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生产优质塑料异型材的十大要素-【新闻】油脂设备

发布时间:2021-04-20 12:18:20 阅读: 来源:除沫器厂家

生产优质塑料异型材的十大要素

生产优质塑料异型材需要配方、原料、混料机、挤出机、工艺、模具等因素整体优化,有机协调。配方的职能是和工艺共同促进塑化,给型材提供门窗所需要的各类工作性能;设备和工艺的职能是确保物料在一定温度和剪切作用下均衡塑化,抑制物料过热分解;模具的职能是决定物料在均衡塑化条件下良好成型和定型,加工成为达到设计所要求的塑料异型材制品。概括起来决定和制约塑料异型材质量水平的要素共计有十项。

生产优质塑料异型材的十大要素

2. 型材标准规格和壁厚

要点:设计型材模具时,应严格执行JB/T276-2225《塑料门窗及型材功能结构尺寸》标准指标。实测值指标应大于或等于设计值指标。

优质塑料异型材首先必须按塑料门窗及型材功能结构尺寸指标进行设计,各项设计参数应达到JG/T282-2225《未增塑聚氯乙烯塑料门》与JG/T242-2225《未增塑聚氯乙烯塑料窗》及《门窗用未增塑聚氯乙烯彩色型材》等标准的要求。以上标准对平开和推拉门窗型材壁厚和焊接角最小破坏力指标都有明确规定。

据计算型材可视面壁厚小于2.8或2.5毫米,腔体高度低于52毫米窗框,低于64毫米门框,低于57毫米内外开门扇,低于23毫米内开扇,低于32毫米外开扇计算的焊接角最小破坏力均会低于标准值。为从源头上保证平开门窗质量,设计型材模具时,应严格执行JB/T276-2225《塑料门窗及型材功能结构尺寸》标准指标。

在生产检验中,实测值指标应大于或等于设计值指标。如果设计值小于标准值,说明型材规格或壁厚有问题,如果实测值小于设计值,说明型材配方、型材截面结构存在挤出及焊接工艺问题。尤其是推拉扇型材焊接角最小破坏力设计值仅有2422N,为所有主型材最小值,除承担本身和玻璃载重外,还承受动态开启载荷和室内外温度、风荷载及外力作用,受力状态相对比较复杂。随着建筑节能政策实施,现在门窗大都采用真空或中空玻璃,重量较重,又大多在冬季最寒冷气候安装,如果购置扇型材壁厚偏离标准规定的2.2毫米,仅有2.6-2.8毫米,且规格偏小,高度低于58毫米,不仅焊接角最小破坏力值更小,且聚集很大拉伸内应力,抵御承重和外力的性能更低,在门窗工程中发生焊缝开裂和型材破裂几率会很高。

2. 原料组分良好分散性

要点:关注混料程序和每锅加料量;料体积不超过混料罐的55-75%;留意热混罐出料阀门是否泄漏。

塑料异型材混料工段有两个基本职能:一是通过混料机桨叶高速旋转,对物料进行扩散、对流、剪切,降低各物料组分之间的浓度差,使各类物料能均匀分散;二是促进物料胶凝化。

热冷混料温度、出料时间,加料程序及每锅原料最大容量等技术指标是否符合要求关系到物料分散性和胶凝化是否良好。若上述指标达不到所规定技术指标,会使混合料组分不均匀,影响物料凝胶化。这样的混合料即使挤出机挤出塑化程度再高,都无法生产出质量优质的塑料异型材。

目前除自动化程度较高的大型企业外,一般采取人工加料的中小型型材企业普遍对混料程序和每锅料加料量有所忽视。大部分依然采取“一锅烩”加料方式。由于热稳定剂未提前加入,不能充分发挥对PVC树脂的热稳定作用;内润滑剂未提前加入,则会影响物料的初步凝胶化和分散效果;加工助剂过早加入会优先吸收铅盐稳定剂,使PVC接受量减少,导致混料稳定性下降;钛白粉过早加料会影响制品表面光洁度和色泽,且对混料罐磨损较大;碳酸钙过早加料,不仅对混料罐磨损较大,而且会优先吸收内润滑剂;外润滑剂加料过早会使混料摩擦与剪切热降低,影响混料效果与稳定剂分散性能;色母料加料过早会影响彩色型材色泽等。因此,为保证混合料质量,至少应分三步加料,第一步混料机启动后首先加入树脂、稳定剂、内滑剂;混料到达62℃时再行加入加工助剂和冲击改性剂;混料至85-92℃时再加入钛白粉、碳酸钙及色母料。使混合料能达到充分分散和一定程度的凝胶化,又能有效延长混料机工作寿命。

混料机设计时一般都设计有最大加料量,每锅料体积不得超过混料罐的55-75%。若超过这个量,则会造成混料时物料搅拌不均,局部物料升温过快,物料尚未凝胶化,便从热混罐排出,影响混合料质量和分散性。少于这个量,混合料得不到充分搅拌,摩擦与剪切,同样影响混合料质量。因此混料时一定要严格控制每锅料的加料量,严防加料过多或过少。

此外热混罐出料阀门是否泄漏,往往被人所忽视,致使热混时,部分物料提前排出热混罐,未能达到充分分散效果。因此混料时,应严格关注热混料阀门的泄漏情况,及时处理。

3. 韧性和刚性指标的平衡

要点:不同档次的型材抗冲击改性剂和碳酸钙有不同的平衡条件,标准型材、低标型材两者平衡条件差别很大。随碳酸钙剂量增加,冲击改性剂也需相应加大。

型材“新国标”性能指标共计25项,除型材外观性能指标外,涉及型材物化性能的指标共22项。按功能分,除老化性能、252℃加热后状态外,大致可分为刚性指标与韧性指标两大类。其中弯曲弹性模量、维卡软化点、可视面加热后尺寸变化率、两可视面加热后尺寸变化率之差大致属于刚性指标范畴;低温落锤冲击、简支梁冲击强度、拉伸冲击强度大致属于韧性指标范畴,其中可焊性同时属于刚性和韧性两大指标范畴。

在挤出生产时,型材刚性和韧性两项指标互为作用和影响,刚性过高,必然会影响韧性;韧性过高,必然又会影响刚性。并不是哪项指标越高越好,而是在满足门窗杆件承受外力时,既不发生塑性变形又不破裂,两项指标相互平衡为基准。

事关型材韧性和刚性指标平衡的功能类助剂主要是抗冲击改性剂和碳酸钙。不同档次的型材抗冲击改性剂和碳酸钙有不同的平衡条件。经笔者多年研究验证:标准型材、低标型材两者平衡条件差别很大。随碳酸钙剂量增加,冲击改性剂也需相应加大。当冲击改性剂增加至一定程度进入平台期时,即决定了碳酸钙的最大加量。譬如要保证2.5米低温落锤冲击、拉伸冲击、简支梁冲击等项指标达标,碳酸钙最佳加量为26-25份,超过这个量,以上三项韧性指标很难达标,尤其是采用自动化混料和输送的大型企业,由于碳酸钙加量过大,混合料在输送过程中易发生组分重新分离,更是如此;即使韧性和刚性对应平衡从理论上弄清楚了,但在生产实践中要真正实现对应平衡,还是一个未知数,绝非一朝一夕之功。就像老中医开药方一样,哪道药应抓多少,应该辨证施治。譬如为确保型材质量,随碳酸钙剂量增加,抗冲改性剂也须对应增加。但增加到什么幅度,最有效?增加到什么幅度,作用不明显或不起作用?还需要经过长期生产检验摸索确诊,每个环节都不能忽视,不断总结经验才得以实现。

随原材料涨价,一些中小型生产企业虽然型材规格、壁厚达标、工艺上也采取一些优化措施,型材碳酸钙加量到42-45份,也能保证型材2米低温落锤冲击和焊接性能合格,但2.5米低温落锤冲击和拉伸冲击、简支梁冲击等韧性指标则会相差很远。鉴于这些企业均不具备以上质量性能检验条件,因此未能引起应有的重视。该类型材充其量仅能算是低标型材;目前市场上碳酸钙填充量达到82-92份的型材,可以说没有任何质量性能而言,无疑纯属于非标型材范畴。

其余功能类助剂钛白粉、紫外线吸收剂、抗氧剂等均是和型材抗老化性能有关的助剂。对于PVC-U型材挤出而言,这些无机物或有机物均会影响塑化。因为其价值昂贵,企业一般都不会过多添加。但若加量偏少,则会影响型材老化性能。

企业要想型材达到国家标准指标,务必要通过功能类助剂组分的优化调整,使型材韧性和刚性指标相对平衡,其性能与成本之间也能达到最优化匹配。

4. 加工润滑和摩擦的平衡

要点:若稳定剂加量不足,即使配方中功能类助剂再好且加量再足,也无济于事。润滑剂是配方的核心技术,不容忽视。

配方中加工类助剂中热稳定剂、加工助剂、内外润滑剂等也对型材塑化质量有很大影响。加工类助剂和挤出工艺相协调,重点解决的是物料塑化问题。型材所具备的各项性能都是以在一定熔压条件下,良好塑化为前提的。要保证物料良好塑化,在塑料异型材加工中必须添加稳定剂,并经热稳定试验,确定其添加份数。生产实践证明:若稳定剂加量不足,即使配方中功能类助剂再好,加量再足,也无济于事。大量事实证明:目前塑料门窗工程安装或竣工期间发生的框扇泛黄、变色问题,除增白剂与群青的褪色因素外,也和配方中添加的稳定剂质量和剂量有关。

润滑剂和加工助剂是型材挤出中添加的微量加工类助剂,但在型材中发挥着不可取代的重要作用。其中硬脂酸是以内滑为主兼有外滑作用的滑剂,熔点为72-72℃,其加量和碳酸钙品种和剂量密切相关,型材配方中若采用轻钙,须采用硬脂酸活化处理,可适当多加,剂量大致为2.5-2.8份;若采用活化钙,可随钙加量对应填加。例如钙含量大致为22份以下,其剂量大致为2.2-2.2左右;钙含量在32份以上,其剂量大致为2.3-2.4份;石蜡为外润滑剂,熔点为52-62℃,属于前期外滑剂,额定用量为2.25-2.2份,当挤出机供料段与压缩段“过塑化”,表现为真空孔熔体过分光滑,内壁出现粘壁或挂料现象,可适当多加;硬脂酸铅为外滑兼内滑润滑剂,熔点225-222℃,额定用量一般是2.2-2.4份,当挤出机熔融段与计量段熔体“过塑化”,表现为挤出时型坯内筋发泡弯曲,可适当多加;PE蜡为中后期润滑剂,熔点为225-225℃,当挤出机熔融段与计量段熔体“过塑化”,表现为型坯挤出时内筋发泡弯曲,可适当多加。型材光亮度是熔体良好塑化结果。

除功能性助剂使用外,润滑剂在配方中,技术含量较高,调整难度较大,是配方核心技术,对型材质量影响不可低估。务必要根据润滑剂不同润滑作用,优化匹配,对应平衡,适量添加。

5. 挤出机所供热量与型材所需热量的平衡

要点:要实现挤出机所供热量与型材塑化所需热量平衡,必须兼顾设定温度和挤出/给料速度比的平衡。

鉴于PVC-U加工既需要一定温度熔融成型,对温度又特别敏感。单位体积的物料由玻璃态转化为熔融态所需的热量应基本一致。过多或过少都不利于其成型和内在性能。因此挤出机挤出时所提供的热量应和其加工成型所需要的热量相平衡。挤出所提供的热量有两种,一种是外热,一种是挤出机剪切作用所产生的内热。挤出机设定温度仅能控制加热圈所提供的外热,内热由挤出速度和给料速度比所决定。要实现挤出机所供热量与型材塑化所需热量平衡,必须兼顾设定温度和挤出/给料速度比的平衡。

挤出机各段设定温度区域有不同的工作职能,其中给料段和压缩段为加热区;熔融段和计量段为恒温区,机头合流芯、过渡段、口模等为保温区。给料段和压缩段是为加速物料塑化服务的,温度设定应高一些。熔融段和计量段是为防止熔体加热分解服务的,温度设定应低一点,主要是适时停止外加热,并实施冷却作用;机头合流芯、过渡段、口模是为保护熔体本身热量不受损失,保证熔体最佳温度状态下挤出成型,温度设定应高一些。型材挤出操作应对应、合理、优化设定工艺参数,即使挤出机运行出现异常,也便于及时发现并处理,保证物料良好塑化,有效延长挤出机工作寿命。

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