塑料异型材生产开机与制品质量缺陷控制(共9页).doc
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1、精选优质文档-倾情为你奉上塑料异型材生产开机与制品质量缺陷控制1 序言开机是塑料异型材生产过程中,技术性比较强,影响因素比较多的一个关键环节。开机方式方法得当,对制品质量缺陷处理适时、对路,挤出生产很快就会实现正常、稳定运行。开机方式方法不得当,对制品质量缺陷处理失误、不及时,不仅会延长开机时间,增加开机废料,甚至使生产条件恶化,被迫停机,重新分解与装配模具,再行开机。“开机难”是塑料异型材生产普遍存在的问题。值得通过开机实践,总结经验与教训,对影响挤出生产开机的因素进行系统、辩证、程序分析,从理论上认真思考与研究,寻找存在的问题和解决问题的途径、方法和程序,反过来指导开机实践。2 影响塑料异
2、型材生产开机因素的机理研究2 一1 配方对挤出生产开机的影响挤出生产高质量的塑料异型材产品,首先必须有一个物料组分优化,剂量到位的好配方。配方不好,物料组分不合理,质量差异大,剂量不到位,不仅影响塑料异型材内在质量,同时也影响其外观质量,使挤出生产开机困难。不同牌号与质量的物料,因其聚合度、粘度、粒度、相容性不同,在同一温度条件下,流动性往往有很大的差异。在挤出生产现实中,常常可以发现,同样的挤出机与模具,采用一种配方,可以正常生产,调整配方或更换配方中某种物料,挤出生产则不正常。也许可以说明这个道理。由于不同配方的物料或者同一配方不同品种、牌号的物料都有相适应的挤出工艺参数,如果不同品种、牌
3、号的物料杂混,或者用再生料与新鲜物料混合挤出,配合比例不稳定,再生料比例时而高、时而低,挤出生产开机时,在同一温度条件下,不同聚合度、粘度与粒度的物料则会发生流动速度紊乱现象,影响挤出开机与正常生产运行。在挤出实践中,有时候发生的口模出料方向不稳定,型坯出现时而向左,时而向右弯曲现象,很可能与以上两方面因素有关。2 一2混料对挤出开机的影响挤出生产前的混料,不是简单的机械棍合,而是PVC 粒子与热稳定剂、抗冲击改性剂、加工助剂、填料、增白剂、防老化剂等原料,在混料罐叶片的高速旋转与物料相互撞击、剪切产生的热量作用下,重新排列、捏和、均化、预塑化,部分凝胶化、由多种单相、非均态物料转化为多相、均
4、态物料,并拆出水分的复杂过程。如果混料时间短、温度低以及热混后不立即冷混,出料后不经过相应时间熟化( 16 小时)或者在潮湿环境存在时间过长,都会在挤出生产开机时,延缓或影响物料的塑化进程。如果混料时间长、温度高则会使物料发生降解与“糊料”。同时如果混料机经长期工作磨损导致混料罐内壁与叶片径向间隙偏大,也会使部份物料捏合不均,影响挤出生产开机。2 一3挤出开机前的保温对挤出开机的影响挤出机开机前应加热到一定温度保持一定时间,即保温。挤出开机前保温分两个阶段进行,先将各阶段温度调至130,待温度升至于130后保温0 . 5 1小时左右,再升至挤出生产所需温度。待实际温度达到挤出生产所需温度后,再
5、视设备情况与环境温度保温10 一30分钟,方可加料开机生产,挤出开机前保温是塑料异型材生产开机的重要条件。保温时间长短与设备规格、环境温度关系很大。设备规格小、环境温度高,保温时间可短些。设备规格大、环境温度低,保温时间可长一些。如果挤出生产开机前,挤出机和模具内腔温度达不到物料均匀塑化要求,挤出生产开机时,物料进入挤出机和模具,不仅很难按预定时间完成从固体向熔体的转化过程,建立物料动态热平衡,而且会加大挤出机扭矩,对设备造成损坏。并且会使挤出机报警,自动停机,影响挤出生产开机的正常运行。2 一4 挤出机温度设定和控制对挤出生产开机的影响在挤出生产开机时,物料由静态向动态转化,并由固体转化为熔
6、体,建立动态热平衡的过程是通过一定的温度、压力和时间完成的,也是物料塑化温度与挤出速度的平衡过程。由于PVC 物料具有导热系数低、难以加热和容易降解的特点,其平衡过程必须在物料的熔化温度与降解温度区域内完成。我国塑料异型材生产一般采用锥形双螺杆挤出机。双螺杆挤出机与单螺杆挤出机在挤出生产温度控制上有一个很大的不同点。单螺杆挤出机的升温过程主要是依靠外加热与摩擦热升温,经历一个较长的、缓慢的挤出过程。双螺杆挤出机升温过程除外加热与摩擦热升温而外,在一定挤出速度作用下,主要依靠螺杆对物料的剪切作用产生的热量,在一个较短时间内快速完成。有强制输料的特点,适应用粉料直接挤出。锥形双螺杆与平行双螺杆挤出
7、机升温过程是一致的,所不同的是:锥型双螺杆挤出机在给料段与压缩段的螺杆表面积较大,一般采用深而细的单头或双头螺纹,使剪切面积增大,对物料的加温历程延长,更利于对物料的剪切升温。在熔融段与计量段螺杆表面积较小,一般采用浅而粗的双头或三头螺纹。使剪切面积减少,对物料的加热历程缩短,可以有效防止剪切热量过剩造成的熔体物料温度过高发生的降解。因此锥型双螺杆挤出机塑化效果好,挤出生产效率高。采用锥型双螺杆挤出机挤出时,物料的形态转化和动态热平衡的建立过程,主要是在挤出机内完成的。机头与过渡段、口模温度仅是为熔体物料改变流动方向、调整物料速度和提高制品外观光洁度服务的。物料在挤出机内有限的距离空间,完成由
8、固态向熔融态的转化和建立动态热平衡,必须满足以下两个条件: 在挤出生产初始阶段,由于挤出速度较慢,物料的升温和恒温主要依赖于外加热,故挤出机设定的各段温度必须满足物料均匀塑化的要求。在物料通过挤出机排气孔时呈微熔状态并紧紧地包裹于螺杆表面,不至于从排气孔排出,阻塞排气管影响物料中水分的析出。物料从口模挤出时应完全呈熔体状态,温度均恒,出料均匀,型坯离模后软化适度,离模3 一5cm 自动下垂。 在挤出开机建立熔体压力时,随挤出速度加快,加料与挤出速度比提高,物料在挤出机内的剪切热上升,并逐步转化为促进物料塑化的主要热源。应依据挤出机内各段物料对热量的需求量变化,适时调整各段设定温度。挤出机给料段
9、、压缩段由于室温状态的固体物料转化为熔体时的温差大,所需热量较多,虽然这两段随以上速度与速度比的变化,对物料的剪切热量增加,但由于物料的密度与熔体压力也相对增加,对热量的需求量随之加大。同时随挤出速度加快,物料在这两段停留时间减短,这两段所提供的热量仍然满足不了物料对热量的需求,挤出机显示温度则低于设定温度。有可能发生物料从排气孔冒料现象。同样道理,挤出机熔融段与计量段物料随以上变化、剪切热量增加。由于物料已基本形成具有一定压力的熔体,虽然物料经过这两段从挤出机挤出时,随螺杆螺旋运动转变为直线运动,并通过机头、导向套、均布盘、进入口模,为克服运动阻力进一步均衡塑化,还需要一定热量、但这两段螺杆
10、产生的剪切热量已开始超越物料对热量的需求。挤出机显示温度则高于设定温度,有可能发生物料降解现象。因此对设定温度调整时,应依据物料在排气孔时的形态,适当提高给料段、压缩段设定温度。依据物料脱离口模后的形态,适当降低熔融段、计量段设定温度。应该指出:a 、设定温度仅是手段,不是目的,提高给料段、压缩段设定温度,不意味要使显示温度一定达到设定温度,仅是期望这两段外加热能连续不间断地工作,以满足物料塑化的需求。降低熔融段、计量段设定温度,也不意味要使显示温度下降至设定温度。仅是期望这两段外加热在设定温度控制下,适时停止外加热,并启动螺筒风冷与螺杆油冷装置,阻止物料温度进一步升高。同时降低这两段设定温度
11、,虽然可以停止外加热,并实行冷却,但仍不能阻止内热的增加。内热是由挤出速度及加料速度与挤出速度比所决定的,并不完全受设定温度的约束。当降低这两段设定温度仍不能限制显示温度上升时,可考虑降低挤出速度与加料速度。以防止物料降解。b 、挤出温度控制对象是物料温度,由于传递显示温度的热电偶安装在挤出机螺筒与模具外壁上,受环境温度影响很大,UPVC 物料具有导热系数低的特点,因此显示温度与物料温度存在一定的温度梯度。在不同工艺条件下,两者之间有不同的对应关系。在给料段、压缩段加温时,物料温度实际上低于显示温度。在熔融段、计量段停止加温时,物料温度实际高于显示温度。物料温度的变化则是挤出生产开机时,需要重
12、点考虑与重视的。挤出温度控制不当,不仅难以生产质量合格的制品,而且有可能使挤出生产随时中断。 机头、过渡段与口模设定温度一般高于挤出机设定温度。但不意味着该阶段物料所需热量多。物料所需热量与物料在不同阶段的温度差有关。物料在通过该阶段时已基本不存在内热。设定温度、显示温度与物料温度之间值比较接近也相对平稳。外加热主要作用于物料外部温度,为补偿物料通过该阶段时与机头、过渡段及口模内壁的界面磨擦热损失、改变运动方向热损失以及为调整物料速度和提高型材外表光洁度。并不能提高熔体物料内部温度。当发现口模物料截面温度不均,型坯内壁与筋有断裂现象,仅仅用提高口模温度的作法是不适当的,该阶段设定与调整温度,应
13、根据挤出机载荷、型坯成型优劣和光洁度而定。如该阶段温度控制偏低,挤出负荷大、型坯挤出比较困难、外观成型不好、光洁度低;温度控制偏高,则会造成物料截面内外温度差和挤出速度差。亦不利于型坯成型,型坯离模后形状尺寸稳定性差,易出现外壁膨胀并与内筋之间产生温差应力或裂纹。2 一5 模具装配对挤出生产开机的影响塑料挤出模具主要有口模与定型模。口模的职责是将挤出机输送来的熔体物料在一定压力和温度通过不同容积和角度的流道均匀地分配到口模截面各个部位厂加工成异型材型坯。由于塑料异型材呈不对称的异型结构,截面上各个部位对物料的需求量有很大的不同。同时由子UPVC 熔体粘度较大、流动性差。故口模要实现对其截面不同
14、部位物料需求量的均匀分配,也应具有两个前提与条件: 口模横截面不同部位所提供的热量必须与物料匀速通过所需求的热量相平衡; 口模纵截面不同区域流道容积、形状、角度和行程应适应物料进行均匀再分配和定型的需要。第一个条件好理解,也容易操作。即依据口模截面不同部位的形状与持有物料量来设定温度。形状复杂持有物料量多的都位,设定温度应高些。形状简单、持有物料量低的部位,设定温度宜低一些。在实际挤出操作时亦可依据物料离模的偏流程度,对应进行调整。以防止口模温度不均,造成的型材弯曲变形。第二个条件,对于正常生产的模具(不含正在调试的模具),主要指挤出生产前的模具装配间题。口模装配一定要保证分流锥对中。各个部位
15、间隙均匀一致。以防止口模流道不均,造成的型材弯曲变形。口模模板相互之间流道无死角与凹凸不平缺陷,能均匀贴紧闭合无间隙。定位销锁紧定位后,方可预紧联接螺栓。挤出并温后,应再次均匀紧固联接螺栓。以免螺栓受热膨胀后松动,口模模板之间出现间隙,发生漏料现象。定型模的职责是在牵引机拉力作用下将通过定型模的型坯经过真空吸附,冷却定型的方法加工为异型材制品。异型材挤出生产对定型模冷却水量、水温、冷却方式、真空度都有相应要求:冷却水量大于2m3 / h ,水温依据挤出速度控制在100 一150C 温度范围,冷却方式为逆向冷却,冷却水入口接管与挤出方向相反。真空度依据吸附效果控制在0.06 一0.08MPa 压
16、力范围。冷却水量过小,温度过高,型坯冷却不充分或者不均匀,型材定型困难,影响挤出速度且易变形。冷却方式不对,致使型坯冷却速度过快,易产生轴向内应力。真空度过小,影响型坯形状、几何尺寸与表面光洁度。真空度过大会使型坯进入定型模困难,易形成堵料,影响挤出生产,也会使牵引阻力大,增加型材拉伸内应力。同时由于定型模工作面真空吸附缝是有间距的,真空度过大,易使制品表面凹凸不平。应该指出,一些企业在挤出生产开机时,发生制品质量缺陷,不是积极从挤出工艺以寻找原因,轻易地把原因归结为口模问题,要求修模。其实口模问题造成的制品质量缺陷是个渐变的过程,是有痕可循的。假如昨天生产很正常的口模,今天生产则不正常了,一
17、般不是模具间题。往往是挤出工艺问题或者口模装配问题。因此决定是否修模时一定要慎重。口模修理是有限度的,千万不能轻易修理口模,否则易造成修理过量,不仅掩盖了挤出工艺问题,不能有效解决挤出开机制品质量缺陷,而且还会影响模具的工作周期和寿命。还应该指出:口模均布盘(亦称导流盘或多孔板),在塑料异型材挤出生产中,也具有一定的重要职能。即:将挤出机输送来的熔体物料经过分流、均布、重新排列组合再输送给口模。可消除物料截面在通过挤出机机头过程中的温度、压力和流速不均现象,并通过给挤出机内物料施加一定的阻力,迫使压缩段物料的水分在通过排气孔时进一步排放。因此在生产门窗用主型材时,千万不要轻易撤除。否则不仅会影
18、响型坯成型,而且会降低制品强度。一些企业为减少单位长度型材重量或者为降低口模物料温度,取消均布盘的做法是不可取的。2 一6 挤出机、口模、均布盘、导向套、加热圈之间的适应性对挤出开机的影响在挤出生产开机或生产时,常常可以发现模具安装在一台挤出机上挤出生产很正常,重新更换一台挤出机或采用新均布盘、导向套与加热圈挤出生产则不正常,这种现象说明:挤出机、口模、均布盘、导向套、加热圈之间有一定的相互适应性。首先谈挤出机与模具的适应性。挤出机和模具在机加工或者经使用磨损、修理后都有一定的加工偏差。模具在一台挤出机上调试时,有可能依据挤出机加工偏差,修正了模具的加工偏差,使两个偏差相互抵消。或者在模具工作
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