木塑复合材料(WPC)挤出技术问题浅析

12016-05-17木塑复合材料（WPC）挤出技术问题浅析原料中影响木塑复合材料（WPC）性能的因素；1、熔体流动速率：熔体流动速率一定程度反映相对分；2、分子量分布：从成型加工观点来看，宽的分子量分布；成型工艺及设备；良好的加工工艺和设备应保证物料和发泡剂混合均匀,；混料和喂料.原料的生产工艺：木纤维是吸水性较强的材料一般含水量在15%左右甚；造粒时常要注意各温控温度是否准确，风机是否正常运。混料工艺通过影响原料中木塑复合材料（WPC）性能的因素1、熔体流动速率：熔体流动速率一定程度反映相对分子量大下，熔体流动速率越小，相对分子量越大。相对分子量越大型坯具有较好的熔体强度，可改变型坯自重下垂，制品拉伸强度、冲击强度、热变形温度等性能都有所提高，是有利的，但相对分子量越大粘度越高，流动性越差，加工困难，同时型坯有很高的“回缩”性，在合模前型坯会有较大的收缩。同样的条件下，型坯不稳定流动现象加剧，甚至熔体破裂。因此,考虑设备加工能力与工艺可行性,几乎所有200L塑料桶生产厂家都选用HMWHDPE树脂,熔体流动速率能够满足制品质量要求即可，一般为2.0左右(g/10min,21.6kg)。2、分子量分布：从成型加工观点来看，宽的分子量分布比分布窄的，流动性要好，易于加工控制，并且宽的分子量分布可降低口模压力，减少型坯熔体破裂倾向，改善加工性能，同样的条件下可提高挤出速度。但是宽的分子量分布也说明存在相对分子量偏低和较高部分，当相对分子量偏低部分所占比例过高时，制品力学性能、热稳定性等皆有所下降，并且流动过程中的分级效应，又使聚合物中低分子量级较多集中到挤出型坯表面，甚至从表面晰出，型坯表面看上去是在上面撒了一些细小白色粒子，吹塑制品内壁粗糙，脱落的白色粒子常易堵塞气阀，引起气路系统故障。相对分子量偏高部分所占比例过高时，塑化困难，型坯表面出现未完全塑化颗粒，外观质量下降。目前双峰分布的树脂有替代单峰分布趋势，同样的条件下，具有出色的加工性能与熔体强度，抗环境应力开裂也明显提高。22016-05-17成型工艺及设备良好的加工工艺和设备应保证物料和发泡剂混合均匀,并保持足够高的、稳定的机头压力,使口模压力足够大和压力降足够快,以获得形态良好的泡孔。1.混料和喂料原料的生产工艺：木纤维是吸水性较强的材料一般含水量在15%左右甚至更高，无机填料也达到5%左右，而水含量的高低是影响塑料特别是木塑生产稳定性和制品质量的天敌，如影响发泡倍率，制品的吸水率，制品的变形，制品的耐候性和其他物理性能。所以水分最好控制在1%以内。控制好合理水分的纤维和填料-----加入高混机里-----混到100度-----加入适量的偶联剂----混到110-115度----关掉变频器打开混合机大盖2-3分钟-----加入PVC,稳定剂及其他加工助剂------100度加入润滑剂发泡剂------120-125卸粉-----粉卸完后再混下一手料（最好混五手料清理一次混合机）-----粉在泠拌桶冷却到40度就可造粒或加入双螺杆生产（泠拌桶务必有循环泠却水）。在混料是必须注意观察温度和时间如一般泠锅混第一手料在20-25分钟左右，热锅在12-15分钟左右（温度设定125度左右），如果时间有相差3分钟或更长那可能是感温线有问题或温控不准，或混合机牛角刀磨损严重。这样会影响发泡倍率的稳定，颜色。造粒时常要注意各温控温度是否准确，风机是否正常运转，电流的大小，粒子的粒径，表面，长度是否粘料，下料是否稳定，千万不能断料的情况发生。混料工艺通过影响不同组分之间的接触与反应影响各组分的分散,进而影响材料性能。混料时,应该选择合适的加料顺序、加料温度、加料时间。由于木粉粉料蓬松,加料过程中容易出现“架桥”和“抱杆”现象。加料不稳定会使挤出波动,造成挤出质量降低,因此必须对加料方式和加料量作严格的控制,一般采用强制加料装置或饥饿喂料,以保证挤出的稳定。PVC/木粉复合材料挤出发泡成型一般分两步法和一步法两种工艺路线:两步法即先造粒后成型;一步法即省去造粒工序,采用表面改性后的木32016-05-17粉与PVC粉经高速混合后直接加料挤出。研究表明:母粒法(两步法)有利于提高PVC/木塑的力学性能。2.成型温度挤出工艺：主要注意以下几方面a,挤出机各段温度的设定，关键是压缩段，计量段，模具。各温控的准确性如温控不准影响到发泡倍率和颜色。发泡主要是压缩段和计量段温度的设定，成型主要是模具温度。b,各段风机的正常运转。c，主机电流的大小和稳定性。如主机电流波动较大说明滑剂.加工助剂.纤维与PVC各组分之间分散不是很均匀或者是混料冷却时温度过高。d,主机速度务必保持一样，因速度的快慢会影响到发泡倍率及颜色。设定挤出成型温度应考虑到物料在挤出机机筒内的物理作用和化学反应。加料段温度既要保证物料能够快速熔融,阻止分解气体的逃逸,又要防止发泡剂提前分解;压缩段和计量段温度设定则需要考虑到化学发泡剂分解温度和分解速率,木粉烧焦和PVC分解等因素;机头温度应使熔体保持良好流动性的同时,具有足够的熔体黏度,以维持机头内的熔体处于高压下,使之在机头内不发泡。我认为在充分塑化的条件下,应采用低温挤出。螺杆和成型模具等设备也应具有低温挤出特性,以保证泡孔有良好的形态和较小的直径。加料段温度应控制在160℃以下,压缩段和均化段在160~175℃之间,机头和口模设在170℃以下。3.螺杆转速螺杆转速对挤出发泡的影响主要体现在以下几个方面:一是影响挤出压力,转速越高,挤出机内压力越大,从而越有利于成核,成核的泡孔数目也越多,发泡率也就越高。但压力过高时成核的泡孔生长受到抑制,影响泡孔的充分生长;二是螺杆转速越高,剪切作用越强,剪切作用过强时容易使泡孔合并或破裂,影响发泡42016-05-17体质量和低密度泡沫塑料的形成;三是螺杆转速过高或过低,使停留时间过短或过长,容易发生提前发泡或发泡剂分解不充分等现象,不利于形成均匀细密的泡孔结构。因此在其它影响因素不变的情况下,螺杆转速存在一个最佳值,一般在12~18r/min之间。4.挤出压力挤出压力不足会造成制品表面粗糙、强度低,而较高的挤出压力不仅能控制机头内的含气熔体不提前发泡,而且使机头口模内外压差大,从而使压降速率高,有利于气泡成核,成核的气泡数量增多,发泡率也随之增大,有利于得到均匀细密的泡孔结构。但挤出压力过高对泡孔的生长不利。要得到适宜的机头压力,可以通过调节螺杆转速、机头温度及口模形状来实现。5.成型设备单螺杆挤出机主要靠摩擦输送物料,混炼效果差,木粉在机筒中停留时间长,易烧焦,因此,在PVC/木塑复合材料挤出中受到较大的限制。为了提高PVC/木塑的混合效果,用于PVC/木塑加工的单螺杆应该设混炼区,或者先造粒,然后用粒料挤出成型,但这个过程消耗了助剂,降低了PVC性能。PVC发泡工艺控制关键点塑料发泡成型分为三个过程：气泡核的形成、气泡核的膨胀和泡体的固化。对于添加化学发泡剂的PVC发泡片材来说，气泡核的膨胀对发泡片材的质量起决定性影响。PVC属于直链分子，分子链较短，熔体强度低，在气泡核膨胀成气泡过程中，熔体不足以包覆住气泡，气体易溢出合并成大泡，降低发泡片材的产品质量。提高PVC发泡片材质量的关键因素是提高PVC的熔体强度。从高分子材料加工特性分析，提高PVC熔体强度的方法有多种，但最有效的方式是添加提高熔体强度的助剂和降低加工温度。PVC属于非晶材料，随熔体温度的提高熔体强度降低，反之随熔体温度降低熔体强度提高，但降温的作用有限仅起到辅助作用。ACR类加工剂都有提高熔体强度的作用，其中发泡调节剂最有效果。熔体强度随发泡调节剂含量增加而提高。一般而言，52016-05-17只要螺杆有足够的分散混合能力，添加高黏度的发泡调节剂对提高熔体强度效果更明显。甲基丙烯酸甲酯树脂分子式C5H8O2；CH2C(CH3)COOCH挤出过程常见问题在PVC发泡片材挤出过程中，碰到的问题基本可以归为4类，一是稳定性问题；二是熔体强度问题；三是润滑问题；四是分散问题。这四类问题特别是前三类问题会相互制约，交叉影响，从表面现象看有时很难立刻分清楚，要说方观察分析，找到问题根源才能根本解决。稳定性不足，会影响整个板面，板面发黄，发泡片材脆性大。熔体强度不足会导致发泡片泡孔大，纵切面泡很长。判断熔体强度是否不足，最直接的办法是用手指按压口模出料，熔体强度好按压时能感觉到弹性。若按压后很难弹起，说明熔体强度较差。因为螺杆结构和冷却方式差别较大，很难判断温度是否合理，一般来说，在挤出机允许的负荷内，3—5区温度以低为好。润滑剂分为外润滑剂和内润滑剂，外滑有利于脱模，对板材表面的光洁性有好处，外滑太少，挤出机4或5区温度不易控制，易升温，这会导致合流芯温度高，板材中间出大泡、串泡、发黄等问题，板材表面也不光滑；外滑多，析出会变得严重，表现在模具内的结构和板材表面外滑的析出，也会表现为某些个别现象在板面上不定期的来回移动。内滑有利于塑化和熔体的流动性，内滑不足板面难以控制厚度，表现为板材中间厚两边薄；内滑多，易出现合流芯温度高的现象。分散不好会带来板材表面不光滑的现象。工艺温度控制问题：上面提到的四个问题属于根本性问题，是基础，是深层次问题。相对于上面四个问题，工艺温度控制则要直观得多，是表面问题，但温度控制不好，会诱发根本问题的出现。提高加工工艺温度，材料稳定时间会降低，出现稳定性问题；原有的润滑平衡会被打破，一般表现为外润滑不足，特别是后期外润滑，需提高外润滑添加量；温度提高也会导致熔体强度降低，发泡片材泡孔增大，泡孔数量减少，片材发脆62016-05-17易断裂；温度提高降低了熔体强度也会降低熔体粘度，粘度降低剪切分散能力降低，对分散能力不强的螺杆而言，有时会出现分散不均匀。木塑复合材料质量隐患及其解决方案1.木塑复合材料的含水量过高，由于木塑材料具有16%~21%的的孔隙度，因而易折易污染。解决方案是在生产加工过程中严格控制温度和加工速度，减少含水量。2.因为抗氧化剂用量不够，导致木塑板材容易被氧化，表面过脆、容易脱落。解决方案为添加适量的抗氧化剂3.生产加工过后的塑木材料出现褶皱，多出现于材料在快速冷却过程中。解决方案是给木塑材料成品以充分的冷却、收缩、放置的时间，并且尽量不要为了提高产能而进行高速生产。4.产品褪色，此现象是由于颜料不足或者打磨过渡造成的。解决方案是减少打磨度或添加无机颜料及耐老化剂等。5.木塑产品表面过于光滑。解决方案是通过在材料表面印刷纹理、改变塑料含量来增加牵引力，并且使用质量较好的专门涂料来解决此类问题。机头压力对木塑复合材料加工成型性能的影响挤出机温度高，机头压力小，使挤出的型材不密实，因此导致制品性能的缺陷，破坏稻壳粉或木粉作为填充剂的优良性质，并且严重影响外观形象。当机头压力较低时，制品表面出现条纹，并产生分段现象，挤出不成型，经常出现物料不成型而造成的物料堆积现象，得不到连续得外观质量好的制品，影响生产的连续性。只要在压力许可的范围内，压力越高挤出制品越密实，挤出质量就越好。对排气挤出机而言，机头压力与第二计量段的充满长度有关。该段充满程度取决于供料量，当充满长度超过排气口时，挤出机的螺杆扭矩上升并且从排气口冒料，影响挤出的稳定，则挤出制品出现“波纹状”，即不稳定的压力使物料不能均匀地流过机头流道，这种时快时慢的熔体流动造成了72016-05-17挤出成型制品中存在着一段一段的裂纹，严重影响了制品的机械物理性能。转速对木塑复合材料加工成型性能的影响当机头温度下降时，机头压力升高，这时挤出物成型性较好，制品表面较光滑。但机头压力很大时，机头挤出的物料得到很好的冷却，制品较硬，后面还没冷却的物料较软，顶不动前面的硬制品，导致物料大部分在排气口溢出，使机头处供料不均匀，挤出不稳定，制品表面出现分段的条纹，影响外观质量。提高螺杆的转速,可增加挤出产量,降低生产成本与提高生产效率,是工业化生产的需要。但是随着转数增加,物料在口模中逐渐向滑流过渡,如果滑流不顺利和受阻,就会出现制品质量问题。继续增加螺杆转速,产量有一个突变的过程。但此时物料