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共擠塑料異型材的彩色工藝控制
點擊次數(shù)：1034 發(fā)布時間：2010-7-5
PMMA與ASA雙色共擠塑料異型材的工藝比單色塑料異型材工藝復(fù)雜，涉及面廣，其中需要重點控制的是共擠機工藝溫度，機頭壓力以及共擠機擠出速度與主機擠出、牽引速度的匹配與協(xié)調(diào)。兩種聚合物材料之間的黏度和流速不同，單流道與匯合流道中流動物料的速度分布曲線是不同的。當兩種熔融物匯入同*道中時，其黏度必將對共擠界面流動性產(chǎn)生很大影響。因共擠料與基料熔體黏度差異大，兩種黏度不同的聚合物熔體在復(fù)合流道中流動時，黏度較低的聚合物熔體總有把黏度較高的聚合物熔體包覆在中間的趨勢，低黏度熔體總是向高剪切區(qū)流動，會在共擠出界面上產(chǎn)生不穩(wěn)定流動；表面共擠型材的共擠方式是在生產(chǎn)單色型材的模具的基礎(chǔ)上，增加共擠流道，在單色型材的表面覆合一層只有0.2~0.3毫米厚度的彩色共擠料，僅是基料厚度的8.69％～13.6％左右。兩種不同厚度料層的流動屬于不對稱流動，隨其體積流量增大，壓力損失減少，高黏度熔體被低黏度熔體所包圍并隨黏度比的增大而加快；在不對稱的流動中，兩個熔體除共有流動界面外，另一界面均與模具壁接觸、摩擦。界面的流動狀態(tài)不僅與熔體黏度、壓力損失及流率有關(guān)，還與機頭流道的長徑比有關(guān)。長徑比越大，高黏度熔體被低黏度熔體包圍的速度和范圍越大。兩種不同黏度的聚合物在口模內(nèi)的流動差異，則會影響共擠層厚度與兩相界面之間的黏接強度。
鑒于不同聚合物熔體黏度不同，流動性是可以通過溫度和壓力調(diào)整的。要想獲得理想的共擠出制品，就要合理設(shè)定與控制擠出主機與共擠機的工藝溫度、給料與擠出速度，并通過對共擠料流道進行合理設(shè)計，使高黏度熔體所受到的壓力盡可能大一些，使共擠料和基料在不同溫度和壓力作用及塑化良好的前提下，熔體黏度及流動速率相互匹配，基本一致，從而利于控制好共擠層厚度，提高共擠制品界面黏接強度。使用相對分子質(zhì)量分布窄的聚合物，可以通過增加口模間隙和提高溫度消除界面的不穩(wěn)定性。使用相對分子質(zhì)量分布寬的聚合物時，減少界面不穩(wěn)定性的惟一方法就是增加共擠層的厚度，改變層比或者更換共擠料。
值得一提的是，由于模具的工藝溫度是由PVC主料的工藝溫度決定的，而幾種不同共擠料的加工溫度與PVC主料的加工溫度差別較大，因此對共擠機料筒*區(qū)加熱溫度的控制顯得十分重要。若溫度過高，容易引起模具進料口處物料發(fā)生粘模進而糊料；溫度太低，則會導(dǎo)致出料不均勻，流動性差，與主料不易包覆等缺陷。對于大型材，在共擠機與模具連接的連接件上添加加熱溫度控制裝置，會有利于提高共擠型材質(zhì)量，降低開機廢品率。
共擠層厚度是雙色共擠型材需要控制的關(guān)鍵。應(yīng)在主機各段設(shè)定溫度、加料、擠出、牽引速度基本確定以后，采用共擠機擠出速度調(diào)解，從而使共擠機擠出速度與主機擠出、牽引速度相互匹配。反之共擠機速度過快，會造成共擠機機頭壓力大，共擠層偏厚，亦出現(xiàn)翹曲現(xiàn)象，達不到制品的技術(shù)要求，且導(dǎo)致成本升高；共擠機出料速度過慢，共擠層偏薄，亦出現(xiàn)色差與暗紋，并因共擠料在機內(nèi)高溫區(qū)域停留時間過長，可能導(dǎo)致糊料。
除兩種聚合物流速不同、影響共擠層厚度與兩項界面的粘結(jié)強度外，共擠層外觀局部質(zhì)量缺陷往往直接受基料擠出應(yīng)力的制約與影響。由于塑料異型材截面物料分布差異較大，基料出料不均，尤其是型材兩個面銜接或外壁與內(nèi)筋交叉部分的物料流速差異，不僅影響其本身的成型，還會影響共擠層的成型。一般情況下，共擠層表面大部分布局質(zhì)量缺陷往往都是由基料共擠界面的質(zhì)量缺陷所引起的，僅是隨共擠料流速不同，表現(xiàn)形式有所不同。當共擠料流速大于基料流速時，共擠料則會適當彌補基料共擠局部界面出現(xiàn)的塌角、收縮痕、暗痕等缺陷，另行表現(xiàn)為局部增厚或亮帶；當共擠料流速等同或小于基料流速時，基料共擠界面出現(xiàn)不平整、塌角、收縮痕、暗帶等外觀缺陷，共擠層表面也會相應(yīng)出現(xiàn)同樣外觀質(zhì)量缺陷或局部減薄，即使基料共擠界面輕微變化，共擠表觀則更加明顯，并隨共擠層的厚度增加而加重。因此在模具調(diào)試階段，可以先只開主機，修正模具至基料各截面出料一致，使所需物料與擠出機所供物料基本平衡，減少或削弱型材界面結(jié)構(gòu)應(yīng)力或溫度應(yīng)力，外觀成型良好，再調(diào)試共擠料的擠出。實踐證明：彩色共擠型材比單色型材模具調(diào)試質(zhì)量要求更高，難度更大。
雙色共擠塑料異型材在生產(chǎn)中，除了共擠界面的共擠層厚度外，zui容易出現(xiàn)的外觀質(zhì)量缺陷主要有：共擠層厚度不均；截面局部增厚或減薄、共擠層表面出現(xiàn)收縮痕、暗帶、亮帶、刮痕、摩擦痕、氣泡、麻點等。
共擠層厚度不均主要有以下兩方面原因：一是在口模匯流段，共擠流道與主流道形成的可供共擠料通過的間隙不等。一般是因修模或模具裝配時定位不準、錯位導(dǎo)致的間隙不等，應(yīng)重新調(diào)整共擠料通過的間隙，保證共擠料在各個面上間隙一致；二是在形成厚度不均勻的兩個面上，基料熔體與共擠料熔體互為影響，基料熔體壓力和致密度不同，出口模后的離模膨脹不等，對共擠料的壓力不一致，則導(dǎo)致兩個面共擠厚度不均。在基料厚度不同、供料方式不同，供料段壓縮比不等情況下，這種現(xiàn)象常發(fā)生；共擠料熔體壓力和致密度不同，對基料的壓力不一致，也會導(dǎo)致兩個面共擠厚度不均。因此，首先應(yīng)調(diào)整口模基料兩個面壓縮比和平直段長度，使兩個面熔體致密度和壓力盡量保持一致，其次再根據(jù)型坯共擠層厚度不均勻特征，對應(yīng)整修共擠流道，調(diào)整兩個面共擠料流速或壓力，使其分布均勻。
共擠層局部增厚或減薄主要有以下兩方面原因：一是由異型材基料的邊界效應(yīng)所引起，大都在型坯的轉(zhuǎn)角部位。一般基料在轉(zhuǎn)角處熔體壓力比其它部位要小，容易形成塌角。若共擠料的流動性比基料好，熔體的邊界效應(yīng)相應(yīng)小一些，共擠料會很容易填充到邊角，形成邊角局部增厚現(xiàn)象。解決辦法：將模具的拐點設(shè)計成小圓角，盡可能消除邊界效應(yīng)。二是由異型材基料局部致密度和熔體內(nèi)壓力不均所致，主要集中在型材外壁和內(nèi)筋的交匯處。一般口模型材內(nèi)筋有外供料和內(nèi)供料兩種形式。所謂外供料，即在外壁表面開一道槽，從外壁流道分流一部分物料填充到內(nèi)筋流道內(nèi)，內(nèi)筋用料由外壁用料提供。如采用外供料，在型材外壁供料量、壓力和流速一致的情況下，內(nèi)筋和外壁交匯處的熔體致密度則小于其它部位，會導(dǎo)致共擠料出現(xiàn)局部增厚現(xiàn)象。解決辦法是：在模具供料段，適當增加型材外壁與內(nèi)筋交匯處的供料，以保持交匯處熔體的致密度與其它部位相一致；所謂內(nèi)供料，即從分流錐開始設(shè)置有專門的內(nèi)筋流道，到口模出口處才與外壁流道會合。如采用內(nèi)供料，內(nèi)筋供料量大小、給料速度快慢以及平直段匯流長度，都會影響內(nèi)筋匯流處熔體的致密度與內(nèi)壓力。若內(nèi)筋出料速度快，熔體壓力高于外壁，則會導(dǎo)致共擠料減薄；若內(nèi)筋出料速度慢，熔體壓力低于外壁，則會導(dǎo)致共擠層過厚。解決方法是：合理設(shè)計和修正內(nèi)筋流道的各項參數(shù)，使筋熔體壓力、流速與外壁保持一致。適當延長口模內(nèi)筋匯流段長度，也能有效改善共擠層局部增厚或減薄的缺陷。
鑒于不同聚合物熔體黏度不同，流動性是可以通過溫度和壓力調(diào)整的。要想獲得理想的共擠出制品，就要合理設(shè)定與控制擠出主機與共擠機的工藝溫度、給料與擠出速度，并通過對共擠料流道進行合理設(shè)計，使高黏度熔體所受到的壓力盡可能大一些，使共擠料和基料在不同溫度和壓力作用及塑化良好的前提下，熔體黏度及流動速率相互匹配，基本一致，從而利于控制好共擠層厚度，提高共擠制品界面黏接強度。使用相對分子質(zhì)量分布窄的聚合物，可以通過增加口模間隙和提高溫度消除界面的不穩(wěn)定性。使用相對分子質(zhì)量分布寬的聚合物時，減少界面不穩(wěn)定性的惟一方法就是增加共擠層的厚度，改變層比或者更換共擠料。
值得一提的是，由于模具的工藝溫度是由PVC主料的工藝溫度決定的，而幾種不同共擠料的加工溫度與PVC主料的加工溫度差別較大，因此對共擠機料筒*區(qū)加熱溫度的控制顯得十分重要。若溫度過高，容易引起模具進料口處物料發(fā)生粘模進而糊料；溫度太低，則會導(dǎo)致出料不均勻，流動性差，與主料不易包覆等缺陷。對于大型材，在共擠機與模具連接的連接件上添加加熱溫度控制裝置，會有利于提高共擠型材質(zhì)量，降低開機廢品率。
共擠層厚度是雙色共擠型材需要控制的關(guān)鍵。應(yīng)在主機各段設(shè)定溫度、加料、擠出、牽引速度基本確定以后，采用共擠機擠出速度調(diào)解，從而使共擠機擠出速度與主機擠出、牽引速度相互匹配。反之共擠機速度過快，會造成共擠機機頭壓力大，共擠層偏厚，亦出現(xiàn)翹曲現(xiàn)象，達不到制品的技術(shù)要求，且導(dǎo)致成本升高；共擠機出料速度過慢，共擠層偏薄，亦出現(xiàn)色差與暗紋，并因共擠料在機內(nèi)高溫區(qū)域停留時間過長，可能導(dǎo)致糊料。
除兩種聚合物流速不同、影響共擠層厚度與兩項界面的粘結(jié)強度外，共擠層外觀局部質(zhì)量缺陷往往直接受基料擠出應(yīng)力的制約與影響。由于塑料異型材截面物料分布差異較大，基料出料不均，尤其是型材兩個面銜接或外壁與內(nèi)筋交叉部分的物料流速差異，不僅影響其本身的成型，還會影響共擠層的成型。一般情況下，共擠層表面大部分布局質(zhì)量缺陷往往都是由基料共擠界面的質(zhì)量缺陷所引起的，僅是隨共擠料流速不同，表現(xiàn)形式有所不同。當共擠料流速大于基料流速時，共擠料則會適當彌補基料共擠局部界面出現(xiàn)的塌角、收縮痕、暗痕等缺陷，另行表現(xiàn)為局部增厚或亮帶；當共擠料流速等同或小于基料流速時，基料共擠界面出現(xiàn)不平整、塌角、收縮痕、暗帶等外觀缺陷，共擠層表面也會相應(yīng)出現(xiàn)同樣外觀質(zhì)量缺陷或局部減薄，即使基料共擠界面輕微變化，共擠表觀則更加明顯，并隨共擠層的厚度增加而加重。因此在模具調(diào)試階段，可以先只開主機，修正模具至基料各截面出料一致，使所需物料與擠出機所供物料基本平衡，減少或削弱型材界面結(jié)構(gòu)應(yīng)力或溫度應(yīng)力，外觀成型良好，再調(diào)試共擠料的擠出。實踐證明：彩色共擠型材比單色型材模具調(diào)試質(zhì)量要求更高，難度更大。
雙色共擠塑料異型材在生產(chǎn)中，除了共擠界面的共擠層厚度外，zui容易出現(xiàn)的外觀質(zhì)量缺陷主要有：共擠層厚度不均；截面局部增厚或減薄、共擠層表面出現(xiàn)收縮痕、暗帶、亮帶、刮痕、摩擦痕、氣泡、麻點等。
共擠層厚度不均主要有以下兩方面原因：一是在口模匯流段，共擠流道與主流道形成的可供共擠料通過的間隙不等。一般是因修模或模具裝配時定位不準、錯位導(dǎo)致的間隙不等，應(yīng)重新調(diào)整共擠料通過的間隙，保證共擠料在各個面上間隙一致；二是在形成厚度不均勻的兩個面上，基料熔體與共擠料熔體互為影響，基料熔體壓力和致密度不同，出口模后的離模膨脹不等，對共擠料的壓力不一致，則導(dǎo)致兩個面共擠厚度不均。在基料厚度不同、供料方式不同，供料段壓縮比不等情況下，這種現(xiàn)象常發(fā)生；共擠料熔體壓力和致密度不同，對基料的壓力不一致，也會導(dǎo)致兩個面共擠厚度不均。因此，首先應(yīng)調(diào)整口模基料兩個面壓縮比和平直段長度，使兩個面熔體致密度和壓力盡量保持一致，其次再根據(jù)型坯共擠層厚度不均勻特征，對應(yīng)整修共擠流道，調(diào)整兩個面共擠料流速或壓力，使其分布均勻。
共擠層局部增厚或減薄主要有以下兩方面原因：一是由異型材基料的邊界效應(yīng)所引起，大都在型坯的轉(zhuǎn)角部位。一般基料在轉(zhuǎn)角處熔體壓力比其它部位要小，容易形成塌角。若共擠料的流動性比基料好，熔體的邊界效應(yīng)相應(yīng)小一些，共擠料會很容易填充到邊角，形成邊角局部增厚現(xiàn)象。解決辦法：將模具的拐點設(shè)計成小圓角，盡可能消除邊界效應(yīng)。二是由異型材基料局部致密度和熔體內(nèi)壓力不均所致，主要集中在型材外壁和內(nèi)筋的交匯處。一般口模型材內(nèi)筋有外供料和內(nèi)供料兩種形式。所謂外供料，即在外壁表面開一道槽，從外壁流道分流一部分物料填充到內(nèi)筋流道內(nèi)，內(nèi)筋用料由外壁用料提供。如采用外供料，在型材外壁供料量、壓力和流速一致的情況下，內(nèi)筋和外壁交匯處的熔體致密度則小于其它部位，會導(dǎo)致共擠料出現(xiàn)局部增厚現(xiàn)象。解決辦法是：在模具供料段，適當增加型材外壁與內(nèi)筋交匯處的供料，以保持交匯處熔體的致密度與其它部位相一致；所謂內(nèi)供料，即從分流錐開始設(shè)置有專門的內(nèi)筋流道，到口模出口處才與外壁流道會合。如采用內(nèi)供料，內(nèi)筋供料量大小、給料速度快慢以及平直段匯流長度，都會影響內(nèi)筋匯流處熔體的致密度與內(nèi)壓力。若內(nèi)筋出料速度快，熔體壓力高于外壁，則會導(dǎo)致共擠料減薄；若內(nèi)筋出料速度慢，熔體壓力低于外壁，則會導(dǎo)致共擠層過厚。解決方法是：合理設(shè)計和修正內(nèi)筋流道的各項參數(shù)，使筋熔體壓力、流速與外壁保持一致。適當延長口模內(nèi)筋匯流段長度，也能有效改善共擠層局部增厚或減薄的缺陷。