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[技术] 塑料异型材常见故障分析与对策

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发表于 2012-3-29 12:09:57 | 显示全部楼层 |阅读模式

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塑料异型材成型过程中分为三个阶段:第一阶段是原料塑化,即通过挤出机的加热和混 炼,使固态原料变为均匀的粘性流体;第二阶段是成型,即在挤出机挤压部件的作用下,使 熔融的物料以一定的压力和速度连续地通过成型机头,从而获得一定的断面形状;第三阶段 是冷却定型,即通过不同的冷却方法使熔融的物料将已获得的形状固定下来,并变为固体状 态。由此可见,影响制品质量的因素很多,包括材料、挤出机、挤出模具、牵引机等一系列 因素。常见塑料异型材质量缺陷有壁厚不均匀、弯曲、表面不平、表面划痕、型材震动、分 解线等,下面针对质量缺陷一一进行分析,并给出相应的解决对策。
9 Q- [2 h% i: c  壁厚不均匀1 T" F- u9 |' d: ^/ I2 n, z
  口模板定位不准
4 I0 l) P. ]$ }0 ]' N/ t  由于模头内模板定位不准,从而导致口模间隙不均匀,引起巴拉斯效应的程度不同,冷 却后最终导致制品的壁厚不均匀。
: O( X$ p6 F9 T% K4 m  对策:校正模板间定位销,调节口模间隙。
" u# g2 ~$ w7 ^- J3 l  口模的成型长度短; |9 \. {; G. [- e( ~
  口模的成型长度的确定是异型材挤出机头设计的关键。对于不同的制品,成型长度不一 样,壁厚的部分阻力小,流速快;壁薄的阻力大,流速慢。壁厚制品成型长度应比壁薄制品 长一些,用成型长度来调节速度,使出口处料流均匀。否则,制品将会出现厚薄不均及皱纹4 }3 `" K- [0 k" I
  对策:参照相关手册,适当加长口模成型长度。
( [. h  y% f6 T  模头加热不均
3 r, `: i$ d- n8 {  由于模头加热板或加热圈的加热温度不均,使得模头内各处聚合物熔体粘度不一致,待 冷却收缩后,便产生不均匀的壁厚。3 n& E/ s) |  ?* X: i8 H
  对策:调整加热板或加热圈的温度。
& r) N# o$ @0 u  口模磨损不均匀
3 n& [5 a$ f$ R* S  口模是成型型材表面的零件,与物料直接接触,会发生磨损和腐蚀现象。口模之所以发 生不均匀的磨损是由口模内壁与分流锥不同部分的物料流速、流量、壁压、阻力不同引起的 。塑料通过口模后能得到一定的形状和尺寸。因而口模磨损将直接导致厚薄不均。
+ x: A) t5 f) e% d# V( q  对策:采用“节流与开源”的方法修补口模板间隙或分流锥角度。- ^: d- N- F: z' g# P9 H
  物料含有杂质堵塞流道
% @: \. D1 k2 v* j2 c  流道的堵塞使得口模出口处的流速不均匀,物料不平稳,从而引起制品壁厚不均匀。) O! C% @: z7 U& X7 ^# e! Z6 b( {
  对策:注意原料的清洁,清理模头流道内杂。: h) S+ T  i. T0 j
  弯 曲
( Q) ?* ?3 r/ O9 @( F" q0 U- s* B8 Q  壁厚不均匀
* c5 O- E% t- }1 p* `& ]1 [' j  不均匀的壁厚自然引起制品冷却后的弯曲。引起壁厚不均匀的原因及对策如上述1所示 。" f( [1 K5 N. I2 z0 b) K8 a  O
  冷却不均匀或冷却不充分7 R) _- d. Z; [- l1 Q: E" P" s# q/ }
  从口模挤出后的熔融料流在定型模中,通过冷却和真空吸附进行热交换和冷却定型,如 果型材各部分冷却不一致,那么由于各部分冷却收缩快慢不同会导致型材弯曲;或者在型材出了定型模及定型水箱后,局部温度仍然较高未完全冷却,在继续冷却时,型材局部收缩仍会引起型材弯曲。. r9 P% v3 t% L  A3 ~
  对策:降低冷却水的温度,检查冷却水路是否畅通,调节冷却水的流量,增加或堵塞水 孔。1 a3 A0 E7 s2 R* D4 u1 _
  定型模阻力分布不均匀5 f3 H  u' [3 Y; R1 C
  熔融的物料在定型模中由于冷却收缩会产生一定的阻力,如果阻力分布较悬殊,则会因 局部阻力影响导致型材在定型模中状态不一致引起型材弯曲。! ^4 O& ]& I- V4 m- X
  对策:修补定型模,增加或减小阻力。
8 a, ?6 Z! q7 e' u  牵引速度不恒定9 a. J+ [+ ?; h
  牵引机的不同步、速度不恒定,使得熔融的物料粗细不均,冷却收缩后引起弯曲。
: t! [; x6 T0 O; j  F- @  对策:检修牵引机,调整牵引速度。
( H' R' ^6 L9 S  表面不平
7 Y0 w5 i7 }4 l  K7 F  }, q; P  冷却不充分
/ b# a/ z$ N! e' L1 T2 O' T  由于型材各部分冷却不充分,导致各部分冷却速度不一致,局部在定型后产生,从而引 起制品表面不平。
1 v' K# G9 E) V  对策:疏通水道,增加水孔,加大流量。
% t$ k! H' A2 i2 g  真空度不够# X6 e! [+ n9 |, }
  塑料制品的几何形状和尺寸精度是由定型模来控制的。型材离开模头后,在自重作用下 ,变形相当严重,进入定型模后,在真空吸附的作用下,可以与定型腔吻合。如果真空度不够,物料没有与型腔完全吻合,将导致制品表面不平。
5 N9 g& z8 G2 {7 C' T; A% r1 A  对策:检查密封性,疏通气道,提高真空度。
0 P& X  M, R5 i0 N* A3 d  牵引速度过快
, C% q5 H5 l$ y& _& e0 }  过快的牵引速度,与挤出速度不一致,型坯拉伸比过大,冷却后产生表面不平。. z' n% l/ w1 ?7 A6 R; y9 c
  对策:适当调整牵引速度。* h+ T" g9 l: }3 Y( @, _" l" u% C
  表面划痕, |( b; z% @' [2 H- g! U
  定型模是挤出模的重要组成部分之一,它直接决定着塑料制品的最终尺寸、几何形状和 表面粗糙度。
/ D# W, N- n7 }9 V* u3 y4 h  定型模粗糙度不够8 _8 i! T1 S# r! y0 B$ m, F
  对策:抛光定型模内腔。% S9 O) @0 `3 f' l+ u. E2 H
  定型模各模板间接缝处不光顺8 |! V1 m% X3 s5 k
  对策:抛光定型模各板。
. K, g" J$ W0 i) `- r/ _  型材震动! {/ K" F  d5 ~% v: q$ j7 T
  牵引力过大! }/ H( M% l3 A: u
  对策:通过上式估算牵引力,调整牵引力大小直至震动消除为止。
* q& V; Q. q; l+ ?: w  型材配方不合理
0 Z' E3 M" w3 \! {5 a  塑料配方中含有一定量的塑料助剂,塑料助剂按其功能可分为增塑剂、稳定剂(包括热 稳定剂、光稳定剂、抗氧剂)、改性剂(包括填料、增强剂、增韧剂、偶联剂)、加工助剂 (润滑剂、脱膜剂、加工改性剂)、其他助剂(包括阻燃剂、抗静电剂、发泡剂、交联剂) 。其中润滑剂的作用比较重要,它不仅仅改善聚合物的润滑性,而且还可以避免降解、提高 制品的韧性、降低加工的能耗、提高加工速率等等。塑料配方比例合适将带来许多好处; 如果比例不合适,将使制品性能降低,使制品发生翘曲,导致型材震动。
2 q; o1 E( U2 X! d  对策:调整配方,适当提高润滑剂(如硬脂肪酸、硬脂肪皂类、硬脂酸酯类等)的含量。4 u: ]: i1 Z8 x& Z. x2 y) w
  表面有分解线( B# Y& d7 D' w- q
  口模结构不合理,机头内有死角* C+ f) g) N8 j$ T# |2 i
  机头的物料流动流道应呈流线型,构件的连接处不应有死角和致使物料停滞的区域。如 果机头内的流道不是渐变的,急剧扩大或缩小,有“死点”和台阶,没有遵守物料流动的行 为,使得聚合物在该处降解,成型时产生分解线。# a- E& j9 u2 \! m9 Z
  对策:修整模具抛光流道,消除死角,减少物料在此停留的时间。
/ y( {, U5 a# X; ~  原料热稳定性差! k* L* q1 ~- @: r
  为了防止PVC在加工中发生降解,要选用适当的热稳定剂。它必须具备两大功能:①必 须在加工初期防止脱HCl反应的发生,②必须在脱HCl反应发生的情况下,能迅速和HCl反应 以减缓HCl对PVC进一步降解的自催化作用。
$ X& Y' ^! G3 I! Y  对策:检查塑料配方,适当提高稳定剂的比例。+ f: |  C* Q% k7 u+ o* x
  塑料异型材挤出模的故障不一定是单一的,可能是几种缺陷同时存在,应作为一个统一 的整体加以综合分析和考虑。
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