PVC型材生产中常见问题分析.pdf

1、PVC型 材 生 产 中 常 见 问 题 分 析PVC 【 慧 聪 塑 料 网 】 系 统 控 制 是 确 保 PVC型 材 质 量 长 期 稳 定 的 关 键 ， 它包 含 “ 配 方 质 量 、 工 艺 质 量 、 外 观 质 量 、 理 化 指 标 ” 等 4个 项 目 ， 前 两项 是 後 两 项 的 前 提 和 基 础 ， 也 是 质 量 管 制 和 技 术 管 理 的 重 中 之 重 。树 脂 与 助 剂 混 合 的 均 匀 程 度 及 混 合 料 表 观 密 度 的 大 小 都 会 对 PVC冲击 强 度 产 生 较 大 影 响 。 PVC加 工 温 度 有 一 定 的 范 围

2、， 温 度 过 高 ， PVC易 分解 ； 温 度 过 低 ， PVC塑 化 不 充 分 ， 各 种 组 分 分 散 不 均 还 会 导 致 脆 性 增大 。 主 机 转 速 反 映 挤 出 机 对 PVC的 剪 切 作 用 ， 转 速 过 大 ， 剪 切 力 增 大 ，会 降 低 制 品 的 低 温 性 能 和 焊 角 强 度 。 成 型 压 力 高 有 利 於 提 高 型 材 的 力 学性 能 ， 尤 其 是 低 温 冲 击 强 度 。 型 材 成 型 冷 却 作 用 是 将 拉 伸 的 大 分 子 链 及时 冷 却 定 型 ， 达 到 制 品 要 求 。 缓 慢 的 冷 却 可 以 使

3、大 分 子 链 有 足 够 的 时 间舒 展 ， 这 样 内 应 力 小 ， 可 减 轻 制 品 的 翘 曲 、 弯 曲 和 收 缩 ， 从 而 提 高 制 品的 冲 击 强 度 和 焊 接 角 破 坏 力 。 配 方讨 论 配 方 不 能 脱 离 原 料 。 配 方 的 好 坏 并 不 完 全 取 决 於 组 分 的 配 比 ，在 很 大 程 度 上 取 决 於 原 料 的 内 在 性 能 和 质 量 。 同 是 复 合 稳 定 剂 ， 由 於 内部 组 分 不 同 ， 会 因 为 与 其 他 原 料 不 协 调 而 影 响 型 材 质 量 。 所 以 ， 讨 论 配方 时 ， 一 定 是

4、确 定 了 每 一 种 原 材 料 型 号 和 厂 家 之 後 ， 才 有 实 际 意 义 。 笔者 所 在 的 新 疆 天 业 建 材 公 司 ， 一 直 使 用 自 产 的 PVC树 脂 ， CPE使 用 潍 坊 亚星 化 学 股 份 有 限 公 司 的 产 品 ， 钛 白 粉 使 用 杜 邦 公 司 （ DuPont） 的 产 品 ，因 此 ， 本 文 只 讨 论 复 合 稳 定 剂 和 增 量 剂 。 复 合 稳 定 剂 是 PVC加 工 中 最 重 要 的 一 类 助 剂 ， 对 PVC型 材 的 所 有 指 标都 产 生 影 响 。 复 合 稳 定 剂 起 稳 定 和 润 滑 两

5、种 作 用 。 稳 定 作 用 是 阻 止 PVC分 子 在 加 工 和 使 用 过 程 中 降 解 ， 从 而 保 证 PVC型 材 能 够 具 备 门 窗 所 要 求的 力 学 性 能 ； 内 外 润 滑 剂 的 搭 配 影 响 流 动 性 和 粘 度 ， 进 而 影 响 PVC型 材的 冷 冲 击 性 、 焊 角 强 度 、 尺 寸 变 化 率 、 加 热 後 状 态 和 表 面 光 洁 度 。目 前 ， 面 对 原 材 料 全 面 涨 价 的 市 场 行 情 ， 降 低 配 方 成 本 是 很 多 厂 家不 约 而 同 的 选 择 ， 而 降 低 配 方 成 本 主 要 有 两 个 途

6、 径 ： 使 用 价 格 较 低 的 原料 ， 比 如 使 用 价 格 较 低 的 稳 定 剂 、 改 性 剂 等 ； 使 用 增 量 剂 ， 常 用 的 就 是价 格 较 低 的 碳 酸 钙 。 碳 酸 钙 除 了 增 量 降 低 成 本 外 ， 还 具 有 稳 定 尺 寸 的 作用 ； 但 随 着 碳 酸 钙 用 量 的 加 大 ， 型 材 的 内 在 指 标 明 显 下 降 （ 见 表 1） 。表 1CaCO3用 量 对 型 材 物 理 性 能 的 影 响 。 混 料 设 备 混 配 料 是 PVC型 材 生 产 中 的 重 要 一 环 。 混 料 过 程 不 仅 是 各 组 分 间 机

7、械 混 合 ， 更 是 各 组 分 间 相 互 摩 擦 、 碰 撞 ， 物 料 不 断 升 温 、 逐 步 凝 胶 化 的过 程 ， 所 以 干 混 料 的 质 量 直 接 影 响 PVC型 材 的 物 理 性 能 和 化 学 性 能 。 国外 专 家 认 为 ， 好 的 混 料 机 可 以 弥 补 塑 化 差 的 挤 出 机 ， 但 即 使 是 最 好 的 挤出 机 也 不 能 弥 补 混 料 机 的 不 足 ， 可 见 混 料 机 的 重 要 性 。 在 混 料 机 内 ， 物料 在 短 时 间 内 靠 自 摩 擦 由 常 温 升 至 120 ， 日 积 月 累 ， 对 混 料 机 的 磨

8、 损是 很 大 的 。根 据 经 验 ， 在 原 材 料 、 配 方 、 设 备 、 工 艺 不 变 的 情 况 下 ， 在 一 根 长6m的 型 材 上 取 样 ， 型 材 的 冷 却 冲 击 试 验 结 果 却 相 差 很 大 ： 8个 试 样 完 好无 损 ， 1个 试 样 有 小 裂 纹 ， 1个 试 样 出 现 破 洞 。 经 过 排 查 ， 确 定 是 物 料 混合 不 均 匀 ， 用 量 较 小 的 助 剂 分 散 不 好 造 成 的 局 部 缺 陷 。 更 换 热 混 搅 拌 桨後 ， 此 问 题 得 以 解 决 。 混 料 机 磨 损 的 直 观 表 现 是 混 料 时 噪

9、音 大 、 刺 耳 ，混 料 时 间 延 长 ， 由 一 般 的 8-10min延 长 至 15min以 上 。经 过 长 时 间 的 观 察 对 比 ， 得 到 PVC颗 粒 的 最 大 密 度 和 最 大 程 度 的 凝胶 化 ， 热 混 温 度 应 控 制 在 115 左 右 ， 混 料 时 间 每 次 在 8-10min， 加 料 量为 混 料 机 容 积 的 60%左 右 ， 这 样 的 效 果 是 较 理 想 的 。 冬 季 时 ， 可 将 混 料机 转 速 调 高 一 些 ； 夏 季 时 ， 宜 将 混 料 机 转 速 调 低 一 些 。 通 过 这 样 的 调整 ， 可 保 证

10、 工 作 效 率 ， 控 制 好 混 料 时 间 。 要 得 到 满 意 的 PVC物 料 塑 化 质量 ， 螺 杆 、 机 筒 的 加 工 精 度 及 装 配 精 度 也 是 很 重 要 的 因 素 。 高 的 装 配 精度 配 合 优 化 的 挤 出 工 艺 ， 才 能 较 好 地 保 证 PVC型 材 质 量 。 因 此 ， 要 定 期检 测 螺 杆 、 机 筒 的 轴 向 间 隙 和 径 向 间 隙 ， 不 符 合 规 定 时 要 及 时 调 整 。挤 出 过 程 常 见 问 题 降 解PVC是 热 敏 性 塑 料 ， 光 稳 定 性 也 很 差 ， 在 热 和 光 的 作 用 下 ，

11、 很 容 易发 生 脱 HCl反 应 ， 即 通 常 说 的 降 解 。 降 解 的 结 果 是 塑 料 制 品 强 度 下 降 、变 色 、 出 黑 线 ， 严 重 时 导 致 制 品 失 去 使 用 价 值 。 影 响 PVC降 解 的 因 素 有聚 合 物 结 构 、 聚 合 物 质 量 、 稳 定 体 系 、 成 型 温 度 等 方 面 。根 据 经 验 ， PVC型 材 发 黄 大 多 是 因 为 口 模 处 出 现 糊 料 ， 其 原 因 是 口模 流 道 不 合 理 或 流 道 内 局 部 抛 光 不 好 ， 存 在 滞 料 区 。 而 PVC型 材 出 黄 线大 多 是 机 筒

12、 内 出 现 糊 料 ， 其 原 因 主 要 是 筛 板 （ 或 过 渡 套 ） 之 间 有 死 角 ，物 料 流 动 不 畅 。 黄 线 在 PVC型 材 上 呈 纵 向 直 线 ， 则 滞 料 是 在 口 模 出 口处 ； 若 黄 线 不 直 ， 则 主 要 是 在 过 渡 套 。 配 方 和 原 料 不 变 时 也 出 现 黄 线 ，则 应 主 要 从 机 械 结 构 上 找 原 因 ， 找 到 发 生 分 解 的 起 始 点 并 加 以 排 除 。 如从 机 械 结 构 上 找 不 到 原 因 ， 则 应 考 虑 是 配 方 或 工 艺 方 面 存 在 问 题 。 避 免降 解 的 措

13、 施 有 以 下 几 个 方 面 ： （ 1） 严 格 控 制 原 材 料 的 技 术 指 标 ， 要 使 用 合 格 的 原 料 ；（ 2） 制 定 合 理 的 成 型 工 艺 条 件 ， 在 该 条 件 下 PVC物 料 不 易 降 解 ； （ 3） 成 型 设 备 和 模 具 应 结 构 良 好 ， 要 消 除 设 备 与 物 料 接 触 面 可 能存 在 的 死 角 或 缝 隙 ； 流 道 应 为 流 线 型 ， 长 短 适 宜 ； 应 改 善 加 热 装 置 ， 提高 温 度 显 示 装 置 的 灵 敏 度 及 冷 却 系 统 的 效 率 。弯 曲 变 形 PVC型 材 弯 曲 变

14、形 是 挤 出 过 程 中 常 见 的 问 题 ， 其 原 因 有 ： 口 模 出 料不 均 匀 ； 冷 却 定 型 时 ， 物 料 冷 却 不 充 分 ， 後 收 缩 量 不 一 致 ； 设 备 与 其 他因 素 。挤 出 机 全 线 的 同 心 度 和 水 平 度 是 解 决 PVC型 材 弯 曲 变 形 的 前 提 条件 ， 因 此 ， 每 当 更 换 模 具 时 都 应 对 挤 出 机 、 口 模 、 定 型 模 、 水 箱 等 的 同心 度 和 水 平 度 进 行 校 正 。 其 中 ， 保 证 口 模 出 料 均 匀 是 解 决 PVC型 材 弯 曲的 关 键 ， 开 机 前 应

15、认 真 装 配 口 模 ， 各 部 位 间 隙 要 一 致 ， 若 开 机 时 发 现 口模 出 料 不 均 ， 应 依 据 型 坯 弯 曲 变 形 方 向 ， 对 应 调 整 口 模 温 度 ， 如 调 整 无效 ， 则 应 适 当 提 高 物 料 的 塑 化 度 。进 行 辅 助 调 整 调 节 定 型 模 的 真 空 度 和 冷 却 系 统 是 解 决 PVC型 材 变 形的 必 要 手 段 ， 应 加 大 型 材 承 受 拉 伸 应 力 一 侧 的 冷 却 水 量 ； 采 用 机 械 偏 移中 心 的 方 法 调 整 ， 即 一 边 生 产 ， 一 边 调 整 定 型 模 中 间 的

16、定 位 螺 栓 ， 依 据型 材 弯 曲 方 向 进 行 反 向 微 量 调 整 （ 采 用 该 法 时 应 慎 重 ， 且 调 整 量 不 宜 过大 ） 。 注 重 模 具 的 保 养 是 很 好 的 预 防 措 施 ， 应 密 切 关 注 模 具 的 工 作 质量 ， 根 据 实 际 情 况 随 时 对 模 具 进 行 维 护 和 保 养 。通 过 采 取 以 上 措 施 可 消 除 型 材 弯 曲 变 形 ， 确 保 挤 出 机 稳 定 、 正 常 地生 产 出 高 质 量 的 PVC型 材 。低 温 冲 击 强 度 影 响 PVC型 材 低 温 冲 击 强 度 的 因 素 有 配 方

17、、 型 材 断 面 结 构 、 模 具 、塑 化 度 、 测 试 条 件 等 。 （ 1） 配 方目 前 广 泛 选 用 CPE作 为 冲 击 改 性 剂 ， 其 中 含 氯 质 量 分 数 为 36%的 CPE对 PVC的 改 性 效 果 最 好 ， 用 量 一 般 在 8-12质 量 份 ， 结 晶 度 和 玻 璃 化 温 度均 较 低 ， 具 有 良 好 的 弹 性 及 与 PVC的 相 容 性 。 （ 2） 型 材 断 面 结 构高 质 量 的 PVC型 材 具 有 好 的 断 面 结 构 。 通 常 情 况 下 ， 小 断 面 的 结 构优 於 大 断 面 的 结 构 ， 断 面 上

18、 内 筋 的 位 置 设 置 要 适 宜 。 增 加 内 筋 厚 度 ， 在内 筋 与 壁 连 接 处 采 用 圆 弧 过 渡 ， 都 有 助 於 提 高 低 温 冲 击 强 度 。（ 3） 模 具 模 具 对 低 温 冲 击 强 度 的 影 响 主 要 体 现 在 熔 体 压 力 和 冷 却 时 的 应 力 控制 上 。 一 旦 配 方 确 定 ， 熔 体 压 力 主 要 与 口 模 有 关 。 从 口 模 出 来 的 型 材 经过 不 同 的 冷 却 方 式 ， 会 产 生 不 同 的 应 力 分 布 。 应 力 集 中 的 地 方 PVC型 材的 低 温 冲 击 强 度 就 差 。 PV

19、C型 材 受 到 急 冷 时 易 产 生 大 的 应 力 ， 因 此 定 型模 冷 却 水 流 道 布 置 非 常 关 键 ， 水 温 一 般 控 制 在 14 -16 ， 采 用 缓 冷 方式 有 利 於 提 高 PVC型 材 的 低 温 冲 击 强 度 。 保 证 模 具 的 最 佳 状 态 ， 定 期 清 理 口 模 ， 避 免 因 长 时 间 连 续 生 产 而 让杂 质 堵 塞 口 模 ， 造 成 出 料 减 少 ， 支 撑 筋 过 薄 ， 影 响 低 温 冲 击 强 度 。 定 期清 理 定 型 模 可 保 证 定 型 模 足 够 的 定 型 真 空 度 和 水 流 量 ， 以 保

20、 证 型 材 生 产过 程 中 被 充 分 冷 却 ， 减 少 缺 陷 ， 降 低 内 应 力 。 （ 4） 塑 化 度大 量 研 究 和 测 试 结 果 表 明 ， PVC型 材 低 温 冲 击 强 度 的 最 佳 值 是 在 塑化 度 为 60%-70%时 得 到 的 。 经 验 表 明 ， “ 高 温 低 转 速 ” 和 “ 低 温 高 转速 ” 能 得 到 同 样 的 塑 化 度 。 但 在 生 产 中 首 选 低 温 高 转 速 ， 因 为 低 温 时 既可 降 低 加 热 耗 电 量 ， 高 速 时 又 能 提 高 生 产 效 率 ， 并 且 双 螺 杆 挤 出 机 高 速挤 出

21、时 剪 切 作 用 很 明 显 。 （ 5） 测 试 条 件GB/T8814-2004中 对 低 温 冲 击 试 验 有 严 格 的 规 定 ， 如 型 材 长 度 、 落锤 质 量 、 锤 头 半 径 、 试 样 冷 冻 条 件 、 测 试 环 境 等 ， 为 了 使 试 验 结 果 准确 ， 要 严 格 遵 守 上 述 规 定 。 其 中 ： “ 落 锤 冲 击 在 试 样 中 心 位 置 上 ” 应 理 解 为 “ 使 落 锤 冲 击 在 试样 的 型 腔 中 心 位 置 ” ， 这 样 的 检 测 结 果 更 有 现 实 意 义 。 改 善 低 温 冲 击 性 能 的 措 施 如 下

22、：1.严 格 检 查 用 料 质 量 ， 密 切 注 意 口 模 出 料 和 真 空 口 的 物 料 状 态 ， 口模 出 料 处 应 颜 色 一 致 ， 有 一 定 光 泽 度 ， 出 料 均 匀 ， 用 手 捏 时 要 有 较 好 的弹 性 ， 主 机 真 空 口 物 料 呈 “ 豆 腐 渣 ” 状 态 ， 初 步 塑 化 时 不 能 发 光 ， 主 机电 流 、 机 头 压 力 等 参 数 应 平 稳 。2.规 范 工 艺 控 制 ， 保 证 塑 化 效 果 。 温 度 控 制 应 为 “ 盆 ” 式 工 艺 ， 从挤 出 机 一 区 到 机 头 的 加 热 温 度 变 化 应 为 “

23、盆 ” 型 ， 机 筒 三 、 四 区 温 度 稍低 ， 使 物 料 由 “ 外 热 内 冷 ” 逐 步 变 为 “ 内 外 平 衡 ” ， 保 证 物 料 受 热 均匀 。 在 配 方 不 变 的 情 况 下 ， 挤 出 工 艺 不 要 有 大 的 变 化 。笔 者 曾 经 有 过 这 样 的 经 历 ： 正 常 生 产 时 80框 外 观 光 滑 细 腻 ， 低 温 冲击 试 验 结 果 为 10个 试 样 破 损 1个 ； 在 清 理 模 具 後 再 生 产 时 ， 因 未 按 以 前工 艺 挤 出 ， 造 成 外 观 不 光 滑 ， 棱 边 有 小 波 浪 ， 低 温 冲 击 试 验

24、结 果 为 10个试 样 破 损 6个 （ 表 2） 。 这 验 证 了 配 方 不 变 时 ， “ 有 好 外 观 就 有 好 内在 ” 的 经 验 。表 2不 同 挤 出 工 艺 对 型 材 品 质 的 影 响 。 焊 角 强 度 焊 角 强 度 是 PVC型 材 焊 接 後 焊 角 承 受 外 力 的 能 力 ， 与 PVC型 材 本 身 及焊 接 工 艺 都 有 关 。 优 质 的 型 材 如 果 焊 接 不 好 ， 焊 角 强 度 也 会 不 合 格 。 （ 1） 焊 接 准 备下 料 前 应 将 PVC型 材 在 与 加 工 环 境 相 同 的 温 度 下 放 置 16h以 上 ，

25、 这 样可 防 止 低 温 的 PVC型 材 在 焊 接 受 热 条 件 下 产 生 应 力 ， 导 致 PVC型 材 开 裂 。（ 2） 切 割 要 求 要 保 证 下 料 角 度 为 90 及 其 对 称 性 。 下 料 後 ， 断 面 要 干 净 。（ 3） 焊 接 工 艺 焊 接 温 度 的 设 定 要 合 理 ， 一 般 为 240 -270 。 加 热 时 间 的 选 取 要与 加 热 温 度 协 调 统 一 ， 保 温 时 间 的 选 取 也 很 重 要 。 为 保 证 焊 角 强 度 ， 不 可 为 提 高 工 作 效 率 而 缩 短 冷 却 时 间 。 同 样 80扇 ， 在

26、 焊 接 压 力 、 焊 接 量 、 焊 接 温 度 不 变 的 情 况 下 ， 冬 季 加 热 时 间 从20s变 为 15s， 保 压 时 间 从 30s变 为 15s， 焊 角 强 度 下 降 了 近 400N（ 表3） 。 其 原 因 是 保 压 时 间 短 造 成 焊 角 没 有 完 全 冷 却 固 化 ， 焊 缝 处 受 急 冷造 成 焊 角 强 度 下 降 。表 3不 同 焊 接 工 艺 对 焊 角 强 度 的 影 响 。 （ 4） 其 他 焊 接 过 程 中 ， 焊 布 上 如 有 污 物 要 及 时 清 除 ， 及 时 更 换 焊 布 破 损 或 烧焦 的 地 方 。 机 械 清 理 沟 槽 不 宜 太 深 ， 以 防 降 低 焊 角 强 度 。 (end)