木塑PVC擠出技術(shù)

時(shí)間：2015-04-25作者：佛山市南海區(qū)遠(yuǎn)錦塑料機(jī)械廠瀏覽：226

木塑PVC擠出技術(shù)
由于**森林資源日益緊缺，國內(nèi)外木塑制品的技術(shù)開發(fā)和應(yīng)用發(fā)展迅速。木塑復(fù)合材料具有堅(jiān)硬、強(qiáng)韌、持久、耐磨、尺寸穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。一般來說，木塑復(fù)合材料的硬度較未處理的木材高出2～8倍，耐磨性高出4～5倍，各種添加劑的應(yīng)用還賦予其許多特殊的性能。它還是一種環(huán)保材料，可回收重復(fù)使用，且原料廉價(jià)豐富，在減少環(huán)境污染、保護(hù)森林資源、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展方面都有良好的效益，受到了眾多研究者關(guān)注。此外，木塑復(fù)合材料還具有二次加工性，制作的各種產(chǎn)品外形美觀。是木材理想的替代品之一。
   國外對(duì)木塑復(fù)合材料早已開始研究，但高含量的術(shù)粉填充近兒年才有較大發(fā)展。如在日本有著名的“愛因木”；奧地利辛辛那提公司及PPT模具公司開發(fā)出了各種木塑板材制品；美國一些公司也正在積極開發(fā)和推廣這類產(chǎn)品。在國內(nèi)，唐山塑料研究所、*科技大學(xué)、廣東工業(yè)大學(xué)等曾在低含量木粉改性填充樹脂體系中進(jìn)行過一些研究。北京化工大學(xué)也在進(jìn)行木塑產(chǎn)品**設(shè)備的開發(fā)。
   木塑復(fù)合材料擠出技術(shù)是在傳統(tǒng)塑料異型材配方的基礎(chǔ)上，加人木屑、刨花、邊角廢料及農(nóng)作物纖維等填料，得到低成本的綠色材料，并設(shè)計(jì)出和該種配方相適應(yīng)的模具，應(yīng)用***特的擠出加工方法制成木塑制品。在此筆者探討了聚氯乙烯（PVC）／木粉復(fù)合材料的擠出技術(shù)。
1 實(shí)驗(yàn)部分
1.1 原料選擇
   木粉主要是使用木制品加工行業(yè)的邊角余料和木屑，經(jīng)機(jī)械粉碎、研磨制得。PVC選擇K值為57～60(平均分子量650～750)的原料。另外還應(yīng)加人發(fā)泡劑、偶聯(lián)劑、助發(fā)泡劑、增塑劑、成核劑、潤滑劑、著色劑、紫外線穩(wěn)定劑等助劑。
1.2 試樣制備
   試樣制備流程見圖1。[m]    擠出機(jī)各段溫度設(shè)置見表1。[m] 2 配方及工藝參數(shù)確定
2.1 配方確定
   配方設(shè)計(jì)的依據(jù)是制品的性能、原輔材料、成型工藝及其設(shè)備。這是一種復(fù)雜而繁瑣的工作，為了穩(wěn)妥起見，通常只是在原有成熟配方的基礎(chǔ)上根據(jù)經(jīng)驗(yàn)作些小改革，然后再通過試驗(yàn)來確定其中符合要求的較優(yōu)方案。筆者是以普通PVC門窗異型材的配方為基礎(chǔ)，加人木粉、發(fā)泡劑、助發(fā)泡劑、著色劑等，再根據(jù)正交試驗(yàn)確定不同原輔材料的用量。
   木粉的加人一般會(huì)使材料的流動(dòng)性能變差。隨著木粉含量的提高，塑化時(shí)間延長，流動(dòng)性也會(huì)越來越低。若材料的流動(dòng)性太差，木粉將受到較大的剪切作用力，增加在擠出機(jī)中的停留時(shí)間，使木粉容易燒焦，不利于擠出；反之，如果流動(dòng)性過大，不能形成足夠的擠出壓力，也會(huì)造成制品的強(qiáng)度缺陷和表面缺陷。所以，在擠出過程中，體系的流變特性對(duì)加工過程和較終制品的各種性能都有較大的影響。表2示出不同木粉含量時(shí)復(fù)合材料的加工性能。[m]    由于試驗(yàn)所使用的木粉粒徑較大、密度小，隨著填充量的增加，木粉填料在體系中所占體積比增大，對(duì)潤滑劑、增塑劑、加工助劑等吸附量大。加工過程中雖能產(chǎn)生較大的摩擦熱使塑化速度加快，但不足以抵消由于增塑劑、加工助劑等被吸附而使塑化速度減慢致使塑化時(shí)間增加的影響，從而使PVC的塑化延遲。而木粉含量越大，吸收的加工助劑越多，這樣會(huì)使塑化時(shí)間增長，加工性能變差。較終確定選擇木粉含量為30份。
   其它原料用量為PVC 100份、三鹽基性硫酸鉛3份、二鹽基性硫酸鉛1.5份、硬脂酸鉛0.5份、硬脂酸鈣0.4份、硬脂酸0.8份、聚乙烯蠟。．3份、丙烯酸酷類共聚物5份、氯化聚乙烯6份、CaCO30份、AC發(fā)泡劑0.9份、ACR-530 5份、鐵黃0.31份、鐵棕0.15份。
2.2 螺桿轉(zhuǎn)速對(duì)擠出成型的影響
   從固體輸送理論公式和粘性流體輸送理論公式可知生產(chǎn)能力與轉(zhuǎn)速成正比。
   提高轉(zhuǎn)速可以有效地增加擠出產(chǎn)量、降低成本和提高生產(chǎn)效率，是工業(yè)化生產(chǎn)的需要。但轉(zhuǎn)速的提高受到功率、塑化質(zhì)量和擠出溫度的限制。從粘性流體輸送理論中的功率計(jì)算公式可知，隨著轉(zhuǎn)速的提高，功率消耗增加。
   試驗(yàn)中還發(fā)現(xiàn)當(dāng)螺桿轉(zhuǎn)速逐漸提高的過程中有如下現(xiàn)象：①螺桿轉(zhuǎn)速很小時(shí)，物料以層流向前推進(jìn)，擠出物出口模后制品表面光滑，只是產(chǎn)量很低；②螺桿轉(zhuǎn)速增加，物料在口模中逐漸向滑流過渡，如果滑流不順利或受阻就會(huì)出現(xiàn)制品質(zhì)量問題。所以隨著螺桿轉(zhuǎn)速的不斷提高，物料的受熱歷程縮短及其在口模中的融合效果變差而產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，出口模后造成制品表面粗糙甚至破裂；其次，螺桿轉(zhuǎn)速的升高會(huì)使物料在擠出機(jī)內(nèi)停留時(shí)間縮短，物料的混合質(zhì)量有所降低，影響較終產(chǎn)品的強(qiáng)度；再次，PVC和木粉都是熱敏性材料，過高的螺桿轉(zhuǎn)速容易導(dǎo)致物料的降解和糊化；最后，針對(duì)木塑擠出模具，在口模的出口段設(shè)計(jì)一段冷卻板，若用較高的螺桿轉(zhuǎn)速時(shí)，物料來不及冷卻就被**出來，這樣會(huì)使制品冷卻不均勻造成制品表面出現(xiàn)波紋，影響制品外觀和擠出成型的質(zhì)量，嚴(yán)重時(shí)造成制品不成型，使生產(chǎn)間斷，不能連續(xù)生產(chǎn)。因此，只有在滿足物料的擠出溫度、混合質(zhì)量及生產(chǎn)線設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的前提下，才能較大限度地提高轉(zhuǎn)速以提高生產(chǎn)率。較終確定加料轉(zhuǎn)速為8.2 r/min;主機(jī)轉(zhuǎn)速為8.8 r/min。
2.3擠出溫度對(duì)擠出成型的影響
   由于木粉的吸水率高，一般含水率在40%a以上，這容易使材料在受熱或長時(shí)間放置時(shí)變形，特別是在成型加工過程中水分的蒸發(fā)和木質(zhì)素等成分的分解，在180℃以上時(shí)易發(fā)生“燒傷”而成褐色，使制品外觀不良、彎曲強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度下降。所以擠出機(jī)的溫度控制十分重要。   
   試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，木塑復(fù)合體系的粘度對(duì)溫度非常敏感。隨著溫度的升高，復(fù)合體系的熔體表觀粘度大為降低。在同一剪切速率下，160℃的熔體粘度要比200℃的熔體粘度高一個(gè)數(shù)量級(jí)。從分子運(yùn)動(dòng)的角度來看，粘度與物料流動(dòng)時(shí)分子的內(nèi)摩擦擴(kuò)散和取向等因素有關(guān)，當(dāng)溫度升高時(shí)，分子鏈段的活動(dòng)能力增加，體積膨脹，分子問的相互作用力減弱，流動(dòng)性
增加，粘度降低。
   木塑復(fù)合材料在擠出加工過程中常受機(jī)筒溫度和口模溫度的影響。
   機(jī)筒溫度對(duì)復(fù)合材料的混煉塑化效果具有決定性的影響，而口模溫度則對(duì)擠出成型有重要的影響。由于擠出機(jī)各段職能及粘流狀態(tài)不同，片面地采用全冷卻或全加熱的方式都是不適宜的，必須適當(dāng)?shù)剡x擇擠出機(jī)各段溫度范圍。從固體輸送理論中摩擦系數(shù)的分析，并結(jié)合試驗(yàn)體會(huì)可以發(fā)現(xiàn)，加料段溫度的高低會(huì)影響物料與機(jī)筒的摩擦系數(shù)的大小，摩擦系數(shù)隨加熱溫度的變化而變化。生產(chǎn)時(shí)，機(jī)筒與螺桿的溫度應(yīng)根據(jù)不同的物料作相應(yīng)的選擇和控制，保證物料與機(jī)筒有較大的摩擦力，以滿足固體輸送的需要。對(duì)塑化段而言，由于它是加料段向擠出段的過渡區(qū)，對(duì)生產(chǎn)能力的影響不十分明顯，但由于此段是起塑化作用的，它的加熱溫度必須保持在物料的粘流溫度范圍內(nèi)，以保證滿足塑化溫度及擠出段起始溫度的要求。擠出段的溫度受到前兩段溫度的影響，一般根據(jù)不同的物料可選擇在其相應(yīng)的粘流溫度與分解溫度之問的某一范圍內(nèi)。
    口模溫度過高或過低都會(huì)造成熔體破裂。如果溫度過低，則會(huì)加大熔體與流道之間的摩擦作用，影響滑移，造成熔體破裂；還會(huì)增大木塑復(fù)合材料的粘度，造成流動(dòng)困難，使流道壁面處的料流過早冷卻固化，不能充滿機(jī)頭流道，難以擠出成型；還會(huì)使物料塑化不良，不能充分包裹木粉，使制品的強(qiáng)度受到影響。若將溫度升高，則擠出制品的表面質(zhì)量會(huì)有很大改善，物料通過過渡段進(jìn)人定型段流道時(shí)呈熔融狀態(tài)。為保證擠出順利進(jìn)行，機(jī)頭的溫度應(yīng)分段控制，即溫度逐漸降低。
2.4 擠出壓力對(duì)擠出成型的影響
擠出機(jī)的擠出壓力和溫度有密切的關(guān)系。擠出溫度高，機(jī)頭壓力低，使擠出的型材不密實(shí)，因此導(dǎo)致制品性能缺陷，破壞木粉作為填充劑的優(yōu)良性質(zhì)，并且嚴(yán)重影響外觀。當(dāng)機(jī)頭壓力較低時(shí)，制品表面出現(xiàn)條紋，并產(chǎn)生分段現(xiàn)象，擠出不成型，出現(xiàn)物料堆積現(xiàn)象，得不到連續(xù)的外觀質(zhì)量好的制品，影響生產(chǎn)的連續(xù)性。在壓力許可范圍內(nèi)，擠出壓力越高，擠出制品越密實(shí)，擠出質(zhì)量就越好。對(duì)排氣擠出機(jī)而言，機(jī)頭壓力與*二計(jì)量段的充滿長度有關(guān)。該段充滿程度取決于供料量，當(dāng)充滿長度**過排氣口時(shí)，擠出機(jī)的螺桿扭矩上升并且從排氣口冒料，影響擠出的穩(wěn)定，則擠出制品出現(xiàn)“波紋狀”，即不穩(wěn)定的壓力使物料不能均勻地流過機(jī)頭流道，這種時(shí)快時(shí)慢的熔體流動(dòng)造成了擠出成型制品中存在著一段一段的裂紋，嚴(yán)重影響了制品的物理力學(xué)性能。
   當(dāng)機(jī)頭溫度下降時(shí)，機(jī)頭壓力升高，這時(shí)擠出物成型性較好，制品表面較光滑。但機(jī)頭壓力很大時(shí)，機(jī)頭擠出的物料得到很好的冷卻，制品較硬，后面還沒冷卻的物料較軟，**不動(dòng)**的硬制品，導(dǎo)致物料大部分在排氣口溢出，使機(jī)頭處供料不均勻，擠出不穩(wěn)定，制品表面出現(xiàn)分段的條紋，影響制品外觀質(zhì)量。
   所以，合理地增加擠出機(jī)的擠出壓力，使得熔融物料平穩(wěn)順利擠出，既可保證制品的外觀質(zhì)量又可使制品致密、強(qiáng)度高。
3 模具設(shè)計(jì)
3.1 口模設(shè)計(jì)
   口模是和擠出機(jī)接口相連的部件，其主要作用是使熔融物料由旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生必耍的成型壓力，成型出所需截面形狀的塑料制品。木塑復(fù)合材料模具除以上作用外，還必須在模具的平直段以前給熔融物料提供足夠的壓力，以保證物料在擠出機(jī)、合流芯、機(jī)頭等模具人口部分不發(fā)泡，
在口模出口部分將機(jī)頭壓力緩慢釋放，出口模前在成核劑周圍形成均勻的微泡。
   異型材機(jī)頭的流道結(jié)構(gòu)一般分為過渡段、分流段、壓縮段和定型段4個(gè)部分。
3.2 定型裝置設(shè)計(jì)
   定型裝置是用來將物料山高彈態(tài)按制品要求較終成型到固態(tài)。應(yīng)考慮到出口模后物料的溫度還很高，在定型模內(nèi)發(fā)泡并未完全停止，物料仍繼續(xù)膨脹；木塑復(fù)合材料冷卻收縮率較差，后期收縮較大。
   定型裝置分為干濕定型兩部分。其中干定型部分即通常所說的定型模，濕定型部分則是指水箱。
   型材通過定型模時(shí)是靠真空吸附使型材與定型模緊密接觸，冷卻水流經(jīng)水孔帶走熱量，與型材完成熱交換，使型材冷卻，但是型材本身不與水接觸。濕定型部分采用浸浴式真空渦流水箱，較大限度地對(duì)制品進(jìn)行冷卻和定型。圖2、圖3分別為定型模和水箱的總裝圖。[m] 3:3 軟件分析
   Flow2000是Compu Plast**公司專為塑料擠出工業(yè)開發(fā)的工業(yè)應(yīng)用軟件。該系統(tǒng)共有12個(gè)模塊（包括三維流動(dòng)、擠出機(jī)、型材模頭、型材冷卻等。）現(xiàn)利用異型材模頭系統(tǒng)分析口模設(shè)計(jì)方案。異型材口模系統(tǒng)是基于有限元方法的任意形狀異型材模頭的設(shè)計(jì)和分析，適用于PVC門框窗框型材?，F(xiàn)以口模出口處的斷面（圖4）進(jìn)行分析，分析過程為：① 輸入。將斷面圖存為dxf格式并輸入；②有限元?jiǎng)澐?。在編輯幾何圖形的環(huán)境下將斷面圖劃分成小單元，并自動(dòng)生成網(wǎng)格；③計(jì)算。輸入材料、設(shè)備擠出量、擠出速度等參數(shù)，進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算結(jié)果見圖5。[m] 3.4 模具方案確定
   從圖5可看出，由于邊界效應(yīng)，物料靠近模腔外壁和內(nèi)壁的部分流速較慢，中心部分流速較快，在內(nèi)筋與主壁的交匯處及拐角處物料流速也較快。
   從Flow2000的分析結(jié)果看，采用較初的設(shè)計(jì)方案，料流基本均勻，能夠符合擠出要求，確定該方案為較終方案。如在調(diào)試過程中制品仍有缺陷，可以在調(diào)試過程中予以修整。
4 結(jié)語
   擠出加工是改性塑料的重要成型方法之一，在擠出加工過程中必然要涉及到加工對(duì)象性能的問題。加工物料的性能不僅對(duì)制品的使用性能起著決定性的作用，而且對(duì)擠出質(zhì)量、產(chǎn)量有較大的影響。因此，研究改性塑料的性能與擠出過程的關(guān)系有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。木塑復(fù)合材料擠出技術(shù)的擠出過程是非常復(fù)雜的，影響因素很多，工藝、配方和模具的綜合作用造成了變量之間的不確定性。木塑復(fù)合材料擠出技術(shù)的關(guān)鍵問題是：①原材料選擇（如木粉的品種）及如何提高塑料基體與木粉之間的界面結(jié)合力；②成型設(shè)備和成型工藝選擇③成型模具設(shè)計(jì)。木塑復(fù)合擠出技術(shù)是未來較為重要的發(fā)展方向之一，其擠出產(chǎn)品具有很大的市場潛力，但在較終生產(chǎn)出窗用型材之前，還需要很多人的辛勤工作。
 
 
PVC微發(fā)泡木塑配方：


PVC（SG7或者SG8）                    100份
XJ—168高效無毒稀土鈣鋅復(fù)合穩(wěn)定劑       1.5份
CPE                                                                 6份
ACR（401或201）                        2份
泡孔調(diào)節(jié)劑（530）                        5份
ADC發(fā)泡劑                               0.5份
增塑劑                                   3份
CaCO3                                                           8份
木粉（80—100目）                       30-40份
硬脂酸                                   1份
PE蠟                                     0.6份

佛山市南海區(qū)遠(yuǎn)錦塑料機(jī)械廠專注于塑料機(jī)械/塑料復(fù)輔機(jī)等

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  詞條說明

• 木塑PVC擠出技術(shù)

  木塑PVC擠出技術(shù) 由于**森林資源日益緊缺，國內(nèi)外木塑制品的技術(shù)開發(fā)和應(yīng)用發(fā)展迅速。木塑復(fù)合材料具有堅(jiān)硬、強(qiáng)韌、持久、耐磨、尺寸穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。一般來說，木塑復(fù)合材料的硬度較未處理的木材高出2～8倍，耐磨性高出4～5倍，各種添加劑的應(yīng)用還賦予其許多特殊的性能。它還是一種環(huán)保材料，可回收重復(fù)使用，且原料廉價(jià)豐富，在減少環(huán)境污染、保護(hù)森林資源、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展方面都有良好的效益，受到了眾多研究者關(guān)注。此外，

• 遠(yuǎn)錦塑料機(jī)械廠售后服務(wù)

  1、 本公司對(duì)所供的設(shè)備采用全程電話跟蹤的售后服務(wù)方式。 2、 技術(shù)支持：可提供全套服務(wù)包括（原料供應(yīng)商、輔助設(shè)備、生產(chǎn)工藝培訓(xùn)）。提供整套設(shè)備使用、簡易維修及維護(hù)的技術(shù)培訓(xùn)。 3、 設(shè)備提供一年保修，終身維護(hù)。保修期內(nèi)：對(duì)設(shè)備出現(xiàn)的問題，首先通過熱線電話解決，如通過電話解決不了，則我廠派人員到現(xiàn)場解決。 4、 安裝調(diào)試：買方擺好設(shè)備后，通知賣方派有經(jīng)驗(yàn)人員到買方現(xiàn)場指導(dǎo)安裝調(diào)試。賣方設(shè)備安裝調(diào)

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