塑料擠出的常見問題和處理方法

     塑料擠出成型工藝的控制參數(shù)包括成型溫度，擠出機(jī)工作壓力，螺桿轉(zhuǎn)速，擠出速度和牽引速度，加料速度，冷卻定型等。
1． 原材料的預(yù)處理
聚烯烴是非吸水性材料，通常水分含量很低，可以滿足擠出的需要，但當(dāng)聚烯烴含吸水性顏料，如炭黑時(shí)，對濕度敏感。另外，在使用回料及填充料時(shí)，含水量會增大。水分不但導(dǎo)致管材內(nèi)外表面粗糙，而且可能導(dǎo)致熔體中出現(xiàn)氣泡。通常應(yīng)對原料進(jìn)行預(yù)處理。一般采用干燥處理，也可加相應(yīng)的具有除濕功能的助劑。如消泡劑等。PE的干溫度一般在60-90度。在此溫度下，產(chǎn)量可提高10%--25%。
2．溫度控制
擠出成型溫度是促使成型物料塑化和塑料熔體流動(dòng)的必要條件。對物料的塑化及制品的質(zhì)量和產(chǎn)量有著十分重要的影響。 塑料擠出理論溫度窗口是在粘流溫度和降解溫度之間。對于聚烯烴來說溫度范圍較寬。通常在熔點(diǎn)以上，280度以下均可加工。要正確控制擠出成型溫度，必先了解被加工物料的承溫限度與其物理性能的相互關(guān)系。找出其特點(diǎn)和規(guī)律，才能選擇一個(gè)較佳的溫度范圍進(jìn)行擠出成型。因此，在各段溫度設(shè)定應(yīng)考慮以下幾個(gè)方面：一是聚合物本身的性能，如熔點(diǎn)，分子量大小和分布，熔體指數(shù)等。其次考慮設(shè)備的性能。有的設(shè)備，進(jìn)料段的溫度對主機(jī)電流的影響很大。再次，通過觀察管模頭擠出管坯表面是否光滑。有無氣泡等現(xiàn)象來判斷。
擠出溫度包括加熱器的設(shè)定溫度和熔體溫度。加熱溫度是指外加熱器所提供的溫度。熔體溫度是指螺桿前段與機(jī)頭連接間物料的溫度。
機(jī)筒溫度分布，從喂料區(qū)到模頭可能是平坦分布，遞增分布，遞減分布及混合分布。主要取決于材料物點(diǎn)和擠出機(jī)的結(jié)構(gòu)。
機(jī)頭設(shè)置溫度，為了獲得較好的外觀及力學(xué)性能，以及減小熔體出口膨脹，一般控制機(jī)身溫度較低，機(jī)頭溫度較高。機(jī)頭溫度偏高，可使物料順利進(jìn)入模具，但擠出物的形狀穩(wěn)定性差，收縮率增加。機(jī)頭溫度低，則物料塑料不良，熔體粘度大，機(jī)頭壓力上升。雖然這樣會使制品太得較密實(shí)，后收縮率小，產(chǎn)品形狀穩(wěn)定性好，但是加工較困難，離模膨脹較大，產(chǎn)品表面粗糙。還會導(dǎo)致擠出機(jī)背壓增加，設(shè)備負(fù)荷大，功率消耗也隨之增加。
口模設(shè)置溫度，口模和芯模的溫度對管子表面光潔度有影響，在一定的范圍內(nèi)，口模與芯模溫度高，管子表面光潔度高。通常來講，口模出口的溫度不應(yīng)超過220度，機(jī)頭入口的熔體溫度為200度，機(jī)頭入口和出口熔體溫差不應(yīng)超過20度。因?yàn)槿垠w與金屬間較高的溫度差將導(dǎo)致鯊魚皮現(xiàn)象。過高的熔體溫度導(dǎo)致口模積料。但具體要根據(jù)實(shí)際情況決定。
熔體溫度是指在螺桿未端測得的熔體實(shí)際溫度，因而是因變量。主要決定于螺桿轉(zhuǎn)速和機(jī)筒設(shè)置溫度。聚乙烯管材擠出的熔體溫度上限一般規(guī)定為230度。一般控制在200度左右為佳。聚丙烯管材擠出的熔體溫度上限一般為240度。熔體溫度不宜過高。一般考慮物料的降解，同時(shí)溫度過高也會使管材定型困難。
3．壓力控制
擠出過程中最重要的壓力參數(shù)是熔體壓力，即機(jī)頭壓力，一般來講，增加熔體壓力，將降低擠出機(jī)產(chǎn)量，而使制品密實(shí)度增加，有利于提高制品質(zhì)量。但壓力過大，會帶來安全問題。熔體壓力大小與原料性能，螺桿結(jié)構(gòu)，螺桿轉(zhuǎn)速，工藝溫度，過濾網(wǎng)的目數(shù)，多孔板等因素有關(guān)。熔體壓力通常控制在10-30MPa之間。
4．真空定型
真空定型主要控制真空度和冷卻速度兩個(gè)參數(shù)。通常在滿足管材外觀質(zhì)量的前提下，真空度應(yīng)盡可能低，這樣管材內(nèi)應(yīng)力小，產(chǎn)品在存放過程中變形小。
5．冷卻
聚乙烯管材擠出成型中冷卻水溫要求一般較低，通常在20度以下，在生產(chǎn)PPR管材時(shí)，第一段溫度可以稍高，后段較低，從而形成溫度梯度。調(diào)節(jié)冷卻水流量也是相當(dāng)重要的。流量過大，管材表面粗糙，產(chǎn)生斑點(diǎn)凹坑。流量過小，管材表面產(chǎn)生亮斑易拉斷，如分布不均勻，管材壁厚不均，或橢圓。
6．螺桿轉(zhuǎn)速與擠出速度
螺桿轉(zhuǎn)速是控制擠出速率，產(chǎn)量和制品質(zhì)量的重工參數(shù)。單螺桿擠出機(jī)的轉(zhuǎn)速增加，產(chǎn)量提高。剪切速率增加，熔體表觀粘度下降。有利于物料的均化。同時(shí)由于塑化良好，使分子間的作用力增大，機(jī)械強(qiáng)度提高。但螺桿轉(zhuǎn)速過高，電機(jī)負(fù)載過大，熔體壓力過高，剪切速率過高，離模澎脹加大，表面變壞，且擠出量不穩(wěn)。
7．牽引速度
牽引速度直接影響產(chǎn)品壁厚，尺寸公差，性能及外觀，牽引速度比須穩(wěn)定，且牽引速度與管材擠出速度相匹配。牽引速度與擠出線速度的比值反映出制品可能發(fā)生的取向程度，該比值稱為拉伸比，其數(shù)值必須等于或大于1.牽引速度增加，冷卻定型的溫度條件不變時(shí)，牽引速度快，則制品在定徑套，冷卻水槽中停留的時(shí)間也就比較短，經(jīng)過冷卻定型后的制品內(nèi)部還會殘余較多熱量，這些熱量會使制品在牽引過程中已經(jīng)形成的取向結(jié)構(gòu)發(fā)生解取向，從而引起制品取向程度降低。牽引速度越快，管材壁厚越薄，冷卻后的制品其長度方向的收縮率也越大。牽引速度越慢，管材壁厚越厚，越容易導(dǎo)致口模與定徑套之間積料。破壞正常擠出生產(chǎn)。因此，擠出成型中擠出速度與牽引速度必須很好控制。
8．管材的在線質(zhì)量控制與后處理
聚烯烴屬結(jié)晶聚合物，剛下線管材的性能與管材制品交付使用時(shí)的尺寸和性能時(shí)有差距的。主要原因有，一，聚烯烴熔體冷卻過程中要發(fā)生結(jié)晶作用，結(jié)晶度及晶型與溫度及熱歷史，放置的時(shí)間有關(guān)。第二，剛下線管材的溫度通常高于常溫。第三，剛下線的管材內(nèi)應(yīng)力較大。為了達(dá)到性能及尺寸的穩(wěn)定性，一般的聚乙烯管材應(yīng)下線放置24小時(shí)，聚丙烯管材需放置48小時(shí)后，可依照相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行性能測試。
第三節(jié) 聚烯烴管材生產(chǎn)中常見問題與處理
聚烯烴熔體具有粘彈性。在加工中常出現(xiàn)兩種現(xiàn)象，即離模澎脹和熔體破裂。在此，不詳細(xì)列解。下面列出管材生產(chǎn)中常見的異常情況及產(chǎn)生原因和處理方法。
異常情況    產(chǎn)生原因    推薦解決方法
表面暗淡無光
1．原料水分
2．熔體溫度不合適
3．?dāng)D出機(jī)擠出的熔融物料不均勻
4．定徑套過短
5．口模成型段過短    
1．原料預(yù)處理
2．調(diào)整溫度
3．增加背壓，用較細(xì)的過濾網(wǎng)，設(shè)計(jì)適宜的螺桿結(jié)構(gòu)
4．加長定徑套
5．加長口模成型段。
表面斑點(diǎn)    
1．    原料中有水分
2．    水槽中的管子上有氣泡    
1．    干燥原料
2．    消除氣泡。調(diào)整工藝溫度。
外表面呈現(xiàn)光亮透明的塊狀（俗稱眼晴）    
1．    機(jī)頭溫度過高
2．    冷卻水太小或不足，或不均勻    
1．    降低機(jī)頭溫度
2．    冷卻水開大或清理定徑套
管材光滑外表面規(guī)則的斑紋    管材趨向粘附定徑套    加大冷卻水流量清理水路或降速
管材外表面深的波紋    定徑套口模沒對中    對中，保持定徑箱與口模在同一軸線
內(nèi)表面粗糙    
1．    原料潮濕
2．    芯模溫度低
3．    口模與芯模間隙過大。
4．    口模定型段太短  
1．    原料烘干，或預(yù)處理
2．    提高溫度或延長保溫時(shí)間
3．    換芯模
4．    換定型段較長的口模
管內(nèi)壁波紋狀    
1．    擠出機(jī)產(chǎn)量變化，下料不穩(wěn)
2．    牽引打滑
3．    管材冷卻不均    
1．    降低螺桿喂料區(qū)溫度。
2．    調(diào)節(jié)牽引氣壓。
3．    調(diào)節(jié)水路
管內(nèi)壁有凹坑    
1．    原料水分大
2．    填充料分散性差未塑化，雜質(zhì)    
1．    原料預(yù)熱干燥
2．    換料，調(diào)節(jié)溫度，清潔原料
管內(nèi)壁有焦粒    
1．    擠出機(jī)機(jī)頭與口模內(nèi)壁不干凈
2．    局部溫度過高
3．    口模積料嚴(yán)重    
1．    清模
2．    檢查熱電偶是否正常。
3．    清模，適當(dāng)降低口模溫度
外徑或壁厚隨時(shí)變化    
1．    擠出速度變化
2．    牽引速度發(fā)生變化或打滑
3．    下料不穩(wěn)（回料粒徑不均）
4．    熔體的不穩(wěn)定性
5．    冷卻不均    
1．    檢查牽引機(jī)
2．    適當(dāng)提高壓力
3．    原料過篩或造粒
4．    提高料溫，降低線速度，增加模口間隙
5．    清理水路
管材壁厚不均    
1．    口模沒對中
2．    口模溫度不均
3．    牽引機(jī)，定徑套，口模沒對中
4．    定徑套與口模距離太遠(yuǎn)    
1．    調(diào)節(jié)口模同心
2．    調(diào)節(jié)溫度
3．    保持在同一軸線上
4．    拉近距離
熔接縫不良    
1．    口模成型段太短
2．    熔融溫度低
3．    模頭中塑料分散
4．    機(jī)頭機(jī)結(jié)構(gòu)不合理    
1．    使用較長的口模成型段
2．    提高料溫
3．    清理模頭
4．    更換或改造
管材過早損壞穿孔    
1．    水泡
2．    氣泡
3．    雜質(zhì)
4．    顏料或填充料分散不良    
1．    干燥原料
2．    除濕或降低溫度
3．    清潔原料或用過濾網(wǎng)
4．    調(diào)節(jié)溫度或更換原料
管材過早損壞脆性破壞    
1．    料溫低
2．    溫度過高，原料分解    
1．    提高料溫
2．    清理模具，降低溫度
管材開裂    
1．    機(jī)頭溫度低，擠出速度快
2．    冷卻水太大    
1．    升溫，降速
2．    減小冷卻水流量
管材圓度不好，彎曲    
1．    口模，芯模中心位置不正
2．    機(jī)頭溫度四周不均
3．    冷卻水離口模太近
4．    冷卻水噴淋力度過大
5．    冷卻水噴淋太小
6．    水位過高
7．    牽引機(jī)壓力過大    
1．    調(diào)整同心
2．    調(diào)節(jié)溫度
3．    調(diào)整冷卻水位置
4．    調(diào)節(jié)噴頭角度
5．    清理水路
6．    排水
7．    調(diào)節(jié)氣壓