第八章挤出异型材
PVC塑料异型材挤出异常现象的原因及解决思路
•PVC塑料异型材挤出异常现象的原因及解决思路•一、原料进料波动•1、可能原因：•1）原料流动性不好；•2）原料容易在料斗中心形成空洞附壁悬挂，桥架滞料；•3）加料温度过高；•4）料斗底部湿度过高。
•2、解决思路：•1）用具有适当流动性PVC干混粉料；•2）安装搅拌送料器，防止架桥，经常检查，及时处理；•3）进料段通冷却水冷却或降低加料段的温度；•4）清除料斗中的湿料使料斗保持干燥。
•二、型材弯曲•1、可能原因：•1）整条生产线不直；•2）冷却方法不当；•3）真空冷却水道不正常；•4）机头；流道及间隙不合理，壁厚悬殊大；•5）挤出速度过快；•6）牵引机上下履带不同步；•7）模具装配不齐；•8）定型模各成型面阻力不平衡。
•2、解决思路：•1）调整生产线保持在一条直线上；•2）加强壁厚部分冷却，降低水温；•3）检查真空冷却系统至正常；•4）修正流道及壁厚至均匀出料；•5）降低挤出速度；•6）检查并调整牵引机上下履带同步运行；•7）模具安装完毕后，用水平心校正；•8）清理定型模式或专业进行维修。
•三、局部收缩痕•1、可能原因：•1）口模筋处树脂活动慢，筋槽受拉伸；•2）真空操作不当或真空度控制不宜；•3）冷却水温过高；•4）局部冷却过快。
•2、解决思路：•1）清理口模修正模使口模内筋处流速加快或降低牵引速度；•2）调节真空度，或用夹头工具在灾坯进入定型模前在材料上戳小孔，使型材呈放开式，加强真空吸附；•3）降低水温，提高冷却效率；•4）关小局部冷却水。
•四、型材后收缩率大•1、可能原因：•1）牵引速度偏高；•2）定型模冷却不够；•3）机头温度过高；•2、解决思路：•1）调节牵引速度；•2）提高冷却效率；•3）降低机头温度；•五、制品尺寸、厚度时大时小•1、可能原因：•1）进料波动；•2）电热圈加热不正常；•3）牵引面不稳定，牵引电机打滑或速度波动；•4）混料不均匀；•5）模具间隙发生变化；•6）模头内有物料停滞。
型材挤出中的异常现象、原因、解决方法
1型材弯曲挤出型材直线度是检验塑料门窗异型材产品品质的一个重要指标，它直接影响门窗焊接、组装质量以及五金配件的安装。
GB/T8814-1998规定，当门窗主要异型材(诸如：扇、框、梃)弯曲量大于2mm/m时为不合格。
造成挤出制品弯曲的因素很多，最常见的有以下几个方面：1.1口模出料不均匀口模出料均匀性包括“出料速度差异”和“型坯壁厚差异”两个要素。
判断口模出料是否均匀，只需在口模出口处用专用铲刀迅速截取长约20mm、塑化良好的型坯4～5片进行测量，若型坯纵向各侧面的长度误差(取各片的平均值)不超过10%，且外壁、内筋等各处的厚度(因有离模膨胀效应，故此厚度并不等同于制品壁厚)对应关系符合产品截面图纸要求则视为合格。
口模出料不均匀造成的弯曲，其弯曲方向在定型系统对型坯冷却充分、牵引阻力平衡的前提下向出料慢的一侧弯曲(冷却效果和牵引阻力的影响在后面讨论)。
调整口模出料均匀性的措施如下：(1)检查口模定型段型腔主间隙的均匀性，间隙差不大于0.02mm；(2)检查流道内有无死角、台阶或糊料现象，将型腔抛光至镜面(Ra≤0.02μm)；(3)检查尾锥分流中心是否合理并予以调整；(4)调整口模局部出料速度还可在压缩段、分流段或发散段采取“阻流”或“疏流”两种不同的方式(严禁改变口模定型段间隙)。
对出料快的区域可通过设置阻尼块或采用与模体相同的材料对型腔进行堆焊以达到“限流”的目的；对出料慢的区域可通过局部延长压缩段长度(即缩短定型段长度)、加大分流段型腔尺寸或调整尾锥分流角度以达到“疏流”的目的。
1.2型坯通过定型冷却系统时的牵引阻力不平衡PVC－U异〖BF〗型材定型冷却系统通常采用干－湿结合定型装置。
在干定型段(普遍采用数段定型模安装在同一底板上的串联结构)通过抽真空使高弹态的型坯被吸附在型腔壁上定型冷却，并在牵引机的作用下滑移。
由于多数异型材结构相对复杂，且在沿型腔滑移的过程中逐渐收缩，因此牵引阻力不平衡很常见，主要应从以下几方面分析：(1)因阻力不平衡造成的弯曲(主要发生在非对称型材)，往往向阻力大的一侧弯；(2)真空吸附力越大，则型坯与型腔间的摩擦阻力越大，可通过调整真空吸附强度来改变局部牵引阻力；(3)检查易产生较大牵引阻力的沟槽、凸台的结构尺寸设计是否合理。
挤出U－PVC门窗异型材配方设计（1）
硬聚氯⼄烯（PVC－U）门窗异型材是由PVC、稳定剂、抗冲击改性剂、加⼯助剂、填料等按⼀定的配⽅配混、挤出成型的，PVC及助剂的选⽤对制品的性能有很⼤影响。
随着挤出硬PVC-U门窗异型材及塑料门窗⾏业的⾼速发展，相关的PVC及助剂⾏业也有了新的进展。
1 树脂及助剂的选择1.1 PVC⽣产PVC-U门窗异型材的，⼀般都使⽤悬浮法⽣产的疏松型PVC(SG-5)。
特别需要指出的是，⽣产PVC原料的⼄烯宜选⽤⽯油裂解法⽣产的，不⽤电⽯法⽣产的。
1.2 热稳定剂(1)热稳定剂的常⽤品种铅类热稳定剂 在铅类热稳定剂中，三盐基硫酸铅的热稳定性，应⽤最⼴;⼆盐基亚磷酸铅的热稳定性和耐初期着⾊性显著，同时赋予制品良好的耐候性，⽽⼆盐基硬脂酸铅和硬脂酸铅热稳定性稍差，但润滑性强，铅盐的缺点是有毒性，且外观易变⾊。
铅类热稳定剂的发展重点在于消除粉尘污染，开发复合型铅盐。
南京、温州、重庆是国内三⼤⽆尘复合盐⽣产基地，制造时⼤多是配合脂类润滑剂，产品有粒状、⽚状，可较好地解决粉尘污染问题。
⾦属皂类稳定剂 依其功能和机理分为主辅两类。
主⾦属皂以CdZn为主，辅助⾦属皂类稳定剂以Ba.Ca为主，主辅助⾦属皂配合使⽤，具有协同效应，具有代表性的是Ba-Cd，Ba-Zn和Ca-Zn。
国内常⽤的为Ba-Zn和Zn-Ca体系。
有机锡稳定剂 有机锡类稳定剂主要分为含硫有机锡和有机锡羧酸盐两类。
有机辅助稳定剂 有机辅助稳定剂通常与⾦属盐稳定剂并⽤，具有协同效应，主要包括亚磷酸脂、环氧化合物、多元醇、含硫辅助稳定剂、β－⼆酮辅助稳定剂。
稀⼟稳定剂 稀⼟稳定剂是我国新近开发出的新型热稳定剂，具有价廉、⽆毒、性能⾼、透明性好、储存稳定、耐候性优良等优点。
实际使⽤的稀⼟稳定剂通常是稀⼟与⾦属钙或锌的有机配混复合物。
(2)热稳定剂的选⽤不同国家和地区使⽤热稳定剂的种类差别较⼤。
美国热稳定剂的构成特点是有机锡类稳定剂产量较⾼，铅盐稳定剂⽐例低，热稳定剂的开发⽅向是⽆铅、⽆铬化。
UPVC异型材挤出口模流道设计技巧
6———————————————————————————————————————————————————————作者简介：周密，男，1994年毕业于北京化工大学，高级工程师，江苏省模具工业协会副理事长，连云港杰瑞模具技术有限公司副总经理，南京航天大学机电学院机械工程硕士班在读，已发表论文十余篇。
近年来，受市场需求的拉动，我国塑料门窗异型材挤出模具研制技术得到较快发展，国产模具不仅在很大范围内替代了进口产品，而且在进军国际市场上也成绩斐然。
然而，在进步的同时，模具制造厂也经常遇到这样的问题：由于产品技术升级、市场竞争的需要或受利益的驱动，许多中、小型材生产厂家常常改换配方，此举往往因为破坏了口模出料的均匀性而需对口模流道系统进行重新修正，从而使模具的供需双方都遭受到经济上的损失。
因此，如何提高模具对配方的适应性就变得非常重要了。
笔者结合多年的实践经验和对国外先进技术的消化吸收，力求建立一套不需复杂计算的、适应配方范围更广的异型材口模流道设计方案。
1U PVC 异型材口模流道典型结构UPVC 异型材口模流道典型结构见图1。
口模的主要作用是提供连续均匀、塑化良好、组织致密的异型型坯。
结合热敏性塑料UPVC 的性能特点，要实现其在异型流道中的均匀挤出，口模设计必须采取流线型长流道结构，主要包含两个要素：（1）流线型流道：整个流道没有急剧的扩张或压缩（扩张角或收缩角皆小于30°），不存在台阶、尖角（所有棱角控制在R0.3～R3之间为宜）、死角等，以免产生熔体滞流、过热分解、过度拉伸、熔体破裂等不良现象；（2）长流道结构：特别是分流段较长，以降低熔体大分子的无序流动、均衡异型流道从入口到出口各点的流程、保证挤出型坯的致密度。
值得注意的是：虽然定型段的加长有利于提高挤出型坯的致密度，但同时会显著增加挤出背压，可能造成挤出机过载，较长的定型段间隙也会使熔体分子取向加剧，不利于制品尺寸变化率指标的控制。
异型材成型工艺
异型材挤出成型复习资料第一章绪论挤出成型的定义:在挤出机中通过加热、加压而使物料以流动状态通过口模成型的方法称为挤出成型。
或称为挤塑。
挤出成型需要的设备:挤出机；机头口模；冷却装置；定型装置；牵引装置；切割装置；卷曲装置挤出成型的优点：1.设备成本低，制造容易，投资少，见效快。
2.生产效率高。
3.可以连续化生产。
4.生产操作简单，工艺控制容易，易于实现自动化。
5.可以一机多用。
挤出成型主要的产品：薄膜；管材；板材；片材；型材；电线电缆包覆；棒材；丝；网；带；中空容器；泡沫塑料；合材料；挤出成型发展趋势：1.产品向多样化发展。
2.高速化，自动化。
第二章挤出设备挤出设备的组成：1.挤出机2.辅机3.控制系统挤出机的组成：1.挤压系统：主要由螺杆和料筒组成，是挤出机的关键部件。
2.传动系统：其作用是驱动螺杆，保证螺杆在挤出过程中所需要的扭矩和转速。
3.加热系统：用来保证塑料在成型加工中的温度控制要求。
挤出机的分类：1.螺杆的数量：无螺杆挤出机、单螺杆挤出机、双螺杆挤出机、多螺杆挤出机2.螺杆的转速：普通挤出机、高速挤出机、超高速挤出机3.安装位置：卧式挤出机、立式挤出机4.装配结构：整体式挤出机、分开式挤出机5.排气结构：排气式挤出机、非排气式挤出机螺杆技术参数：1.螺杆直径(D) 是指螺杆外径,单位mm2.螺杆长径比(L/D) L为螺杆的工作部分(有效部分)长度(工艺上将L定义为加料口中心线到螺纹末端的长度)3.压缩比：螺杆加料段第一个螺槽容积与均化段最后一个螺槽容积之比。
4.螺杆转速范围5.螺槽深度：6.螺槽螺距：7.螺纹升角：8.螺纹头数：9.螺楞宽度：10.螺杆外径与机筒内壁的间隙。
螺杆各段的作用：1.加料段：对塑料进行预热、压实和输送。
2.熔融段：使塑料进一步压实和塑化使包围在塑料内的空气压回到加料口处排出，并改善塑料的热传导性能，。
3.均化段：塑料进入均化段后进一步塑化和均匀化，并使之定量、定压、定温地从机头挤出。
塑料异型材挤出模具讲述共99页
谢谢！
36、自己的鞋子，自己知道紧在哪里。——西班牙
37、我们唯一不会改正的缺点是软弱。——拉罗什福科
xiexie! 38、我这个人走得很慢，但是我从不后退。——亚伯拉罕·林肯
塑料异型材挤出模具讲述
16、自己选择的路、跪着也要把它走 完。 17、一般情况下)不想三年以后的事， 只想现 在的事 。现在 有成就 ，以后 才能更 辉煌。
18、敢于向黑暗宣战的人，心里必须 充满光 明。 19、学习的关键--重复。
20、懦弱的人只会裹足不前，莽撞的 人只能 引为烧 身，只 有真正 勇敢的 人才能 所向披 靡。
ห้องสมุดไป่ตู้
39、勿问成功的秘诀为何，且尽全力做你应该做的事吧。——美华纳
40、学而不思则罔，思而不学则殆。——孔子
异型材成型工艺
异型材成型工艺异型材挤出成型复习资料第一章绪论挤出成型的定义:在挤出机中通过加热、加压而使物料以流动状态通过口模成型的方法称为挤出成型。
或称为挤塑。
挤出成型需要的设备:挤出机；机头口模；冷却装置；定型装置；牵引装置；切割装置；卷曲装置挤出成型的优点：1.设备成本低，制造容易，投资少，见效快。
2.生产效率高。
3.可以连续化生产。
4.生产操作简单，工艺控制容易，易于实现自动化。
5.可以一机多用。
挤出成型主要的产品：薄膜；管材；板材；片材；型材；电线电缆包覆；棒材；丝；网；带；中空容器；泡沫塑料；合材料；挤出成型发展趋势：1.产品向多样化发展。
2.高速化，自动化。
第二章挤出设备挤出设备的组成：1.挤出机2.辅机3.控制系统挤出机的组成：1.挤压系统：主要由螺杆和料筒组成，是挤出机的关键部件。
2.传动系统：其作用是驱动螺杆，保证螺杆在挤出过程中所需要的扭矩和转速。
3.加热系统：用来保证塑料在成型加工中的温度控制要求。
挤出机的分类：1.螺杆的数量：无螺杆挤出机、单螺杆挤出机、双螺杆挤出机、多螺杆挤出机2.螺杆的转速：普通挤出机、高速挤出机、超高速挤出机3.安装位置：卧式挤出机、立式挤出机4.装配结构：整体式挤出机、分开式挤出机5.排气结构：排气式挤出机、非排气式挤出机螺杆技术参数：1.螺杆直径(D) 是指螺杆外径,单位mm2.螺杆长径比(L/D) L为螺杆的工作部分(有效部分)长度(工艺上将L定义为加料口中心线到螺纹末端的长度)3.压缩比：螺杆加料段第一个螺槽容积与均化段最后一个螺槽容积之比。
4.螺杆转速范围5.螺槽深度：6.螺槽螺距：7.螺纹升角：8.螺纹头数：9.螺楞宽度：10.螺杆外径与机筒内壁的间隙。
螺杆各段的作用：1.加料段：对塑料进行预热、压实和输送。
2.熔融段：使塑料进一步压实和塑化使包围在塑料内的空气压回到加料口处排出，并改善塑料的热传导性能，。
3.均化段：塑料进入均化段后进一步塑化和均匀化，并使之定量、定压、定温地从机头挤出。
异型材挤出成型概要
2018/8/14
异型材挤出成型设备
此表为国家机械行业标准JB/T 6492-92规定的锥形双 螺杆挤出机的基本参数
2018/8/14
异型材挤出成型设备
2、异型材机头
机头是制品成型的主要部件。其作用是 将挤出机提供的圆柱形熔体连续、均匀地转 化为塑化良好的、与通道截面及几何尺寸相 似的型坯，再经过冷却定型等其他工艺过程， 得到性能良好的异型材制品。
塑料异型材成型工艺
异型材成型机组的组成、工艺流程、控制形式、 工艺质量控制
2018/8/14
异型材挤出成型设备
1.异型材生产用挤出机
1）.单螺杆挤出机 用粒料生产异型材,产品截面积较小的制品,一般选 用直径为45mm、65mm和90mm的单螺杆挤出机。 2）.双螺杆挤出机 用粉料直接挤出,产品截面积较大的制品,一般适用于 加工PVC。由制品的截面尺寸来选用挤出机的规格。
PVC树脂
混合 造粒 单螺杆挤出成型
塑料添加剂
真空定型
冷却
牵引
切割
堆放
2018/8/14
• 2、双螺杆挤出机成型
PVC树脂
混合 双螺杆挤出成型 真空定型
塑料添加剂
冷却
牵引
切割
堆放
2018/8/14
塑料异型材的质量控制
质量控制的方法及手段
做好塑料异型材的质量控制和管理工作, 主要是要做到以下几点: (l) 严把原材料关原材料质量的好坏及性能的稳定性, 对异型材制品的质量有着要 的影响。要获得质量稳定的制品, 首先要把好原材料关。对常用的各种主、辅材 料必须定期、分批进行检测。 (2) 干混粉料的质量控制干混粉料是指将树脂和各种助剂按一定配比、经过热混 和冷混后获得的粉料。干混粉料的分散度和均匀度、预塑化及其凝胶化程度将直 接影响挤出工艺和稳定性, 对异型材的质量有重要影响。对干混粉料的控制主要 是检测其表观密度、干流性、粒度分布和热稳定性, 检测要分批、定期进行。 (3) 挤出质量控制干混粉料投人挤出机料斗后, 就开始了连续的挤出过程。在连续 生产过程中, 首先要注意粉料的塑化质量和挥发物含量。粉料的塑化质量将影响 制品的综合性能, 可以通过将异型材试样用丙酮浸渍后, 观察其表面是否起毛、脱 层或破裂来检测, 也可通过给试样加热, 观擦是否有气泡、裂纹或麻点。其次应观 察异型材内应力的大小可通过试样受热后尺寸变化率的大小来表征。当收缩率 2018/8/14
PVC挤出异型材配方
PVC挤出异型材配方最近几年PVC门窗在建筑门窗市场中所占比例越来越大，许多大的集团纷纷投资生产，由于市场竞争剧烈，再加上PVC树脂价格的上涨，令人担忧的质量问题也随之而来。
PVC门窗质量的好坏，除与五金件质量有关外，更重要的是PVC异型材的质量，而决定PVC异型材质量的先决条件是其配方成份，因为差的配方是无法生产出优质异型材的。
因此，设计一种合理的配方对于生产异型材的厂家来说是有必要的。
所有设计或接触过PVC异型材配方设计的人员都知道，一个配方除了主原料PVC外还必须含有以下成份：热稳定剂、抗冲改性剂、润滑剂、加工助剂、光屏蔽剂、填料等。
下面就如何选择这些助剂提供一些参考资料：一、热稳定剂〈1〉定义塑料在成型加工中因热、摩擦、剪切等物理作用和使用过程中因热、光、氧等外界条件作用而发生降解。
从而使制品性能变坏甚至失去使用价值，为抑制这种作用需添加热稳定剂。
PVC树脂的由于分子结构存在活性基团，在受热1000C以上就会降解放出HCL气体，使PVC渐渐由白色变棕色至黑色，HCL气体还会起自动催化作用，促使PVC树脂进一步降解，在成型加工温度（1700C以上）降解反应加速，除了脱HCL外还发生变色、交联，从而使性能变坏。
而加入热稳定剂就可以起到抑制作用。
〈2〉对热稳定剂的要求影响PVC热降解的主要因素是链结构（指支链、双键、烯丙基氯、头头结构、共扼双键和分子量等）的影响；另外，氧、氯化氢、添加剂等外界因素也有影响。
因此热稳定剂应该具备如下几个功能：1、能吸收或中和加工和使用过程中所脱出的HCL，终止其自动催化作用；2、能置换分子中活泼的和不稳定的氯原子，抑制脱氯化氢反应；3、能与聚烯结构进行双键加成反应，消除或减缓制品变色；4、防止聚烯结构氧化；5、中和和钝化树脂中的杂质，如催化剂残基、端基等。
〈3〉评价热稳定剂的因素评价热稳定剂性能主要是耐热性、耐候性和加工性，但还必须考虑与PVC的相容性、机械强度、电绝缘性，毒性和与其他添加剂的影响等。
第八章挤出异型材
4）实心异型材
具有椭圆、矩形、三角形等非圆形断面 的实心异型材。
5）复合异型材 在异型材中镶嵌钢、铝等金属型材或织 物、木材等。
T型护栏 D型护栏 C型护栏60、 E型铝导轨
16—2认识生产线及控制面板
一、异型材生产用挤出机 二、异型材机头 三、冷却定型装置
四、牵引装置
五、切割装置
一、异型材生产用挤出机
冷却
牵引
切割
堆放
控制形式
二、双螺杆挤出机挤出硬PVC门窗异型材工艺控制要点 硬PVC门窗异型材的挤出过程可简述如下：改性PVC混合料 在机筒内经过螺杆混炼，在内磨擦热和电加热的作用下，物 料逐渐变成熔融粘流态，物料在旋转螺杆的流动下向机头方 向螺旋运动。进入机头模具后，在高温、高压下经过机头模 具型腔进行分流压缩成型，挤出近似制品断面的型坯，再经 过定型模具对型坯真空冷却定型，达到制品设计要求。成型 温度、定型冷却、螺杆转速、牵引速度、加料速度等都是影 响异型材制品质量的重要因素，现分述如下：
③机头及口模温度要高。为获得型材较好的 外观及力学性能，以及减小熔体出模膨胀， 一般控制机身温度较低，机头及口模温度较 高。在具体操作中应根据不同的异型材截面、 不同的电热板结构、合理调节温差。其大致 原则为:截面复杂、截面积大、壁厚及转角部 分，温度控制应稍高；反之温度控制应稍低； 截面对称、厚薄均匀部位一般不允许有温差。
（二）真空度控制及冷却定型
PVC异型材在挤出过程中，刚出口模时完全处于软化态,进入真空定型模 后，借助负压的作用，异型材紧紧吸附在定型腔模型上，经模型内冷冻 水的冷却,异型材被引出真空定型模后，就能获得理想的形状及尺寸。 通常，真空度应大于67lPa。但真空度过大，会增中牵引机负荷，同时 还将延缓、甚至阻碍产品顺利进入真空定型模，导致口模与真空定型之 间积料堵塞，此外，还会降低产量，缩短真空泵使用寿命；而真空度过 小，则吸力不足，导致严重变形或不成型，无法保证产品的外观质量及 尺寸精度。 真空定型模的冷却水通常是由定型套后部流人，前部流出，使水流方向 与型材前进方面逆向而行，这可使型材冷却较缓和，内应力较小，同时 定型套前端温度较高，型材易于吸收。硬PVC异型材冷却水要求在20℃ 以下，以15-20℃较理想。由于硬PVC异型材往往是不对称产品；可采 用若干个真空定型模来冷却定型，这样可避免元规则的弯曲变形。
第八章挤出异型材
木塑室内地板
第八章 挤出异型材
卷帘门叶片
塑料卷帘门
第八章 挤出异型材
UPVC门板 门板
第八章 挤出异型材
中大窗台板实物
第八章 挤出异型材
塑料外平开窗
第八章 挤出异型材
工程应用-金盾花园 塑料窗 工程应用 金盾花园-塑料窗 金盾花园
第八章 挤出异型材
塑料外开门
第八章 挤出异型材
塑钢门窗
第八章 挤出异型材
�
第八章 挤出异型材
2)孔板式机头
2号口模板是 号口模板是 成型零件, 成型零件,更换口 模板便可得到不同 形状的制品. 形状的制品. 机颈座是 机颈座是过渡 部分,它的内孔尺 部分, 寸由挤出机的内径 逐步过渡到与口模 板成型部分接近的 尺寸. 尺寸. 特点:结构简单, 特点:结构简单, 制造快,安装方便. 制造快,安装方便. 但流动性不好. 但流动性不好.
第八章 挤出异型材
四,牵引装置 可采用生产管材所用牵引装置——履带 履带 可采用生产管材所用牵引装置 式牵引装置. 式牵引装置.如将履带上的橡胶块外形与 牵引的异型材轮廓加工成一致, 牵引的异型材轮廓加工成一致,则牵引效 果会更好些. 果会更好些. 五,切割装置 切割方式:锯断,剪断和磨断. 切割方式:锯断,剪断和磨断.如中圆 锯切割机,气缸式剪断机, 锯切割机,气缸式剪断机,旋转式剪断机 和砂轮式磨断机等. 和砂轮式磨断机等.
端面为圆形
端面为矩形
第八章 挤出异型材
3)多级式机头 机头流 道的变化是 由多块孔板 经串联组成. 经串联组成. 特点: 特点:简单 方便, 方便,但不 适合加工热 敏性塑料. 敏性塑料.
第八章 挤出异型材
异型材模具
第八章 挤出异型材
塑料异型材挤出模具
➢对于推拉窗框型材能够有两种措施来夹持。但 是，型材旳夹持措施不同，定型模型腔旳型板 分块方式会有变化。这对型腔板旳加工、水气 路旳布置和定型模旳操作影响很大，直接影响 到挤出模具旳制造成本和作业稳定性，所以是 挤出模具设计时首先要考虑旳问题。
➢分流支架构造是针对中空型材（塑料门窗异型 材绝大部分是中空型材）设计旳，为确保型芯 和分流锥在模头流道中悬空，以形成异型材旳 空腔，所以要有分流筋支撑型芯和分流锥。
➢特征：形成了由分流筋分开旳若干个分流道， 成为分流支架流道旳一种特征。
➢分流支架流道另外一种要求：
➢即在口模图形基础上扩大流道截面，使分流 支架流道在向成型段流道（即形成口模图形 旳平直流道>过渡时有一种明显旳收缩过程。
➢作用一:是使得经分流筋分流后再汇合旳熔料 在收缩流道中，对流动有稳定作用
➢作用二:是能够经过控制收缩角(即控制平直 段长度，来局部调整模头各部分旳出口流量， 实现均匀挤出。
➢ 收缩段斜面旳角度称为收缩角a，常在 10°～20°之间选择；
➢ 对于横截面形状较分散旳异型材，这么旳选择 会较有利于实现整个模头流道均衡地分流，对 提升模头旳出料稳定性是大有好处旳（图c）
选择异型材旳挤出中心——措施三
➢选择异型材横截面旳主要型腔旳中心，作为挤 出中心
➢或根据前两种选择措施作合适调整
➢选择异型材旳挤出中心，也就是在拟定模头旳 料流开始分流前旳流道中心，与挤出生产线上 异型材截面旳位置关系，这对实现均衡分流是 有影响旳。
➢ 设型坯在进入定型模后，因为真空吸附旳定型作用， 能够基本保持原有旳挤出形状。那么，经过定塑模后 型材旳最终尺寸应该是，型坯离开口模时旳尺寸与这 三方面作用成果旳线性叠加。
异型材挤出成型工艺流程和工艺控制
二、异型材成型工艺控制
2、造粒工艺：
使用双螺杆挤出机可以直接使用混合好的 粉料生产异型材，而对于单螺杆挤出机生产 异型材，提前混合造粒是必不可少的。造粒 工序可使用单螺杆挤出机、双螺杆挤出机或 双辊混炼机。 一般来讲，单螺杆造粒机机身温度比双螺杆造粒机高1015℃，双辊混炼机则比单螺杆造粒机还要高10℃左右。 PVC造粒 单螺杆造粒机 双螺杆造粒机 双辊混炼 机身温度 150-170℃ 140-160℃ 160-180℃
加料速度和螺 杆速度过快、过慢， 会导螺杆转速与加料速度时，一般将螺杆转速设定在 挤出最高转速的2/3左右比较经济合适，从排气口看，半塑 化的物料以充满螺旋槽的40%-60%为佳。
二、异型材成型工艺控制
5、真空冷却控制：
异型材在挤出过程中，刚出口模时完全处于软化态,进入 真空定型模后，借助负压的作用，异型材紧紧吸附在定型 腔模型上，经模型内冷冻水的冷却,异型材被引出真空定型 模后，就能获得理想的形状及尺寸。 通常，真空度取值0.04-0.08MPa，定型模的冷却水由定 型模后部流入，前部流出。
4、机头压力控制 机头压力是保证物料塑化质量、得
到均匀密实、质量合格制品的必要条件。
螺杆转速 机头压力
定量加料
产 量
质 量
它们之间 有什么 关系？
二、异型材成型工艺控制
螺杆转速主要表现在其 塑化能力的变化，而加料 速度更多体现在机头压力 的变化。加料速度与螺杆 转速要相匹配，才能形成 适当的机头压力，达到较 好的塑化质量。
思考：为什么冷却水流向与型材挤出方
向相反？
二、异型材成型工艺控制
6、冷却校直控制：
由于定型模不能充分冷却异型材，在冷却水箱内设置喷 淋水头对型材冷却并设置校直装置，通过调节各部位的冷 却水的流量，或若干个校直块来防止型材的弯曲变形。
塑料异型材挤出生产的工艺过程
塑料异型材挤出生产的工艺过程一、塑料异型材挤出生产的工艺过程塑料异型材最终挤出制品生产的一般过程如下：配方设计购料-→主辅料配混(混料机)购料-→挤出加工(挤出机)连续-→冷却定型(模具、定型台)连续-→牵引计长、切割(牵引切割机)连续-→翻料检验、入库贮运-→组装、焊接等(组装、焊接等设备)检验-→贮运最终用户制品在以上生产工艺过程中，塑料异型材挤出生产工艺只包括配方设计、主辅料的配混、挤出加工、冷却定型、牵引计长切割及贴膜打印与翻料过程。
挤出生产的异型材最终还需组装、加工、焊接等若干专用工序处理才能作为门窗等最终制品进行应用。
因而从异型材的应用角度而言，塑料异型材的挤出生产类似于木制品的半成品材料生产(伐木后对木材的锯解保存处理)。
从以上异型材生产工艺的一般要求同样也说明了对异型材生产装备的功能要求和技术路线，即在配方设计(反复实验)和物料配混工序完成后，异型材挤出装备必须连续和全自动的完成上料、塑化、排气、挤出、成型、冷却定型、牵引、计长切割、堆料的全过程。
而要连续高效的完成每一步工序并最终生产出合乎标准的异型材，其中涉及的技术关联程度是相当高的，装备技术与加工对象具体工艺要求的科学匹配往往成为目前挤出技术工作中最具体实践意义的工作。
与切削加工无机金属材料的机床不同，作为对有机高分子聚合物(塑料异型材)成型加工的异型材装备，其异型材的性能特性和成型精度不仅与装备精度有关，更与加工对象的物性和加工的各种历程(热历程、流变历程、相变历程等)及其匹配程度有关。
因此，从装备技术的创新发展和异型材生产工艺的更深入研究两方面的提高将推动异型材挤出技术向更高层次飞跃。
二、塑料异型材挤出技术系统塑料异型材挤出技术包含三大相互关联密切相关的关键技术系统，即配方(工艺)设计与原料配混技术、挤出设备技术、挤出模具技术。
这三大技术系统有机地结合在一起，构成塑料异型材挤出技术的核心。
(一)配方(工艺)设计与原料配混技术系统配方(工艺)设计是对最终制品起决定性作用的技术因素之一，配方设计的好坏关系到挤出生产的稳定性及制品是否合格。
聚氯乙烯PVC异型材生产技术连载8
6（接上期）7型材模具的特点，试模、修模和维护模具挤出塑料门窗异型材的模具是生产塑料门窗异型材的关键设备，高质量的模具是生产高质量异型材的保证。
高质量的模具在生产中应体现在以下四个方面：①所生产的异型材断面尺寸准确，型材表面光滑，平整。
②适合高速生产。
一般主型材生产速度达到3m min 以上。
③连续稳定生产。
连续、稳定、高速生产时间达到一周以上。
④装卸、清理、维护方便。
耐腐蚀，坚固耐用。
目前，我国有许多设计、生产塑料门窗异型材模具的工厂。
模具的产量和质量基本可以满足国内塑料门窗异型材生产的需要。
但在生产高质量的模具方面上，我国所生产的模具与国外还有一定的差距。
无论从塑料门窗异型材生产速度上还是从塑料门窗异型材的表面光洁度上仍有差距。
但从模具的价格上，国内的塑料门窗异型材挤出模具价格仅为2～8万元，仅是国外进口同等模具的15～110。
因此，国内的塑料门窗异型材挤出模具占有率达到80%以上。
一副好的模具，它应该具备：结构设计合理，机械加工精细，材质优良。
结构设计合理包括：物料分配、熔体流道设计合理，机械加工工艺合理，模具整体结构以及涉及到拆卸、清理模具的操作方便。
模具结构设计合理还包括物料分配的自然流畅，并留有一定的修整余地。
熔体流道光滑、简洁。
流道中不应有任何死角造成熔体停留。
机械加工工艺合理是指设计的模具结构有利于机械加工制造，有利于发挥加工机械的最大精度，同时是加工成本最低的。
模具的整体结构设计如同一座建筑物一样，即要外表精美漂亮，又要使用方便，经久耐用。
模具的加工精度和表面的光洁度直接影响加工成型的异型材的尺寸精度和表面光洁度。
一般挤出模腔的光洁度应达到镜面水平，粗糙度在Ra0.8μm 以上。
口模处和冷却定型模具与物料接触面的粗糙度应达到Ra0.4μm 以上。
对于零部件的拼装面要求平面度小于0.02mm ，机头装配后口模装配缝隙公差小于0.05mm ，流道内不许有死角和加工痕迹。
定位销装配要准确牢固。
挤出UPVC型材配方的设计
PVC－U门窗异型材配方中各组分的作用是相互关联的，在选择助剂时应全面考虑各方面因素。比如在ACR改性PVC体系中，如润滑剂选择和配合不当，可使抗冲击改性剂的作用全部失效；为了提高PVC的耐冲击性，可添加橡胶或弹性高聚物，但这同时会引起弹性模量、刚性、耐热性的下降；若选用金属皂为热稳定剂，则应适当减少润滑剂的用量，否则会影响正常的挤出。
2.1配方设计方法
PVC－U异型材材料由PVC、稳定剂、加工助剂、抗冲击改性剂、润滑剂、填料等多种添加剂混配而成，这些原料的种类、生产厂家、批次，以及用量都会影响制品的性能。为了最少的实验次数获得最优配方，可采用正交优化试验方法。
2.2 PVC及添加助剂的选用依据
选用PVC及添加助剂主要根据制品的性能要求与原材料的特性之间的关系确定。
加工性能纯PVC的成型温度和分解温度很接近，成型很困难。PVC的分子量、加工助剂、润滑剂、抗冲击改性剂及稳定剂等都会影响其流动性能。合理的配方应保证PVC-U具有适宜的流动温度和良好的成型加工性。
光、热稳定性改善PVC热稳定性的主要方法是加入热稳定剂，选用热稳定剂时要从热稳定性能(包括在加工初期和加工中后期的稳定作用)、毒性、价格等方面综合考虑。二盐基亚磷酸铅不仅具有热稳定作用，而且对紫外线有较强的吸收作用，因此在使用铅盐作为PVC-U门窗异型材的热稳定剂的场合，往往配合作用一定量的二盐基亚磷酸铅。无机填料金红石型二氧化钛具有优异的抗紫外线功能。此外，紫外线吸收剂也可提高PVC制品的光稳定性，但应注意金红石型二氧化钛与紫外线吸收剂具有相互抵消作用。
1.5加工助剂
PVC用高分子加工助剂分子量一般为1.2×105-2.5×106，现有的PVC用高分子加工助剂有ACR、MBS、ABS、E/VAC、CPE、PVC-VC等，其中最有效的是ACR。
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（三）控制螺杆转速与牵引速度的调 整
螺杆转速是挤出速率、产量和制品质量的重要工艺参数，一 般根据模头的形状和大小、冷却装置的能力等综合考虑。转 速太低，挤出效率不高；但转速过高，会导致剪切速率增加、 熔体离模膨胀加大、表面变坏。 螺杆转速提高后，牵引速度也相应地提高。牵引速度过快或 过慢，分别会导致产品过薄或过厚，尤其刚开车牵引产品时， 牵引速度过快会拉断产品，太慢则会引起口模与定型模之间 积料堵塞。经验表明，硬PVC异型材双螺杆挤出，螺杆转速 以15-25r/min为宜，其中异型制品壁厚小于1mm，转速取 20-25r/min；壁厚大于2mm，转速取15-20r/min。同样如壁 厚小于1mm，牵引速度可取3.0-4.5r/min，壁厚2-5mm，牵 引速度应取0.5-3r/mm。
异型材模具
PE木塑挤出
门板模具
三、冷却定型装置
1、真空定型装置
2、波纹板滑移式定型装置 3、折弯异型材滑移式定型装置
1、真空定型装置 真空定型装置是用间 接水冷却的方法使机头口 模挤出的高温熔融异型材 冷却定型。 真空定型套由内壁有 吸附缝的真空定型区和冷 却区两部分组成，两区域 是交替的。真空区周围产 生负压，使型材外壁与真 空定型套内壁紧密接触， 确保型材冷却定型。
单螺杆挤出机____ 用粒料生产异型材,产品截面积较小 的制品,一般选用直径为45mm、65mm和 90mm的单螺杆挤出机。
双螺杆挤出机____ 用粉料直接挤出,产品截面积较大的 制品,一般选用双螺杆排气式挤出机。
二、异型材机头 机头是制品成型的主要部件。其作用是将 挤出机提供的圆柱形熔体连续、均匀地转化为 塑化良好的、与通道截面及几何尺寸相似的型 坯，再经过冷却定型等其他工艺过程，得到性 能良好的异型材制品。 1、异型材机头设计原则 2、口模形状与制品形状的关系 3、异型材机头定型部位的长度参考 4、异型材机头种类
截（界）面设计
1、原则：
①根据异型材制品的用途和使用要求，进行截面 形状的设计，使异型材制品满足其使用要求； ②充分发挥 塑料材料的特性，使塑料材料的性能 （主要指强度、刚度、韧性、弹性等）得到充 分利用； ③尽量使模量（异型材机头和定型模具）的结构 简单，加工方便，制造容易； ④成型工艺过程和成型工艺条件能顺利、方便地 实现异型材制品的生产。
⑤筋和空腔
中空异型材截面壁厚不均匀会引起制品截面形状改变，内腔应尽 可能地避免或减少设筋。若需要设置筋时，应尽可能选用较小的 筋肋厚度（通常筋的厚度应较外壁厚薄20%或更多）。
⑥拐角
为避免在拐角处出现应力集中和改善成型时的物料流动状态，应 在拐角处尽量设计成圆角。
3、截面尺寸的确定
①壁厚 异型材截面各部分壁厚都基本相等。对于硬质 PVC异型材设计的最小壁厚为0.5mm，最大可达20mm。 通常壁厚为1.2~4mm。 ②加强筋 为提高异型材的刚度和强度，设置加强筋是有 效的措施。加强筋的高度一般为壁厚的一半，最高不超 过壁厚。 ③拐角半径 拐角半径R尽可能地大，利于减小应力集中。 最小外圆角半径不低于0.4mm，内圆角半径不低于 0.25mm。壁厚为0.5~2mm时，内圆角半径 R=0.4~0.8mm；壁厚大于2mm时，内圆角半径 R=1.6mm以上。外圆角半径等于或小于内圆角半径加 上壁厚。
温度控制要点
异型材挤出温度控制主要是围绕着设定温度进行的。 由于锥形双螺杆挤出机具有温度自控和手动冷却控 制职能，一般生产状态对所设定的温度实施自动控 制即可。当某段温度控制失效，采用手动冷却控制 也可将温度控制在设定温度界线之内。 1)预热 在挤出前要先对挤出机进行预热。先将各 温度调至140℃，待温度升至140℃后，保温1小时 以上，然后再将温度升至生产所需温度，保温5-10 分种才能开始挤出生产。
温度
Hale Waihona Puke (一)温度控制 PVC混合粉料进入挤出机后,要完成压实、输送、熔融、均 化以及在较低温度下挤出。为获得高质量、高产量型材，各 段的温度需反复调节、准确控制，使物料在挤出成型过程中， 始终在熔融温度与分解温度区间进行。要正确设定温度，则 需充分考虑和指导物料成型温度的相关因素。 1影响物料加工温度的因素 1)配方及原料质量 对加工温度影响最大的是配方，不同 原料组成的混合物料其塑化温度不同。配方确定后，加工温 度也就基本确定了，只需视产品质量作小范围的调节；同一 配方不同厂家生产的原料，挤出成型温度往往也有差异，只 有通过生产实践,依据塑料型坯的质量，适时调整设定温度。
冷却
牵引
切割
堆放
控制形式
二、双螺杆挤出机挤出硬PVC门窗异型材工艺控制要点 硬PVC门窗异型材的挤出过程可简述如下：改性PVC混合料 在机筒内经过螺杆混炼，在内磨擦热和电加热的作用下，物 料逐渐变成熔融粘流态，物料在旋转螺杆的流动下向机头方 向螺旋运动。进入机头模具后，在高温、高压下经过机头模 具型腔进行分流压缩成型，挤出近似制品断面的型坯，再经 过定型模具对型坯真空冷却定型，达到制品设计要求。成型 温度、定型冷却、螺杆转速、牵引速度、加料速度等都是影 响异型材制品质量的重要因素，现分述如下：
2)双螺杆挤出机温度控制 ①加料段温度要高。双螺杆挤出几乎都是排气式的，即在机 身段设有一排气孔，并备有真空吸出装置，用于吸出混合料 中的氯乙烯单体和水分，这就要求物料在料筒内被送至排气 孔处，必须均匀塑化并包覆于螺槽表面,而不被真空吸出。因 此，要求机身加料段温度要高于其它二段，否则物料到排气 处还呈粉状或酥状，会被真空大量吸出，这样既减少了供料 量，又会堵塞真空吸出口、孔，并容易损坏真空吸出装置， 浪费物料。 ②机头连接套温度应适中。温度过高，虽可使物料顺利地进 入模具，但会使产品形状稳定性差,甚至会引起跑料、出现气 泡、产品发黄甚至变黑分解。温度低，虽然会使产品较密实、 后收缩小、形状稳定性好，但加工较困难、口模膨胀严重、 产品表面粗糙，还会导致机器背压增加，设备负荷大，功率 也随之上升。如果温度太低,则产品无法成型，设备超负荷运 转，导致机头压力剧增，而拉断法兰螺丝。
4）实心异型材
具有椭圆、矩形、三角形等非圆形断面 的实心异型材。
5）复合异型材 在异型材中镶嵌钢、铝等金属型材或织 物、木材等。
T型护栏 D型护栏 C型护栏60、 E型铝导轨
16—2认识生产线及控制面板
一、异型材生产用挤出机 二、异型材机头 三、冷却定型装置
四、牵引装置
五、切割装置
一、异型材生产用挤出机
2、截面形状设计要点
①尺寸和精度
异型材的精确度很难达到较高值，因为影响型材精度的因素很复杂，首先是机头 和定型模的制造精度，其次是塑料收缩率与成型工艺条件的波动，同时由于 定型模的磨损等原因造成精度的不断变化，会使型材尺寸不稳定。
②表面粗糙度
塑料异型材的粗糙度主要取决于机头流道和定型模的粗糙度。此外，制品的光亮 程度还与塑料品种有关。外观质量要求严格的制品，一般Ra<0.8微米。定型 模腔表面粗糙度比 型材要低一级，在使用过程中应随时给予抛光复原。透明 型材要求粗糙度值更低。
五、切割装置
切割方式：锯断、剪断和磨断。 如中圆锯切割机、气缸式剪断机、 旋转式剪断机和砂轮式磨断机等。
异型材的工艺流程
PVC异型材的生产工艺路线主要有单螺杆 挤出机挤出成型工艺和双螺杆挤出机成 型工艺两种 而两种工艺挤出用的原料是通过混合工 艺按一定配方混配好的混合粉料或粒料
1、单螺杆挤出机挤出成型
真空室 冷却水道
2、波纹板滑移式定型装置
定型模
异型材
先挤成管坯， 剖切展平后 进入定型模 成型
定型模
3、折弯异型材滑移式定型装置
先挤成板材， 再经滑移式 定型模中折 弯成异型材 并冷却定型
特点:可以用形状 简单的模具成型极 为复杂的大型异型 材。
四、牵引装置
可采用生产管材所用牵引 装置——履带式牵引装置。如 将履带上的橡胶块外形与牵引 的异型材轮廓加工成一致，则 牵引效果会更好些。
③型材和结构
型材截面几何形状的设计尽量简单、对称。在满足使用要求的前 提下，尽量易于机头挤出成型，使机头流道中的料流趋于平衡， 减少应力集中；如异型材的截面形状是否对称的，可采用组合对 称的形状来成型。
④截面壁厚
异型材的壁厚应尽量趋于一致，壁厚不均匀，导致模具狭缝通道 中熔体流体不同；同时在冷却定型时，因壁厚不一致，冷却快慢 不一，使型材发生翘曲变形。对于中空异形，要求中空隔腔截面 不能太小，否则芯模易变形，壁厚不均匀的异型材界面尺寸精度 和外观质量均不能保证，且成型困难。如需要壁厚不一致时，同 一截面的壁厚变化最大相差不应超过50%。
（二）真空度控制及冷却定型
PVC异型材在挤出过程中，刚出口模时完全处于软化态,进入真空定型模 后，借助负压的作用，异型材紧紧吸附在定型腔模型上，经模型内冷冻 水的冷却,异型材被引出真空定型模后，就能获得理想的形状及尺寸。 通常，真空度应大于67lPa。但真空度过大，会增中牵引机负荷，同时 还将延缓、甚至阻碍产品顺利进入真空定型模，导致口模与真空定型之 间积料堵塞，此外，还会降低产量，缩短真空泵使用寿命；而真空度过 小，则吸力不足，导致严重变形或不成型，无法保证产品的外观质量及 尺寸精度。 真空定型模的冷却水通常是由定型套后部流人，前部流出，使水流方向 与型材前进方面逆向而行，这可使型材冷却较缓和，内应力较小，同时 定型套前端温度较高，型材易于吸收。硬PVC异型材冷却水要求在20℃ 以下，以15-20℃较理想。由于硬PVC异型材往往是不对称产品；可采 用若干个真空定型模来冷却定型，这样可避免元规则的弯曲变形。
性能特点
塑料异型材具有质轻、耐腐蚀、 承载性能好、装饰性强、安装方便 等优良的使用性能。
物质性能决定作用