面尺寸超差、型材弯曲度大、经常卡在定型模具中或挤出型坯边部流速过快，造成波浪边等问题。虽然这些并不是大问题，在实际生产中经常出现，但对于生手，如解决不当，就会严重影响生产的正常进行。遇到这些问题应认真地分析一下毛病出在那里，找到了毛病所在，问题也就迎刃而解了。但情况往往是错综复杂、是多方面的，要逐一排除。型材外观质量问题经常出现的影响
型材的外观质量主要有：划痕、收缩痕、麻点、杂质。划痕挤出生产中型材表面出现连续的划痕一般是挤出模具和定型模具所造成的。首先分析确定划痕是由那个部位造成的，简单方法是在挤出生产中将定型模与机头模具分开３０～５０ｍｍ距离，观察物料从挤出模具挤出后的型材是否有划痕。如果没有，那肯定是通过定型模具产生的划痕。打开定型模具找到划痕产生的地方，问题往往出现在定型模具真空缝中，由于塑化的物料存在塑化不均匀的部分或分散不均匀的助剂等，在挤出中会从塑化的型坯中分离出来，被吸附在真空缝上，造成对所通过的型坯的划伤。对于这种情况，只要将夹在真空缝中的杂质清理干净，划伤也就解决了。有时因杂质坚硬会造成定型模具中定型面的损伤，应该用很细的砂纸（８0０目以上）将损伤的表面磨平。千万不能鲁莽行事，否则会造成模具的根本性损坏。如果发现划痕产生在挤出模具中，一般都是因物料中的杂质卡在机头模具中造成的。不要急于拆卸模具，应先在挤出生产中试试是否可以将杂质清除。一般zui容易造成划痕的位置在口模出口处，因为口模处缝隙小，zui容易卡住杂质。还有当物料进入口模时压力升高，物料中的各种助剂与ＰＶＣ树脂相容性随压力升高而变好。当物料流出口模时压力迅速下降为零，少量的助剂就会从物料里析出到型材的表面，物料在出口模时会出现高分子材料*的熔体出口膨胀现象，型材表面的析出物被刮在接近口模出口处，造成口模出口处光洁度下降，严重时就会划伤型材型坯。对于这种情况，可以采用０．５ｍｍ厚铜质小片小心地插入到口模内将吸附物刮掉。如果多次处理仍无效，可能吸附物的位置靠里面难以清除或者是杂质卡在口模进口处，只能通过拆模清理杂质。在正常生产操作中，模具的光洁度是影响型材表面质量的关键因素。在维修中应特别注意，严防划伤模具内部、定型模具的表面，尤其是口模平直段。如需要打磨，必须用很细的砂纸（如用８００目以上的砂纸）打磨，打磨后还应抛光处理。析出物质多且常被吸附在模具表面的原因，一是模具不够光滑，尤其是口模平直段应达到镜面的光洁度，口模出口处应有一个Ｒ０．５的圆弧角以减少因直角对物料的阻力。二是配方中润滑剂以及在加工中熔化的助剂与ＰＶＣ树脂相容性较差，易析出。析出时将粉状助剂如填料带出。其中具有外润滑作用的助剂和ＰＶＣ树脂相容性较差，析出情况zui严重。降低这些助剂的用量可相应减少析出。但应在不影响挤出加工正常进行为前提。一般生产中物料或多或少都有析出，如果模具内部光滑，少量的析出并不影响正常生产。如果模具内部粗糙，析出物的积累就多，型材外观质量也就难以保证。往往新的模具更容易造成划痕，这是因为模具的光洁度还不够高，使用中，物料的挤出流动过程也是对模具的抛光过程，模具的光洁度高了，划痕就相对少了。
收缩痕
收缩痕不同于划痕，它在型材表面呈光滑的凹痕。有时用手摸不到但在光线下可以看到。产生原因主要是型材内腔室中的内筋在冷却收缩时拉动了外表面。内筋对于型材的物理、力学性能和塑料门窗的使用性能起着非常重要的作用。内筋的冷却定型是靠外壁冷却定型的间接定型，在内筋相连外壁表面在冷却定型后出现凹痕，原因有两个：一是内筋壁过厚，一般内筋的壁厚应是型材外壁厚度的１／５～１／３，壁厚收缩力大；二是外壁冷却真空定型吸附力小。为了避免内腔室筋收缩造成表面的凹陷，可减薄筋的厚度以减少其收缩力。加大表面的真空冷却时真空度和冷却速度，也可以避免出现外壁被内筋拉出的凹痕。此外，加工工艺条件，特别是口模的温度、挤出速度、牵引定型速度、真空度都是影响型材正常定型的因素，例如：挤出速度与牵引速度的协调，牵引速度低，型材壁厚，出口膨胀大，贴定型模具力也大，有利于型材的定型。相反，型材出口尺寸小，靠真空力也难以正常贴在定型模具上定型。口模温度高，物料粘度低，容易被真空吸附冷却定型。但物料温度高，收缩也大，出口膨胀小，也是不利的因素。内筋的正常冷却定型不能看成是小事，内筋弯曲不直不仅影响型材外观质量，也影响型材内在质量，往往会因冷却不均匀，产生内应力。内应力的存在会造成型材的物理力学性能如低温冲击性能的不合格或造成型材的弯曲变形。内筋弯曲的主要成因是模具中内筋部位出料速度快于周围外壁的挤出速度；内筋壁薄甚至破裂的成因则是内筋出料速度低于周围外壁的挤出速度被外壁拉薄或拉裂。内筋斜的成因有工艺上操作的问题如冷却定型时口模出口的型坯与定型模具不在同一轴线上，冷却速度不均匀（有水的问题也有模具的问题）等，也有模具中物料流动分配状况的问题，总之要综合分析解决。
麻点和杂质
麻点和杂质是由物料中的挥发物（多为水分）和不熔化的杂质造成的。这些杂质和挥发物来自两个途径，一从原料来，ＰＶＣ树脂、稳定剂、改性剂、填料等。树脂中的杂质和挥发物在国家标准中有明文规定，进厂时应检验是否合格，特别应严格控制ＰＶＣ树脂的含水量、黑、黄点和晶点数。各种助剂的质量也是麻点和杂质的主要来源。一个企业应建立起严格的质量管理体系，从进厂的原料检验开始。否则出现事故，难以找出问题出在哪里，拖延了解决问题的时间，造成不应有的损失。除了原料带来的麻点、杂质外，有时也因生产操作不当造成麻点、杂质增多，如配料、混料、运输时混进其它杂质。在掺入回收料时应特别注意不得将已分解变色或污染的回收料加入，生产中这种因小失大的现象经常出现。此外，在混合ＰＶＣ物料后应将物料过筛，除去大颗粒物质。同时注意在整个生产过程中防尘、防水，保持生产环境的整洁和对废品的及时回收处理。杜绝和减少由各个生产环节带进杂质。再就是在高速捏合物料时，水分挥发后未及时排出却被冷凝在锅盖上，高速捏合中微细粉末如钛白、碳酸钙遇到后被吸附，混合干燥结成颗粒。它们是不熔化的无机物质，混入物料中难以与ＰＶＣ分散，从而造成型材麻点出现。解决的方法：用含挥发物低的树脂；及时将挥发物排出高混锅外；及时清理高混锅，特别是锅盖内部。
型材的截面尺寸
在模具调试正常后的实际生产时，经常出现型材的截面尺寸超差，这是因为挤出中物料流经机头模具、定型模具是一个动态的过程。它是与物料的粘度、流动性能和挤出机产生的压力和模具各个截面上所产生的阻力有关，也受生产环境和冷却水温度的影响。
操作的原因
牵引机的牵引速度与挤出机挤出速度的协同问题。牵引速度偏高，往往造成型材截面尺寸偏小；壁厚偏薄，型坯通过真空定型模具时，充不满模具，真空度也难以达到工艺要求，造成型材表面不平，截面尺寸偏小。牵引速度偏低，容易造成堵模。壁厚偏厚、胶条，毛条安装处尺寸偏小。挤出速度与冷却定型能力协同。当挤出速度大于冷却定型能力（包括冷却水温度过高）时，挤出型材通过冷却定型模具后未能*定型，在定型模具外仍有较大的冷却收缩，使截面尺寸发生变化。一般来讲，一套模具设计时有其*的生产速度，降低冷却水的温度有利于生产速度的提高，但温度过低也会因冷却速度过快，高分子分子链的运动迅速被冻结而产生内应力，造成型材一些性能指标的下降，如冲击强度。因此应根据模具设计的*速度生产。同样，可以利用改变局部的冷却速度改变型材该处的尺寸，例如胶条安装处开口尺寸偏大，可以加大该处的冷却水的流速，加强冷却使开口尺寸变小。一般型材从冷却定型模具出来时表面温度应在４０～５０℃。物料的配方与挤出温度、速度的协同。在正常生产中，物料的配方是很少改变的，也应尽可能不变，因为配方的改变往往会造成生产工艺条件的变化，模具也要随之做适当的调整以适应因配方改变造成物料的流动性能的变化。有时物料的配方并没有改变，而物料的流动性能有变化。也会造成产的不稳定，应检查各种助剂、树脂质量是否合格；检查配料、捏合操作是否符合规范；检查挤出中温度、速度设定是否合适，检查实际指示温度和物料的实际温度是否一致。一个配方有其适应的*温度和挤出速度，因此，生产中往往因为挤出温度、定型温度的变化或挤出速度、牵引速度的变化使型材的质量产生变化。