塑料擠出成型過程中存在的質量問題及解決方法

1、塑料擠出存在問題及解決方法 第一節(jié) 塑料擠出的基本原理 塑料加工業(yè)是一項綜合性很強的技術型產業(yè)。它涉及到高分子化學，高分 子物理，界面理論，塑料機械，塑料加工模具， 配方設計原理及工藝控制等方面。 擠出理論主要研究塑料在擠出機內的運動情況與變化規(guī)律。 擠出機中塑料在一定 外力作用下， 于不同溫度范圍內出現(xiàn)的高聚物的三種物理狀態(tài)， 與螺桿結構， 塑 料性能，加工條件之間的關系。 從而進行合理工藝控制。 以達到提高塑料制品產 量與質量的目的。塑料高分子材料，在恒定的壓力下受熱時， 于不同溫度范圍內， 出現(xiàn)玻璃態(tài)， 高彈態(tài)， 粘流態(tài)三種物理狀態(tài)。 一般塑料的成型溫度在粘流溫度以 上。 第二節(jié) 聚烯烴

2、管道擠出成型工藝控制 擠出成型工藝的控制參數(shù)包括成型溫度，擠出機工作壓力，螺桿轉速，擠 出速度和牽引速度，加料速度，冷卻定型等。 1原材料的預處理 聚烯烴是非吸水性材料，通常水分含量很低，可以滿足擠出的需要，但當 聚烯烴含吸水性顏料，如炭黑時，對濕度敏感。另外，在使用回料及填充料時， 含水量會增大。水分不但導致管材內外表面粗糙， 而且可能導致熔體中出現(xiàn)氣泡。 通常應對原料進行預處理。 一般采用干燥處理， 也可加相應的具有除濕功能的助 劑。如消泡劑等。PE的干溫度一般在60-90度。在此溫度下，產量可提高10%-25% 2溫度控制 擠出成型溫度是促使成型物料塑化和塑料熔體流動的必要條件。對物料的

3、 塑化及制品的質量和產量有著十分重要的影響。 塑料擠出理論溫度窗口是在粘 流溫度和降解溫度之間。對于聚烯烴來說溫度范圍較寬。通常在熔點以上， 280 度以下均可加工。 要正確控制擠出成型溫度， 必先了解被加工物料的承溫限度與 其物理性能的相互關系。 找出其特點和規(guī)律， 才能選擇一個較佳的溫度范圍進行 擠出成型。因此，在各段溫度設定應考慮以下幾個方面： 一是聚合物本身的性能， 如熔點，分子量大小和分布，熔體指數(shù)等。其次考慮設備的性能。有的設備，進 料段的溫度對主機電流的影響很大。 再次，通過觀察管模頭擠出管坯表面是否光 滑。有無氣泡等現(xiàn)象來判斷。 擠出溫度包括加熱器的設定溫度和熔體溫度。加熱溫度

4、是指外加熱器所提 供的溫度。熔體溫度是指螺桿前段與機頭連接間物料的溫度。 機筒溫度分布，從喂料區(qū)到模頭可能是平坦分布，遞增分布，遞減分布及 混合分布。主要取決于材料物點和擠出機的結構。 機頭設置溫度，為了獲得較好的外觀及力學性能，以及減小熔體出口膨脹， 一般控制機身溫度較低， 機頭溫度較高。 機頭溫度偏高， 可使物料順利進入模具， 但擠出物的形狀穩(wěn)定性差，收縮率增加。機頭溫度低，則物料塑料不良，熔體粘 度大，機頭壓力上升。雖然這樣會使制品太得較密實，后收縮率小，產品形狀穩(wěn) 定性好，但是加工較困難，離模膨脹較大，產品表面粗糙。還會導致擠出機背壓 增加，設備負荷大，功率消耗也隨之增加。 口模設置溫

5、度，口模和芯模的溫度對管子表面光潔度有影響，在一定的范 圍內，口模與芯模溫度高，管子表面光潔度高。通常來講，口模出口的溫度不應 超過 220 度，機頭入口的熔體溫度為 200 度，機頭入口和出口熔體溫差不應超過 20 度。因為熔體與金屬間較高的溫度差將導致鯊魚皮現(xiàn)象。過高的熔體溫度導 致口模積料。但具體要根據(jù)實際情況決定。 熔體溫度是指在螺桿未端測得的熔體實際溫度，因而是因變量。主要決定 于螺桿轉速和機筒設置溫度。聚乙烯管材擠出的熔體溫度上限一般規(guī)定為 230 度。一般控制在 200 度左右為佳。聚丙烯管材擠出的熔體溫度上限一般為 240 度。熔體溫度不宜過高。 一般考慮物料的降解， 同時溫度

6、過高也會使管材定型困 難。 3壓力控制 擠出過程中最重要的壓力參數(shù)是熔體壓力， 即機頭壓力， 一般來講， 增加熔體壓 力，將降低擠出機產量，而使制品密實度增加，有利于提高制品質量。但壓力過 大，會帶來安全問題。熔體壓力大小與原料性能，螺桿結構，螺桿轉速，工藝溫 度，過濾網的目數(shù)，多孔板等因素有關。熔體壓力通常控制在10-30MPa之間。 4真空定型 真空定型主要控制真空度和冷卻速度兩個參數(shù)。 通常在滿足管材外觀質量的前提 下，真空度應盡可能低，這樣管材內應力小，產品在存放過程中變形小。 5冷卻 聚乙烯管材擠出成型中冷卻水溫要求一般較低，通常在 20 度以下，在生產 PPR 管材時，第一段溫度可

7、以稍高，后段較低，從而形成溫度梯度。調節(jié)冷卻水流量 也是相當重要的。流量過大，管材表面粗糙，產生斑點凹坑。流量過小，管材表 面產生亮斑易拉斷，如分布不均勻，管材壁厚不均，或橢圓。 6螺桿轉速與擠出速度 螺桿轉速是控制擠出速率， 產量和制品質量的重工參數(shù)。 單螺桿擠出機的轉速增 加，產量提高。剪切速率增加，熔體表觀粘度下降。有利于物料的均化。同時由 于塑化良好，使分子間的作用力增大，機械強度提高。但螺桿轉速過高，電機負 載過大，熔體壓力過高，剪切速率過高，離模澎脹加大，表面變壞，且擠出量不 穩(wěn)。 7牽引速度 牽引速度直接影響產品壁厚，尺寸公差，性能及外觀，牽引速度比須穩(wěn)定，且牽 引速度與管材擠出

8、速度相匹配。 牽引速度與擠出線速度的比值反映出制品可能發(fā) 生的取向程度，該比值稱為拉伸比，其數(shù)值必須等于或大于 1. 牽引速度增加， 冷卻定型的溫度條件不變時， 牽引速度快， 則制品在定徑套， 冷卻水槽中停留的 時間也就比較短， 經過冷卻定型后的制品內部還會殘余較多熱量， 這些熱量會使 制品在牽引過程中已經形成的取向結構發(fā)生解取向，從而引起制品取向程度降 低。牽引速度越快，管材壁厚越薄，冷卻后的制品其長度方向的收縮率也越大。 牽引速度越慢， 管材壁厚越厚， 越容易導致口模與定徑套之間積料。 破壞正常擠 出生產。因此，擠出成型中擠出速度與牽引速度必須很好控制。 8管材的在線質量控制與后處理 聚烯

9、烴屬結晶聚合物， 剛下線管材的性能與管材制品交付使用時的尺寸和性能時 有差距的。主要原因有，一，聚烯烴熔體冷卻過程中要發(fā)生結晶作用，結晶度及 晶型與溫度及熱歷史， 放置的時間有關。 第二，剛下線管材的溫度通常高于常溫。 第三，剛下線的管材內應力較大。 為了達到性能及尺寸的穩(wěn)定性， 一般的聚乙烯 管材應下線放置 24小時，聚丙烯管材需放置 48 小時后，可依照相應的標準進行 性能測試。 第三節(jié) 聚烯烴管材生產中常見問題與處理 聚烯烴熔體具有粘彈性。 在加工中常出現(xiàn)兩種現(xiàn)象， 即離模澎脹和熔體破裂。 此，不詳細列解。下面列出管材生產中常見的異常情況及產生原因和處理方法。 異常情況 產生原因 推薦解

10、決方法 表面暗淡無光 1原料水分 2熔體溫度不合適 3擠出機擠出的熔融物料不均勻 4定徑套過短？ 5口模成型段過短 ？ 1原料預處理？ 2調整溫度？ 3增加背壓，用較細的過濾網，設計適宜的螺桿結構？ 4加長定徑套？ 5加長口模成型段。？ 表面斑點 ？ 1 原料中有水分？ 2 水槽中的管子上有氣泡 ？ 1 干燥原料？ 2 消除氣泡。調整工藝溫度。？ 外表面呈現(xiàn)光亮透明的塊狀（俗稱眼晴） ？ 1 機頭溫度過高？ 2 冷卻水太小或不足，或不均勻 ？ 1 降低機頭溫度？ 2 冷卻水開大或清理定徑套？ 管材光滑外表面規(guī)則的斑紋 管材趨向粘附定徑套 加大冷卻水流量清理水路 或降速？ 管材外表面深的波紋 定

11、徑套口模沒對中 對中，保持定徑箱與口模在同一軸 線？ 內表面粗糙 ？ 1 原料潮濕？ 2 芯模溫度低？ 3 口模與芯模間隙過大。？ 4 口模定型段太短 ？ 1 原料烘干，或預處理？ 2 提高溫度或延長保溫時間？ 3 換芯模？ 4 換定型段較長的口模？ 管內壁波紋狀 ？ 1 擠出機產量變化，下料不穩(wěn)？ 2 牽引打滑？ 3 管材冷卻不均 ？ 1 降低螺桿喂料區(qū)溫度。？ 2 調節(jié)牽引氣壓。？ 3 調節(jié)水路？ 管內壁有凹坑 ？ 1 原料水分大？ 2 填充料分散性差未塑化，雜質 ？ 1 原料預熱干燥？ 2 換料，調節(jié)溫度，清潔原料？ 管內壁有焦粒 ？ 1 擠出機機頭與口模內壁不干凈？ 2 局部溫度過高？

12、 3 口模積料嚴重 ？ 1 清模？ 2 檢查熱電偶是否正常。？ 3 清模，適當降低口模溫度？ 外徑或壁厚隨時變化 ？ 1 擠出速度變化？ 2 牽引速度發(fā)生變化或打滑？ 3 下料不穩(wěn)（回料粒徑不均）？ 4 熔體的不穩(wěn)定性？ 5 冷卻不均 ？ 1 檢查牽引機？ 2 適當提高壓力？ 3 原料過篩或造粒？ 4 提高料溫，降低線速度，增加?？陂g隙？ 5 清理水路？ 管材壁厚不均 ？ 1 口模沒對中？ 2 口模溫度不均？ 3 牽引機，定徑套，口模沒對中？ 4 定徑套與口模距離太遠 ？ 1 調節(jié)口模同心？ 2 調節(jié)溫度？ 3 保持在同一軸線上？ 4 拉近距離？ 熔接縫不良 ？ 1 口模成型段太短？ 2 熔融溫度低？ 3 模頭中塑料分散？ 4 機頭機結構不合理 ？ 1 使用較長的口模成型段？ 2 提高料溫？ 3 清理模頭？ 4 更換或改造？ 管材過早損壞穿孔 ？ 1 水泡？ 2 氣泡？ 3 雜質？ 4 顏料或填充料分散不良 ？ 1 干燥原料？ 2 除濕或降低溫度？ 3 清潔原料或用過濾網？ 4 調節(jié)溫度或更換原料？ 管材過早損壞脆性破壞 ？ 1 料溫低？ 2 溫度過高，原料分解 ？ 1 提高料溫？ 2 清理模具，降低溫度？ 管材開裂