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摘要:擠出成型是指物料通過擠出機料筒和螺桿間的作用,邊受熱塑化,邊被螺桿向前推送,連續(xù)通過機頭而制成各種截面制品或半制品的一種加工方法。文章以一種材料為例,詳盡的介紹了在擠出過程中的加工工藝,分析了在加工過程所出現(xiàn)的各種問題及就此問題提出的解決方案。
擠出成型在現(xiàn)代加工中應(yīng)用非常廣泛,它的生產(chǎn)效率及成本降低取決于多方面,而生產(chǎn)工藝是關(guān)鍵。下面我們就TPV材料的成型進行分析,與同行共同進行探討。
1 工藝要求及注意事項
1.1 TPV基材料擠出工藝(如圖中1070AB-UL)
1.1.1 基本工藝及干燥置裝要求
溫度設(shè)定:喂料段150-180℃塑化段179-190℃計量段180-210℃法欄180-200℃;烘干條件:11系列:80-100℃/3h以上,鼓風(fēng),潮濕氣候真空除濕。611系列:60-70℃/1.5h,鼓風(fēng)干燥即可。干燥方式為真空除濕或鼓風(fēng)干燥,611系列可不需要真空干燥,11系列在華南地區(qū)必須有真空除濕。干燥能力為至少足夠3h連續(xù)生產(chǎn)。溫度能力為高溫至少可達(dá)120℃。
韌小編注:11系列是酚醛樹脂硫化的TPV,611系列是過氧化物硫化的TPV。
1.1.2 基本設(shè)備及參數(shù)
真空干燥箱或鼓風(fēng)干燥器(若采用611系列,只需鼓風(fēng)干燥箱),單螺桿擠出機,機頭,口型,定型模,冷卻水槽,噴碼機,牽引機,裁切裝置,投影機。
螺桿直徑:≥65;長徑比:≥28;壓縮比:≥2.6;螺桿與機筒間隙:0.25-0.45;過濾網(wǎng):60-120目。
1.1.3 機頭口型要求
收縮比:橫向:5%-15% 縱向:3%-5%;定型模:簡易;結(jié)構(gòu)設(shè)計及制作要求為慢速線切割并有足夠入口和出口壓力(進膠口較出膠口大,流道長度足夠),各部位壓力、流速均衡。盡量避免死角。足夠光潔度并易拆裝,存料易清理。
1.1.4 注意事項
TPV與PVC的設(shè)備不混用(兩者工藝差別很大,且完全不相容),而且水分對TPV加工性能和產(chǎn)品外觀影響很大,因此原材料需要烘干。擠出機頭的口型收縮比橫向5-15%,縱向3-5%,擠出牽伸比不超過1.1,開機之前,需要先將拆下口型,用新料將機筒及機頭中的存料頂干清干凈。試模調(diào)模擠出時,應(yīng)同時擠出基材料與涂層料來確定尺寸,口型各個邊的流速和背壓要一致,保證供料充足。
1.2 TPV耐磨層(TPV滑材、TPV耐磨涂層)擠出工藝(如圖中1045DB-SC)
1.2.1 基本工藝及口型流道要求
溫度設(shè)定:喂料段180-190℃塑化段190-220℃計量段190-230℃法欄190-220℃;烘干條件:70-90℃/2h以上,鼓風(fēng),潮濕氣候有真空除濕(烘干要求比基材料更高)。口型寬而淺、盡可能少拐彎、避免死角、各流道出料速率要盡量一致。
韌小編注:耐磨涂層一般相對比較耐塑化,并且擠出口模很窄,所以需要更高的擠出溫度。
1.2.2 基本設(shè)備及參數(shù)
真空干燥箱或鼓風(fēng)干燥器(華東華南地區(qū)真空干燥器),單螺桿擠出機。
螺桿直徑:25-40;長徑比:≥28;壓縮比:≥2.6;螺桿與機筒間隙:0.15-0.3;過濾網(wǎng):60-120目。
1.2.3 注意事項
雜質(zhì)對耐磨層質(zhì)量影響很大,防止耐磨層料及耐磨層擠出機污染,水分的影響在成型時更為突出,停機較長時間后重新擠出之前,存料的清理較基材料更為嚴(yán)格,耐磨層采用高溫擠出,需要停機較長時間,設(shè)備應(yīng)降溫(190℃以下)。
2 擠出不良分析及解決方案:(基材不良和耐磨層不良)
2.1 TPV基材擠出不良
2.1.1 表面疙瘩、顆粒、麻點
狀態(tài)一:均勻分布,疙瘩形狀比較規(guī)整,類似從內(nèi)部往外鼓出隨時間延長不消失。
原因:長徑比壓縮比太低,背壓也沒有達(dá)到要求,螺桿與機筒的配合間隙太大這些問題造成螺桿塑化能力減弱,加之溫度不高造成了塑化不良。
解決方案:提高溫度,如果超過230℃仍存在就要了解設(shè)備的參數(shù),增加過濾網(wǎng)的目數(shù),如果還是不能解決就要更換螺桿,提高長徑比和壓縮比。
狀態(tài)二:大量均勻分布、成團、成串或間斷成串、較固定部位出現(xiàn)或間斷個別的出現(xiàn),并出現(xiàn)在擠出的起始階段,形狀不規(guī)則,類似嵌入狀,并且隨著時間的延長數(shù)量明顯減少。
原因:剛開始擠出時,機筒、法欄或機頭中的存料被逐漸帶出。由于存料未充分塑化,因此會形成疙瘩。特別是當(dāng)上一次擠出料的粘度高,而本次擠出料粘度低時,存料很長時間都帶不完。有較長的加熱盲區(qū),特別是法欄區(qū)。
解決方案:開始生產(chǎn)前,設(shè)備加熱到生產(chǎn)溫度,拆下口型,用新料將設(shè)備中的存料頂出并清理干凈,再裝上口型開始生產(chǎn)。清理多孔板,更換無濾網(wǎng)。加熱盲區(qū)配上加熱器。
對頑固存料進行清理——熔點附近存料排空,并用新料頂存料、熔點附近高填充母料清機筒,再用新料清,若糊料太多,需要抽出螺桿清理,砂紙打磨掉糊料。
狀態(tài)三:連續(xù)生產(chǎn)過程中間斷成串或間斷個別的疙瘩。也有類似嵌入狀,出現(xiàn)在比較固定部位并隨時間延長不減少、不消失。
原因:機頭中存在死角,擠出過程中死角存料。設(shè)備過長加熱并盲區(qū)過長。
解決方案:死角的消除方法是適當(dāng)降低機筒溫度和機頭溫度,優(yōu)化機頭或口型結(jié)構(gòu),解決加熱盲區(qū)。
2.1.2 表面紋路或熔體破裂
常見不良狀況分析:
原因:機筒或機頭溫度太低,或機頭、口模存在過長加熱盲區(qū)。
解決方案:升高機筒機頭溫度并盡量避免機頭、口型加熱盲區(qū)的存在。
2.1.3 擠出過程抖動,出現(xiàn)抖動紋
原因:小設(shè)備擠出大斷面、機頭結(jié)構(gòu)不合理、造成口型入口背壓低。機頭結(jié)構(gòu)突變造成不穩(wěn)定流動??谛褪湛s比設(shè)計太大造成牽引比太大。供料不足(尤其進膠口大、出膠口小的狀況)進膠口有存料或雜質(zhì)堵住。
解決方案:降低溫度,尤其是機頭溫度。避免小設(shè)備擠出大斷面,設(shè)備造壓應(yīng)足夠。若口型有存料或雜質(zhì),清理口型。減少口型的收縮比,降低牽伸比。優(yōu)化機頭、口型結(jié)構(gòu)。
2.1.4 邊緣、薄邊、邊角出料不完整
原因:邊緣、薄邊、尖角處本身出料阻力大供料不足?;蛘邫C頭溫度太低,料通過薄邊、尖角的阻力更大,這些部位出料速率較主體部位慢,甚至不出料也會產(chǎn)生此類問題。并且機筒或機頭溫度太高造成TPV熔體延展性變差從而出料慢部位牽伸比大而破裂。
解決方案:這些部位進膠口加大供料,較主體更充足。適當(dāng)提高溫度保證擠出順暢??谛土鞯罀伖饨档统隽献枇?。保證塑化充分的前提下適當(dāng)降低溫度。