彩色共擠型材生產(chǎn)工藝的設(shè)置及常見異常的處理

前言

　 PVC塑料異型材從上個世紀(jì)八十年代真正進入中國市場，至今已有二十多年的發(fā)展歷史。隨著人們生活水平的提高，zui初從更多地側(cè)重于產(chǎn)品的使用功能，慢慢增加了對產(chǎn)品多樣化、個性化的追求，從而彩色型材應(yīng)運而生。彩色型材的生產(chǎn)分整體著色、覆膜、燙印、噴涂、共擠等方式。其中，尤以彩色共擠型材更有應(yīng)用上的優(yōu)勢。
　 彩色共擠生產(chǎn)工藝在歐洲已經(jīng)相當(dāng)成熟了，而在中國尚處于起步階段，不過發(fā)展態(tài)勢非常可觀?，F(xiàn)在國內(nèi)有一定規(guī)模的型材生產(chǎn)廠家都陸續(xù)購置了彩色共擠生產(chǎn)線；同時，市場對這類彩色產(chǎn)品的需求也呈幾何數(shù)量級的增長。
　 目前，生產(chǎn)彩色共擠型材用的共擠料一般有三種：PMMA/PVC體系、ASA/PVC體系、PVC/PVC體系。三者的區(qū)別：①PMMA/PVC具有優(yōu)良的耐候性，表面光亮度好，但是抗沖擊性不理想；②ASA/PVC具有良好的耐候性和抗沖擊性，但是材質(zhì)較軟，不耐刮擦；③PVC/PVC體系在光度和抗沖擊性能方面都比較理想，只是耐候性遠(yuǎn)遠(yuǎn)比不上另外兩種。
　 不同材質(zhì)、不同供應(yīng)商生產(chǎn)的共擠料需要的加工工藝各有差異，這種差異同其自身的配方組成、共擠機的螺桿結(jié)構(gòu)、共擠模具的結(jié)構(gòu)等有著直接的。

生產(chǎn)工藝的設(shè)置

　 國內(nèi)絕大部分廠家采用的共擠機都是普通單螺桿結(jié)構(gòu)，只有極少數(shù)廠家采用了雙螺桿結(jié)構(gòu)（這種雙螺桿機臺一般是淘汰下來的生產(chǎn)線，在塑化、供料上本身已經(jīng)存在缺陷，不在本文討論范圍）。本文主要以單螺桿結(jié)構(gòu)為例探討機臺的工藝設(shè)置。
　 如果說一臺擠出機的心臟部位是傳動減速箱，那么關(guān)鍵部位則是螺桿料筒。螺桿結(jié)構(gòu)設(shè)計的好壞，直接關(guān)系著機臺的生產(chǎn)能力和產(chǎn)品的性能。目前用作共擠的擠出機大致有Ф25、Ф30、Ф35、Ф40、Ф45等幾個系列規(guī)格，尤以Ф30、Ф35規(guī)格zui為常見。
　 影響單螺桿塑化性能的指標(biāo)主要有長徑比（L/D）和壓縮比。長徑比一般都設(shè)置為25:1或左右，這個指標(biāo)比較好保證。但是因為受設(shè)備廠家和加工能力的制約，螺桿在加工過程中，螺槽的深度、螺棱的寬度、螺紋的升角、螺距等往往很難做得那么精細(xì)到位，進而影響到了螺桿的壓縮比。在實際工作中，經(jīng)常會碰到這樣的情況：從同一廠家同時購進的同樣規(guī)格的機臺，它們的塑化能力卻存在很大的差別。出現(xiàn)這種情況多半就是因為螺桿結(jié)構(gòu)上的差異所造成的。
按照以往一些文章所說，擠出機的工藝溫度設(shè)置大致分三種：由低到高、由高到低、由高到低再高（即所謂馬鞍形）。其實，我們無法判定到底哪一種正確，哪一種欠妥。任何一個工藝都有它存在的理由，也多半經(jīng)歷過一系列的對比測試。何況工藝，或者說工藝溫度，只是影響制成品性能的其中一個因素而已。
舉一個例子：如果螺桿的壓縮比太小，塑化太差，或者螺桿磨損太嚴(yán)重，回流大，我們能做的只能是兩種可能：一是扔了這條螺桿，破舊立新。還有一個就是跳開以往經(jīng)驗或條條框框，盡可能地調(diào)整工藝或配方。比如既升高溫度保塑化，又降低溫度保顏色；或者既增加潤滑防黃變，又提升溫度耗潤滑?？傊褪遣煌５慕⒚埽缓蟛恍傅恼{(diào)解矛盾。這時候談那些條條框框太理想化了，老板關(guān)心這臺機是否還活著，品質(zhì)部門關(guān)心的是產(chǎn)品是否合格。
共擠機的工藝設(shè)置也是如此?？傊痪湓挘簺]有一成不變，一切皆有可能。在螺桿結(jié)構(gòu)合理的前提下，工藝溫度的設(shè)置建議采用這樣的方式：溫度由低至高，以保證物料壓縮、熔融、塑化形成一個連續(xù)過程，從而保證螺桿供料穩(wěn)定，減少因供料壓力波動造成制品性能或者外觀上的異常。還有一個前提是溫度必須能有效控制，溫控儀表顯示的是真實溫度。
有一點必須特別說明：共擠機料筒和模具之間的連接部位（以下稱連接體）的溫度控制非常重要，連接體溫度設(shè)置的合理與否直接關(guān)系著制成品的綜合性能（比如表面光亮度、密實度、耐剝離性、抗沖擊性等）。特別是絕大部分國產(chǎn)共擠機，連接體都比較長，而這一段的電熱圈一般功率很小，如果溫度設(shè)置過低，塑化好的物料流經(jīng)過這里時很可能再次冷卻，變成所謂的“返生料”，這種料對制品的性能有可能是致命的。一般建議，連接體的溫度比zui后一段共擠料筒的溫度高10℃左右，甚至可以超過模具溫度。
共擠機的可調(diào)工藝除了溫度之外，還有一個是螺桿轉(zhuǎn)速。雖然相比于雙螺桿機而言，單螺桿擠出機的剪切作用要小很多，但是畢竟存在。如果為了控制成本，減小共擠層的厚度，將螺桿轉(zhuǎn)速降了再降（有時候模具結(jié)構(gòu)設(shè)計不理想也只能減速生產(chǎn)），甚至物料在螺桿槽中都填不滿，這時候塑化*交給了外電熱來控制，壓縮已然談不上，剪切、摩擦更是無從談起，在這樣的條件下，能做出什么質(zhì)量的產(chǎn)品來？要知道我們需要在長度只有七、八百毫米的料筒中，將物料從固態(tài)迅速熔融，變成可流動的另一種形態(tài)，電熱圈的作用就這么神奇？反過來，如果螺桿轉(zhuǎn)速過大，熔壓固然是上來了，但是受模具流道設(shè)計的限制，絕大部分塑化好的粘流體必須在連接體或模具流道中“排隊”，甚至回流到料筒去，等候放行通過。等待的結(jié)果可能造成塑化，導(dǎo)致共擠層表面失去光澤或者霧化、顏色發(fā)生改變。

常見異常的處理

下面就共擠生產(chǎn)中常遇到的幾個問題，做一個簡單的分析，供同行參考借鑒之用。
一、 共擠面分層
分析：這種情況主要發(fā)生在PMMA/PVC共擠時，因為PMMA材料的加工溫度與PVC相差太大，比如有的PMMA料的料筒溫度需要達(dá)到210℃甚至更高，而PVC基材的溫度只有180～190℃左右，兩種材料融合在一起之后，勢必存在一個熱交換的過程，PVC冷卻PMMA，或者PMMA加熱PVC，zui后的結(jié)果是在兩種材料的界面形成應(yīng)力。這種力大到一定程度，造成分層。
事實上，這種力造成的后果遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止出現(xiàn)分層這一種現(xiàn)象，其它比如鋸口崩角、沖擊破裂、型材彎曲變形等現(xiàn)象，原因大都如此。
措施：試償更換共擠料。
一、 共擠層厚度不均，遮蓋不全
分析：出現(xiàn)這種現(xiàn)象有幾種可能：①模具粘模，或有異物卡阻模具，導(dǎo)致基材出料不平衡②模具流道分布不均，或者修理模具時使用的共擠料和后來正常生產(chǎn)使用的不同③共擠料流動性差④共擠機溫度設(shè)置過低。
措施：針對上述分析，進行改善①清理模具②修理模具流道③更換共擠料④調(diào)整工藝參數(shù)。
二、共擠層表面麻點
分析：出現(xiàn)麻點現(xiàn)象主要有以下幾個方面：①共擠料塑化不夠②熔體壓力不夠③共擠料干燥不成分或干燥后儲存過久，造成返潮。
措施：針對上述分析，進行改善①升高機臺溫度②調(diào)整工藝溫度或加大螺桿轉(zhuǎn)速③充分烘干、除濕，隨烘隨用。
三、表面劃痕、亮線、條紋
分析：原因有①析出物堵塞定型模真空口造成劃痕或亮線②模具受損，有毛刺造成劃痕③冷卻水中雜質(zhì)（細(xì)沙?；驂m埃）堵塞了定型模真空口或藏在水箱壓塊里，造成劃痕④共擠機溫度設(shè)置過低，造成條紋（一般是縱向條紋，發(fā)生橫向條紋主要是牽引過程中的假橫紋）。
措施：①及時清理析出物②修理模具③定期更換循環(huán)水，或增加過濾裝置④調(diào)整工藝參數(shù)。
四、表面起霧、發(fā)暗
分析：原因有①溫度設(shè)置過高，共擠料（特別是PVC/PVC共擠料）發(fā)生分解②共擠機磨損大，漏流、回流多。
措施：①降低工藝溫度②表面拋光。
五、共擠層露底、白線
分析：原因有①異物卡阻模具②溫度設(shè)置過低，物料流動不好③共擠機磨損大，塑化效果差。
措施：①清理模具，排除異物②提高工藝溫度③更換共擠螺桿。

總結(jié)

通過長久以來對PVC擠出（含共擠）工藝的摸索，筆者寫下了這篇文章，其中很大部分是個人觀點，難免有紕漏、偏激之處，歡迎業(yè)內(nèi)同行、專家提出不同意見，共同交流，以求進步。
發(fā)展彩色產(chǎn)品必將成為一種趨勢，只有我們琢磨透了彩色產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝，才能更輕松地迎接彩色時代的到來。