2.11　异型材挤出过程中异常现象、原因分析及解决方法

2.11.1　型材生产过程中的问题及分析

在生产挤出异型材过程中，常碰到许多异常现象，现分析总结如下，供大家参考。

（1）现象　原料进料波动。

原因：

①原料的流动性不好；

②原料容易在料斗中心形成空洞或架桥滞料；

③料斗底部温度过高。

解决方法：

①使用具有适当流动性的PVC干混粉料；

②安装机械搅拌送料器或用工具轻轻敲打料斗，防止架桥，经常检查、及时处理；

③进料段通冷却水冷却。

（2）现象　型材弯曲。

原因：

①整条生产线不直；

②冷却方法不当；

③真空冷却水道不正常；

④机头流道及间隙不合理；

⑤挤出速度过快。

解决方法：

①调整生产线至一条直线；

②加强壁厚部位冷却，降低冷却水温度；

③检查真空冷却系统至正常；

④修正机头流道及间隙至均匀出料；

⑤降低挤出速度；

（3）现象　型材后收缩率大。

原因：

①牵引速度偏高；

②定型器冷却不够；

③机头温度过高。

解决方法：

①调节牵引速度；

②提高定型器冷却效率；

③降低机头温度。

（4）现象　筋处收缩大。

原因：

①口模筋处树脂流动慢，筋槽受拉伸；

②真空操作不当或真空控制不宜；

③冷却水温度偏高。

解决方法：

①不增加筋的间隙，提高筋槽处的树脂流速；

②调节真空度，或用钢针在型坯进定型套前在异型材上扎小孔，加强真空吸附；

③降低冷却水温，提高冷却效率。

（5）现象　制品尺寸和厚度时大时小（波动）。

原因：

①进料波动；

②电热圈加热不正常；

③牵引机工作不稳定；

④物料混合不均匀。

解决方法：

①检查进料情况；

②检查、修复或更换电热圈；

③检查牵引机皮带或变速器是否滑动，履带上的制品是否滑动，牵引机的夹紧压力是否合适；

④检查混合料的混合均匀性。

（6）现象　制品中夹有气泡。

原因：

①物料中夹带空气；

②物料中水分和挥发物过高；

③机筒内温度过高，产生分解气体；

④螺杆摩擦过热；

⑤挤出机上真空泵出故障。

解决方法：

①增加螺杆压缩比，使排气完全；

②使用前干燥装置预先将原料干燥，达到规定指标；

③降低机筒内物料温度；

④螺杆内通入循环冷却介质，调整螺杆芯温度；

⑤检修真空泵。

（7）现象　制品端部开裂或呈锯齿状。

原因：

①配方组分不适当，塑化不良；

②口模温度低。

解决方法：

①检查配方，调整组分；

②提高口模温度。

（8）现象　出现熔接短。

原因：

①口模设计和结构不好；

②原料选配和成型条件不一致。

解决方法：

①使口模内的物料流动均匀；

②增加前端机头压力；

③在模芯支架后设置物料池；

④增大机头入口处的树脂流道；

⑤降低混合料外润滑性；

⑥采用熔融黏度低的物料；

⑦提高机身温度，降低口模温度；

⑧降低挤出速度。

（9）现象　制品表面有分解黄线。

原因：

①原料热稳定性差，口模内发生分解；

②挤出温度偏高；

③机头表面有凹陷积料；

④口模结构不合理。

解决方法：

①检查原料配方，提高热稳定性；

②调整挤出机和口模的温度；

③停机清理机头；

④增大机头各部位和物料进入口模前端的压力；

⑤尽量清除机头死角；

⑥缩短物料在机头内的停留时间。

（10）现象　型材表面或内壁出现斑点、鱼眼或似气泡状凸起。

原因：

①原料混有杂质；

②物料水分或挥发物含量高；

③粉料堆放时间过长；

④机身温度低，机头温度高。

解决方法：

①检查杂质来源，以便清除；

②将原料烘干；

③重新配制混合料；

④修改配方；

⑤调节温度。

（11）现象　制品表面出现条纹或云纹。

原因：

①配方不合理，外润滑剂过量；

②混有不同颜色、不同分子量的树脂；

③物料混合不均匀。

解决方法：

①调整配方，降低外润滑剂的用量；

②挤出带色制品，不混用不同牌号或不同型号的树脂色料；

③检查混合设备，使之混合均匀。

（12）现象　PVC异型材强度降低。

原因：

①原料制备工序不完善，物料混合不均匀；

②挤出条件不当；

③口模与定型不当。

解决方法：

①物料混合均匀，加料顺序、混合温度要适宜；

②减少外润滑剂的用量；

③树脂加工温度不要超过最大值；

④采用前端有压力的口模或增大口模的压力；

⑤牵引速度与挤出速度配合好，不要使制品处于高拉伸状态；

⑥定型不要急冷要缓冷。

（13）现象　型材内筋断筋。

原因：

①机头口模内有异物；

②物料塑化不良，熔体温度太低；

③螺杆温度过高。

解决方法：

①清理机头口模；

②提高料筒温度，增加熔体温度；

③提高螺杆温度。

④增加物料的熔体压力。

（14）现象　型材外筋断筋。

原因：

①熔体温度过低；

②熔体压力低；

③口模温度太低。

解决方法：

①提高熔体温度；

②增加熔体压力；

③提高口模温度。

（15）现象　物料进入真空定型模时出现波动。

原因：

①机头温度太高；

②冷却水温度偏高；

③冷却水进出口接反；

④牵引速度偏低。

解决方法：

①适当降低机头温度；

②降低冷却水温度；

③检查冷却水管；

④增加牵引速度。

（16）现象　型材表面有划痕。

原因：真空定型模内有异物。

解决方法：

①反复几次开启关闭阀门；

②将一小段布带随型材一起带入定型模；

③增加牵引速度后，打开真空定型模清理。

（17）现象　型材抖动严重。

原因：

①冷却水质硬度高；

②牵引力不足；

③定型真空过高。

解决方法：

①进行水质处理；

②加大牵引力；

③适当降低定型真空度。

（18）现象　型材表面凹陷、凸起。

原因：

①定型模具设计不合理；

②定型水箱真空度不当。

解决方法：

①修正定型模；

②调整定型水箱真空度。

总之，影响型材正常生产的因素很多，包括配方、混料、挤出工艺、模具、设备等。其中，配方和工艺将是最主要的影响因素。

2.11.2　对配方的调整

高质量的型材是从一个合理的配方开始的，其影响因素贯穿了塑料异型材生产的全过程。严格来说，配方中的每种材料都有一定的影响，如PVC的分子量分布，改性剂和填充材料的选择，稳定剂的稳定效果，内外润滑剂的使用等。

（1）润滑剂的调整　润滑剂的选用必须从整个润滑体系来考虑，要使物料总体润滑性符合要求，就必须对体系的内部和外部润滑体系进行全面考虑，要平衡凝胶化时间的长短（并非凝胶化时间越短越好），体系的初期、中期、后期均保持适宜的润滑性能。

润滑剂的用量都有一定的范围，用量不足，物料润滑性不好，易造成加工性差，挤出机扭矩偏高，物料熔体压力较大，型材表面颜色偏黄，表面及内筋粗糙，加工中摩擦热过大，容易粘模和烧焦，缩短连续开机时间；润滑剂太多，刚出口模的料坯易起泡，挤出机的扭矩偏低，挤出压力下降，物料在机筒中打滑，塑化不良，型材松脆，冲击强度低，型材内筋成块掉落或内筋沿挤出方向撕开，型材较难焊拢，焊接强度低。因此，具有一个良好润滑体系的配方设计并非易事，也需要实际工作的经验。对于某些新配方的设计和制定，往往要通过一个系列配方试验研究。

（2）改性剂的选择　异型材改性剂国外用ACR和EVA，而国内则较多采用CPE。ACR改性的PVC，抗冲击性能最佳，成型加工范围较宽。成型温度和塑炼时间对缺口冲击强度影响较小，弯曲模量下降也小，焊接性能和耐老化性能良好。CPE改性的PVC加工范围较窄，缺口冲击强度与加工温度和塑炼时间有密切关系，改性后的PVC弯曲模量下降较大。

虽然ACR改性剂的改性效果较好，但其价格高，来源困难，而CPE国外已有几十年的使用经验，国内也有很长时间的使用与研究，且价格较低。因此，我国多数厂家仍采用CPE与PVC共混改性体系。近年来，国内专业生产ACR加工助剂的厂家，也正积极地研究和试制抗冲型的ACR。相信若干年后，ACR在改性PVC中的用量将会有显著增加。

2.11.3　对工艺的调整

（1）温度控制　在挤出工艺中，温度控制是生产操作过程中最重要的一项工作，其中主要调整加料段和计量段、连接段、模头和螺杆的温度。温度控制的好坏主要看是否获得了良好的塑化和稳定的流动。

在生产中，加料段机筒温度对干混料的塑化有很大影响，因为物料在达到挤出机排气段时应刚好凝胶化。因此，为了使物料相互黏结，就需要外部的热量，在加料段中，加热圈的加热作用将比由机械摩擦而产生的剪切热要大得多，而计量段的热量大多是由螺杆对物料剪切所产生的，热能大部分是由机械能转化而来的，因此，在计量段中，温度的控制更依赖于螺杆的转速及驱动电机的输入功率。连接段的温度通常是为了保持熔体温度，模头的温度基本上不是为了塑化物料，而是为了提供料流方向和调整料流速度。螺杆的温度控制通常是为了调整熔体因剪切而产生的摩擦热，以防止PVC过热分解。

（2）真空控制　当处于软化态的物料进入真空定型模时，借助真空负压的作用，被紧紧地吸附在真空定型模的型腔上，经过定型模内循环水冷却后成为具有一定硬度的异型材。由此可见，真空控制的恰当与否，将直接影响产品质量，真空度过高会增加牵引机负荷。同时还将延缓甚至阻碍型坯顺利进入。真空定型模，导致口模与真空定型模入口间积料堵塞。真空度过低，对型坯的吸附力不足，导致严重变形或不能成型，无法保证产品的外观质量及尺寸精度。所以在挤出生产过程中应注意控制真空度。

（3）冷却　PVC的热导率极低，且型材往往是不对称的。因此，要使型材在较高的速度下冷却均匀是非常困难的，冷却不充分就会形成骤冷，即表面已结皮，芯部却未冷却，极易形成温度内应力，在较高速度下还产生较大的取向应力。发生扭曲、翘曲等现象，因此，除定型模冷却水道布置应合理外，通常要求冷却水水温应控制在（15±1）℃，最大不超过（15±3）℃。如果这样型材从真空定型模出来后，仍有不平直的弯曲现象，则需适当调节各部位的冷却水流量和口模电加热板的温度来纠正，还可局部喷淋冷却水来加以较正，如仍不能解决，则需降低挤出速度和牵引速度，使之充分冷却。

（4）牵引速度　在PVC型材生产过程中，物料由口模经定型模至冷水槽，温度从190℃以上的黏流态转化为玻璃态，中间经过高弹态，在牵引力的作用下，分子就发生定向作用，其结果就必然影响制品性能。牵引过程中，通常拉伸比>1，型材受到拉伸力，制品壁厚减小，牵引速度越大，型材壁厚越薄，成型后其长度方向的收缩率也越大。牵引速度过慢，型材壁厚增加，且容易引起口模与定型模之间堆料，破坏正常挤出生产，所以在异型材挤出成型中挤出速度与牵引速度必须很好地控制。