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共挤塑料异型材的彩色工艺控制

时间:2016-06-01 10:26 点击:142次 作者:青岛捷动塑料机械有限公司
PMMA与ASA双色共挤塑料异型材的工艺比单色塑料异型材工艺复杂,涉及面广,其中需要重点控制的是共挤机工艺温度,机头压力以及共挤机挤出速度与主机挤出、牵引速度的匹配与协调。两种聚合物材料之间的黏度和流速不同,单流道与汇合流道中流动物料的速度分布曲线是不同的。当两种熔融物汇入同一流道中时,其黏度必将对共挤界面流动性产生很大影响。因共挤料与基料熔体黏度差异大,两种黏度不同的聚合物熔体在复合流道中流动时,黏度较低的聚合物熔体总有把黏度较高的聚合物熔体包覆在中间的趋势,低黏度熔体总是向高剪切区流动,会在共挤出界面上产生不稳定流动;表面共挤型材的共挤方式是在生产单色型材的模具的基础上,增加共挤流道,在单色型材的表面覆合一层只有0.15~0.2毫米厚度的彩色共挤料,仅是基料厚度的8.69%~13.6%左右。两种不同厚度料层的流动属于不对称流动,随其体积流量增大,压力损失减少,高黏度熔体被低黏度熔体所包围并随黏度比的增大而加快;在不对称的流动中,两个熔体除共有流动界面外,另一界面均与模具壁接触、摩擦。界面的流动状态不仅与熔体黏度、压力损失及流率有关,还与机头流道的长径比有关。长径比越大,高粘度熔体被低粘度熔体包围的速度和范围越大。两种不同黏度的聚合物在口模内的流动差异,则会影响共挤层厚度与两相界面之间的黏接强度。 鉴于不同聚合物熔体黏度不同,流动性是可以通过温度和压力调整的。要想获得理想的共挤出制品,就要合理设定与控制挤出主机与共挤机的工艺温度、给料及挤出速度,并通过对共挤料流道进行合理设计,使高黏度熔体所受到的压力尽可能大一些,使共挤料和基料在不同温度和压力作用及塑化良好的前提下,熔体黏度及流动速率相互匹配,基本一致,从而利于控制好共挤层厚度,提高共挤制品界面黏接强度。使用相对分子质量分布窄的聚合物,可以通过增加口模间隙和提高温度消除界面的不稳定性。使用相对分子质量分布宽的聚合物时,减少界面不稳定性的惟一方法就是增加共挤层的厚度,改变层比或者更换共挤料。 值得一提的是,由于模具的工艺温度是由PVC主料的工艺温度决定的,而几种不同共挤料的加工温度与PVC主料的加工温度差别较大,因此对共挤机料筒第一区加热温度的控制显得十分重要。若温度过高,容易引起模具进料口处物料发生粘模进而糊料;温度太低,则会导致出料不均匀,流动性差,与主料不易包覆等缺陷。对于大型材,在共挤机与模具连接的连接件上添加加热温度控制装置,会有利于提高共挤型材质量,降低开机废品率。 共挤层厚度是双色共挤型材需要控制的关键。应在主机各段设定温度、加料、挤出、牵引速度基本确定后,采用共挤机挤出速度调解,从而使共挤机挤出速度与主机挤出、牵引速度相互匹配。反之共挤机速度过快,会造成共挤机机头压力过大,共挤层偏厚,亦出现翘曲现象,达不到制品的技术要求,且导致成本升高;共挤机出料速度过慢,共挤层偏薄,亦出现色差与暗纹,并因共挤料在机内高温区域停留时间过长,可能导致糊料。 除两种聚合物流速不同、影响共挤层厚度与两项界面的粘结强度外,共挤层外观局部质量缺陷往往直接受基料挤出应力的制约与影响。由于塑料异型材截面物料分布差异大,基料出料不均,尤其是型材两个面衔接或外壁与内筋交叉部分的物料流速差异,不仅影响其本身的成型,还会影响共挤层的成型。一般情况下,共挤层表面大部分布局质量缺陷往往都是由基料共挤界面的质量缺陷所引起的,仅是随共挤料流速不同,表现方式有所不同。当共挤料流速大于基料流速时,共挤料则会适当弥补基料共挤局部界面出现的塌角、收缩痕、暗痕等缺陷,另行表现为局部增厚或亮带;当共挤料流速等同或小于基料流速时,基料共挤界面出现不平整、塌角、收缩痕、暗带等外观缺陷,共挤层表面也会相应出现同样外观质量缺陷或局部减薄,即使基料共挤界面轻微变化,共挤表观则更加明显,并随共挤层的厚度增加而加重。因此在模具调试阶段,可以先只开主机,修正模具至基料各截面出料一致,使所需物料与挤出机所供物料基本平衡,减少或削弱型材界面结构应力或温度应力,外观成型良好,再调试共挤料的挤出。实践证明:彩色共挤型材比单色型材模具调试质量要求更高,难度更大。 双色共挤塑料异型材在生产中,除了共挤界面的共挤层厚度外,最容易出现的外观质量缺陷主要有:共挤层厚度不均;截面局部增厚或减薄、共挤层表面出现收缩痕、暗带、亮带、刮痕、摩擦痕、气泡、麻点等。 共挤层厚度不均主要有以下两方面原因: 一是在口模汇流段,共挤流道与主流道形成的可供共挤料通过的间隙不等。一般是因修模或模具装配时定位不准、错位导致的间隙不等,应重新调整共挤料通过的间隙,保证共挤料在各个面上间隙一致; 二是在形成厚度不均匀的两个面上,基料熔体与共挤料熔体互为影响,基料熔体压力和致密度不同,出口模后的离模膨胀不等,对共挤料的压力不一致,则导致两个面共挤厚度不均。在基料厚度不同、供料方式不同,供料段压缩比不等情况下,这种现象常发生;共挤料熔体压力和致密度不同,对基料的压力不一致,也会导致两个面共挤厚度不均。因此,首先应调整口模基料两个面压缩比和平直段长度,使两个面熔体致密度和压力尽量保持一致,其次再根据型坯共挤层厚度不均匀特征,对应整修共挤流道,调整两个面共挤流速或压力,使其分布均匀。 共挤层局部增厚或减薄主要有以下两方面原因: 一是由异型材基料的边界效应所引起,大都在型坯的转角部位。一般基料在转角处熔体压力比其它部位要小,容易形成塌角。若共挤料的流动性比基料好,熔体的边界效应相对小一些,共挤料会很容易填充到边角,形成边角局部增厚现象。解决办法:将模具的拐点设计成小圆角,尽可能消除边界效应。 二是由异型材基料局部致密度和熔体内压力不均所致,主要集中在型材外壁和内筋的交汇处。一般口模型材内筋有外供料和内供料两种形式。所谓外供料,即在外壁表面开一道槽,从外壁流道分流一部分物料填充到内筋流道内,内筋用料由外壁用料提供。如采用外供料,在型材外壁供料量、压力和流速一致的情况下,内筋和外壁交汇处的熔体致密度则小于其它部位,会导致共挤料出现局部增厚现象。解决办法是:在模具供料段,适当增加型材外壁与内筋交汇处的供料,以保持交汇处熔体的致密度与其它部位相一致;所谓内供料,即从分流锥开始设置有专门的内筋流道,从口模出口处才与外壁流道会合。如采用内供料,内筋供料量大小、给料速度快慢以及平直段汇流长度,都会影响内筋汇流处熔体的致密度与内压力。若内筋出料速度快,熔体压力高于外壁,则会导致共挤料减薄;若内筋出料速度慢,熔体压力低于外壁,则会导致共挤层过厚。解决办法是:合理设计和修正内筋流道的各项参数,使筋熔体压力、流速与外壁保持一致。适当延长口模内筋汇流段长度,也能有效改善共挤层局部增厚或减薄的缺陷。
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