通過PVC門窗異型材的擠出成型工藝系列介紹（一）的了解，我們隊PVC門窗異型材有了基礎的了解，那現在就讓怡美小編帶你更深入的了解關于PVC門窗異型材吧。
門窗塑膠異型材擠出成型的工藝參數
優質的原料及助劑、科學合理的配方、良好的擠出生產設備、模具的先進設計與精確加工、型材剖面系統優秀的設計與工藝性等是生產高質量PVC門窗異型材的"基礎"；而生產操作是否正確，則是最后決定型材質量的關鍵。衡量生產操作是否正確，除了操作程序、注意事項要符合工藝要求以外，各個操作程序中所控制的"度"（或程度）就靠許多工藝參數來決定。工藝文件上規定的工藝參數在一定范圍內起指導作用。是需要在實際操作中依據理論原理結合操作者的經驗和對 "基礎"的了解，經過不斷實踐摸索和總結才能制定。各個工藝參數的具體數值也并非一成不變，往往需要根據不同的變化了的情況在一定范圍內調整。這些工藝參數主要有：成型溫度、螺桿轉速、擠出壓力、擠出速度和牽引速度、冷卻定型、輸料速度、功率比例、排氣真空度、牽引機履帶夾持力等。下面以錐形雙螺桿擠出機組成的生產線為依據，對各工藝參數分別敘述：
?。?span style="font-family:'Times New Roman';">1）成型溫度
如上所述，要把固體顆粒的粉狀模塑料變成有一定剖面形狀的硬PVC型材需要加熱升溫，使之由80℃以下的固體顆粒的"玻璃態"，經過升溫至160℃以下變為柔軟的富有彈性的"高彈態"。之后繼續加溫至220℃以下成為塑化了的液狀熔融體，稱為"粘流態"。再從模頭以型材剖面形狀擠出并立即冷卻變硬定形。從玻璃態經高彈態到粘流態這一變化過程，是在擠出機的料筒和錐形雙螺桿中完成的。料筒外面分四段包圍著四組電加熱圈；每組加熱圈與料筒之間還纏繞著螺旋形內通循環冷卻油的銅管，冷卻油由外部的油泵、冷卻管系統獨立供應。這樣，既可加熱升溫也可冷卻降溫。由傳感器、溫控表按預先設定的溫度工作，以達到自動控制溫度的目的。塑料加熱升溫除靠料筒外的電加熱圈提供熱量外，塑料與料筒和螺桿之間、塑料內部分子之間的摩擦、剪切運動也會發生熱量。料筒的四組加熱圈從加料口起依次分為1、2、3、4個加熱區，在2、3區之間有一個排氣口，上方有玻璃蓋，可以觀察塑料塑化情況。排氣口側有管子通真空表、過濾器及真空泵，從塑料中分解析出的氣體和水蒸汽由排氣口經管子、過濾器被真空泵抽吸出去，真空表用以指示抽吸力度。螺桿上的排氣段正處于排氣口的位置。加熱1、2區則分別處于螺桿的加料段和塑化壓縮段。螺桿上的均化段和擠出段（總稱為計量段）處于料筒加熱的3、4區。從料筒和螺桿端擠出的塑料剖面呈"∞"形并且塑化良好。把"∞"形的剖面形狀塑料變成所需的型材剖面形狀，是經由過渡段先將"∞"形變成圓形，經過圓形多孔板擴散，成型材輪廓，再經模頭分流、成形、穩壓定型逐漸完成的。為了保持塑料溫度不致影響其流動成形，必須在過渡段、進入模頭前由多孔板整流、均壓再經擴散段、分流段、成型、穩壓段，并在這些段的外部加裝電加熱圈或加熱板。以使塑料從模頭擠出時各處流速均勻、溫度大體一致。因此控制加熱、檢測溫度的加熱圈、加熱板和溫度傳感器在一臺擠出機及其模頭上分別達到8~10個。
國外的研究證明：硬PVC異型材最優的塑化溫度是在180℃~190℃之間，低于或高于這個溫度區間成型的制品，其物理機械性能和化學性能都將降低為此，對上述各區、各處的溫度控制提出如下數據建議：
料筒1區： 160℃~175℃
料筒2區： 170℃~185℃
料筒3區： 160℃~175℃
料筒4區： 175℃~185℃
模具過渡段： 165℃~170℃
模頭分流段： 175℃~180℃
模頭上部： 180℃~195℃
模頭下部： 185℃~200℃
模頭兩側： 180℃~195℃（有的模頭可以無側部檢測點）
說明：
a、上述工藝參數供用國產擠出機及模具的廠家參考，選用上述數據還應考慮設備性能、模具設計、制造等具體情況；
b、主原料PVC最好用SG-5型，其次為SG-4型。
c、模塑料配方中的穩定劑如為有機錫或者cd-Ba鎘-鋇穩定劑，宜選用上列數據中偏低的數值；如為鉛鹽穩定劑宜選用偏高的數值。
d、如擠出機為平行雙螺桿擠出機，宜選用上述數據中間或中間偏低的數值。
e、上列的溫度數值只是溫度控制表上指示的溫度數值，它們是溫度傳感器附近金屬體的溫度，與塑料中心部位和螺桿上的溫度是有所區別的，一般說來塑料的溫度略低一些。但在料筒3區、4區處由于錐形雙螺桿與料筒的空間越來越小，塑料分子之間擠壓、摩擦加劇，產生熱量加大，溫度有可能升高。這時螺桿芯部中裝的熱管會自動將熱量傳到螺桿1、2區以防止3、4區溫度過高。同時溫控器也會自動打開通往3、4區的冷卻油管的電動閥門，讓冷卻油循環流動，帶走熱量，使溫度降到規定數值。
f、判斷型材成型溫度是否正確的方法。判斷型材成型溫度是否正確的最可靠方法是按照技術標準GB8814-98對型材成品進行檢測，如果各項數值都是規定數值的最佳值，便可以確認該型材的成型溫是正確的；如果是在合格指標范圍內，則只是基本正確；如果有一項或幾項超出規定范圍，則可能是在成型溫度上或其它問題上有不正確的地方。但是這種判斷時間滯后，所以在生產現場憑經驗也可以初步判斷溫度是否合適：如果成型溫度合適，從模頭擠出的型坯內外表面光亮細膩、顏色均勻、呈瓷白色，各剖面出料速度均勻一致，當用銅鏟刀從?？阽P斷，型坯繼續擠出40～60mm之間時，如果不用手托住，型材會因重量自然下垂（未人工牽引前）；擠出機扭矩表指示在45%～65%之間，其它儀表指示符合工藝規定，則塑化良好。如果成型溫度過高，型坯顏色就會微微泛黃；型坯內腔表面會產生微氣泡，用手指撫摩有凹凸感、不光滑，內腔中的筋、肋明顯彎曲；用銅鏟刀在?？诳焖夔P斷型坯后，擠出長度不到40mm時，溫度偏高就會因型坯太柔軟而下垂，扭矩表指示也會下降到30%以下；溫度過低，型坯外觀顏色雖白，但表面發暗而不光亮，用銅鏟刀從模口鏟斷型坯，其斷口粗糙，型坯擠出長度超過60mm以上才開始因自重而彎曲下垂，扭矩表指示會達到75%～80%甚至更多。螺桿和料筒溫度應大體一致，不能相差太多，以免塑化、出料不均勻，在鏟斷型坯后觀察：如果型坯中心部分出料快，就會產生斷口向外擴大現象，說明螺桿溫度比料筒高；如果斷口向內收縮，則相反，料筒溫度偏低。
g、對不同廠家生產的擠出機，在溫度設定上要注意區別對待。使用進口擠出機和進口模具時，溫度的設定往往比國產擠出機低一些，因其設計制造質量上較好，精度高、間隙小，物料產生剪切內熱較多。
?。?span style="font-family:'Times New Roman';">2）螺桿轉速
螺桿轉速是根據型材的大小、形狀、單位長度重（kg/m）、冷卻定型臺、冷卻定型模和牽引機的能力綜合考慮決定的。在冷卻定型臺、冷卻定型模及牽引機的能力得到充分利用的原則下，擠出機的螺桿轉速應盡量大一些，以提高生產率。通常擠出機的螺桿轉速大都在10~35轉/分的范圍內調節。螺桿轉速大的好處是使塑料受到較強的剪切作用而有利于塑料的塑化、均化，從而提高塑料制品的機械性能（如抗拉強度、抗沖擊強度等）。但是螺桿轉速也不能過高，過高會使塑料受到過強的剪切作用而使溫度"跑高"，型坯會產生過大的離模膨脹而使表面質量下降；此外，料筒內塑料流動時產生過多的漏流量和逆流；增加了擠出機電力消耗，加快螺桿磨損而擠出量并不能得到明顯提高。另一方面螺桿轉速過低也是不好的。過低的轉速度造成生產率過低，塑料得不到充分的塑化和均化，型材質量會下降。轉速低，塑料在料筒及模頭中停留的時間加長，會使塑料中的穩定劑、抗沖劑等被分解、消耗的量增加，不利于型材生產后的使用壽命。一般情況下20~25轉/分的轉速是可行的。螺桿轉速選定后須保持穩定，否則會造成塑料擠出量不均勻，型材的壁厚、形狀都不穩定。
（3）擠出壓力
模塑料在擠出機中一面被加熱熔融，一面被旋轉著的螺桿推動擠壓流向模頭并從?？诒粩D壓出來，說明塑料內是產生著壓力的。否則就克服不了料筒、螺桿、過渡段、多孔板、模頭等的重重阻礙和塑料分子間的摩擦。各種擠出機的大小和螺桿、料筒的設計結構決定了擠出機有各種不同的工作性能和特點，各自在不同塑料溫度和螺桿轉速的條件下會產生不同的工作壓力。不同型材剖面有不同的模頭，各自有各自流道形狀、長度和塑料流過時產生的阻力和壓力的變化。當擠出機與模頭結合在一起時，一定的螺桿轉速就會在模頭內產生相對應的壓力把型坯擠出，這個壓力是隨螺桿轉速的變化而變化的。但壓力的大小要適當。壓力越高，型坯被擠出?？跁r產生的膨脹發胖現象越明顯，塑料容易過熱，有時還會因塑料回流從排氣口處"冒料"，壓力過低，型材材質會不密實。兩種情況都不利于型材的質量，會使其機械性能尤其是抗沖擊和抗拉強度下降。通常，壓力數值在過渡段測量，大致在15.5~27.5Mpa之間調節和選擇。調節壓力的方法是變動螺桿轉速。
?。?span style="font-family:'Times New Roman';">4）牽引速度與擠出速度
牽引速度是指履帶牽引機夾持型材后拉動型材運動的速度，單位為m/分。擠出速度是指每分鐘從擠出機模頭中擠出型坯的長度，單位也是m/分，也可換算成單位時間內從擠出機和模頭中擠出的塑料重量、單位為g/分或kg/時，具體數值按型材的單長重量（g/m或kg/m）每分鐘（或小時）擠出的長度而定。兩者之間的關系為：V1/V2=1.01~1.10其中：V1--牽引速度；V2--擠出速度。簡單地說：牽引速度必須略大于擠出速度，但不能大得太多。如牽引速度小于擠出速度，會因型坯擠出后不能及時被牽引進入冷卻定型模，在第一節定型套入口處發生堆積（俗稱"堵料"），使生產無法正常進行；理論上牽引速度等于擠出速度時生產可以連續運轉，實際上兩者完全相等，只能在短暫時間中發生，因為螺桿和履帶的轉速、塑料的溫度、壓力都在一定范圍內波動，使兩者不能長時間完全相等，再加上型坯的離模膨脹，很難避免發生"堵料"，生產也就難以不停地連續進行。但是牽引速度比擠出速度又不能大得太多。因為從?？跀D出的型坯是處在180℃以上的粘流態物質，進入冷卻定型模要變成50℃~60℃的硬質型材再進入牽引機，在冷卻定型模中型坯降溫時必然要經過160℃→80℃這個區間，在此區間型坯從粘流態要轉為高彈態，此時在牽引拉力的作用下型坯內部會產生拉伸應力將型材拉長。過大的牽引速會使型材產生過高的拉伸應力，當型材冷到80℃以下成為玻璃態的固體時，就會因內部拉伸應力過大使長度方向的收縮率加大。不但如此，型材被拉長后，還會使型材壁變薄、超差，對其機械性能也產生不利影響（主要是軸向抗拉強度有所增加（而抗沖擊性能、抗變性能和徑向抗拉強度降低）。如螺桿轉速提高，擠出速度和擠出量增加，牽引速度就必須隨之加快，以保持兩者的比例（1.01~1.10）此外，牽引速度、擠出速度也和型材大小（單重g/m）、擠出機最大擠出量（kg/h）有關。在冷卻定型模能力和擠出機擠出量范圍之內，大型材的牽引速度要小一些，小型材的牽引速度可大一些。牽引機牽引速度調節必須是無級調節，還要能長時間保持穩定，只有這樣型材的質量和尺寸才能穩定。
目前國內多數廠家用國產擠出生產線設備生產框、扇類主型材時，牽引速度大多在1.2~2.8m/分之間，型材單重在800~1200g/m上下，擠出機最大擠出量一般只能達到250 kg/h；而進口同規格的擠出機可達300~400 kg/h,牽引速度可達4m/分以上，但多數廠家使用實際只在2.5~3.5m/分之間。
（5）冷卻定型
型坯的冷卻和定型是同時進行和完成的。但首先是定型，使型坯用真空吸附的原理貼在定型套內腔表面，型坯上的熱量才能傳遞給定型套被吸收帶走，型坯溫度下降，材質逐漸變硬，外形便被固定下來。
定型的工藝參數主要是反映定型套內吸附型坯能力的真空度，可從定型臺上的真空表指示出來。第一節冷卻定型套正常工作時的真空度應在-0.065~-0.085Mpa之間（相當于495mmHg~650mmHg的汞柱高）。型材壁厚和剖面形狀復雜程度不同，真空度也應有區別。薄壁型材（≤1.5mm）比厚壁型材所需的真空度要小一些。調節真空度的方法是：適當打開或關小接在定型套上的真空開關，控制它吸入空氣的多少，真空度便會下降或上升。當型材壁厚在2.0~2.6mm、型材剖面形狀復雜或不對稱時較好的真空度為-0.08mpa左右，真空度太高，吸附力過大，對型材定型沒有必要，而且還使牽引機負荷太大，有時會使造成牽引速度不均勻而產生"堵料"。真空度不能過小，如低于-0.05mpa，則有可能使型材不能完全被吸附在定型套內腔表面上，不能保證型材外形尺寸符合圖紙要求。如果經過多次調節，即使關閉定型套所有通大氣的開關仍不能達到所需真空度，可以在注意不發生"堵料"的情況下，適當降低螺桿轉速和牽引速度，待真空度達到使型材完全貼合定型套、真空度提高、外形合格后再慢慢提高牽引速度和螺桿轉速以達到工藝要求的速度和真空度。當冷卻定型套有2節以上時，第二節以后的各節定型套的真空度要求并不一定要和第一節的真空度一樣高，可以依次略低一些，當第一節為-0.085mpa時，最末一節可以低至-0.055mpa，但不宜低到-0.04mpa以下。
冷卻的工藝參數主要是冷卻水的溫度和供水壓力。應將水溫控制在10℃~18℃之間，水壓在4~6pa之間。理想的水溫是12℃~15℃。水溫過高或水壓不足，不能及時冷卻，會使型材變形、彎曲、成型困難；在水溫超過28℃時是難以成型連續生產的。水溫在20℃~25℃時須降低螺桿轉速和牽引速度以延長冷卻時間。水溫過低，會使型材脆化，產生過大的內應力，型材抗沖擊性能下降。實際生產中保持恒定水溫是很困難的，水溫波動與供水系統的狀況有密切關系。為了節水應使用循環水冷卻。在循環水系統中應設有冷卻塔（供冬天使用）和冷水機（供夏天使用）。此外，水的硬度不宜過大，最好在8~10dH范圍，以免使設備和冷卻定型套過快地結垢而頻繁地分解除垢，還應經過濾再使用以免堵塞。
?。?span style="font-family:'Times New Roman';">6）輸料速度和排氣真空度
輸料速度前面已作了基本敘述。應該指出的是，輸料螺桿的轉速與擠出機螺桿轉速的匹配，要按實際情況靈活選擇。原料是粉狀模塑料，或是粉碎回收的顆料、還是粉料中摻有顆粒料，它們的匹配轉速比例是有區別的。從排氣口中觀察螺桿的螺槽中的物料填充螺槽和塑化情況，塑料應基本填滿螺桿，沒有粉料。如果有大的間隙或螺槽沒有填滿，說明輸料量不足；應增加輸料螺桿轉速以增加供料。否則，開動排氣真空泵時，真空泵就會將空氣從進料口經螺桿上的螺槽、排氣口及管子吸入過濾器，真空表指示的真空度很低或不指示，因為螺槽沒有被物料填滿，有空隙可以通過空氣。流動的空氣還會將沒有塑化的粉料，顆粒料從排氣口吸出進入過濾器，很快將過濾器灌滿、堵死，使排氣無法進行，型材擠出也無法正常進行。如果輸料螺桿轉速過快，與擠出機螺桿轉速比過大，雖然不會發生物料被吸入過濾器的情況，但因供料多，擠出壓力高，塑料回流現象加重，多余的塑料就會從排氣口被擠出"冒料"。輸料螺桿的轉速與擠出機螺桿轉速應該以多大比例運行，主要依據不同擠出生產線設備狀況、原料狀況、擠出壓力等，由操作者的經驗判斷決定。
至于排氣真空度，在實際操作中控制在-0.04~0.08mpa即可。真空太高，吸力太大，有可能增加吸出塑料小顆粒，加快過濾器的堵塞。真空度太低，吸力不足，塑料分解析出的氣體和蒸發的水蒸汽排得不徹底，殘留在型材壁中的微氣泡增多，不利于型材的機械性能，會降低質量。調節排氣真空度的方法是：適當打開排氣口旁一根小管子上的開關，使排氣口通大氣，排氣泵吸入一定量的空氣，真空度便會降低；適當關小此開關，外部空氣被吸入的少了，真空度就會提高。如果完全關閉此開關真空度仍然低于-0.04mpa，則可能是真空系統中某處有漏氣，應當檢查、排除故障。最有可能漏氣的地方是排氣口觀察窗蓋沒蓋嚴實；還有可能是過濾器清理內部濾網堵塞的廢料后，過濾器外殼的蓋子沒蓋好，漏氣。這兩處發生不密封的情況多一些。
?。?span style="font-family:'Times New Roman';">7）牽引機履帶夾持力
牽引機要將模頭擠出的型坯從冷卻定型模中拽出來，旋轉著的上下履帶必須將型材夾緊才能克服型坯在冷卻定型模中的摩擦阻力而不打滑，否則會因打滑使牽引速度減慢而產生"堵料"。但又不能夾得太緊，以致將型材夾變形成為不合格品。因此，如果型材剖面的高度尺寸比進入牽引機前小，超過規定公差，應減小履帶夾緊力。上履帶是裝在兩個搖臂上的，搖臂又連接著氣壓作動筒，氣壓作動筒可以通過氣體壓力調節閥將搖臂及履帶向下拉，使上履帶向下將型材壓緊在下履帶上，上、下履傳動系統均速轉動，上、下履帶無級變速，只要夾持住不打滑，履帶運動速度就是型材被牽引速度。觀察氣體調壓閥門后的壓力表，就知道可以增加或減少上、下履帶的夾持力。當型材剖面和壁厚較大時，調節后的氣壓可大一些，夾緊力也隨之加大；當型材剖面較小、壁厚較薄時，夾緊力就不能太大，以防型材變形，這時應將氣壓調小。由于上履帶本身就有相當的重量，可以將型材壓在下履帶上產生一定的夾緊力，對于剖面小、壁厚簿的型材只需很小一點氣壓就足夠了。不同生產廠生產的牽引機結構不同，但大同小異者居多，履帶夾持力所需氣壓的具體數值，按各廠生產的設備情況，由操作者結合該牽引機在使用中的情況進行調試，一般在0.3~2.5之間調整。
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怡美小編小廖
2014-12-19
