塑料型材切割机切割PVC-U塑料管材****脆的原因分析

1、塑料管道挤出成型工艺参数

挤出成型工艺参数包括温度、压力、挤出速率和牵引速度等。

1. 温度

温度是挤出成型得以顺利进行的重要条件之一。从粉状或粒状的固态物料开始，高温制品从机头中挤出，经历了一个复杂的温度变化过程。严格来讲，挤出成型温度应指塑料熔体的温度，但该温度却在很大程度上取决于料筒和螺杆的温度，一小部分来自在料筒中混合时产生的摩擦热，所以经常用料筒温度近似表示成型温度。

由于料筒和塑料温度在螺杆各段是有差异的，塑料型材切割机为了使塑料在料筒中输送、熔融、均化和挤出的过程顺利进行，以便高效率地生产高质量制件，关键问题是控制好料筒各段温度，料筒温度的调节是靠挤出机的加热冷却系统和温度控制系统来实现的。

机头温度必须控制在塑料热分解温度以下，而口模处的温度可比机头温度稍低一些，但应保证塑料熔体具有良好的流动性。

此外，成型过程中温度的波动和温差，将使塑件产生残余应力、各点强度不均匀和表面灰暗无光泽等缺陷。产生这种波动和温差的因素很多，如加热、冷却系统不稳定，螺杆转速变化等，但以螺杆设计和选用的好坏影响 大。

表1 几种热塑性塑料挤出成型管材的温度参数

2. 压力

塑料管材切割机在挤出过程中，由于料流的阻力，螺杆槽深度的变化，以及过滤网、过滤板和口模等产生阻碍，因而沿料筒轴线方向，在塑料内部产生一定的压力。这种压力是塑料变为均匀熔体并得到致密塑件的重要条件之一。

增加机头压力可以提高挤出熔体的混合均匀性和稳定性，提高产品致密度，但机头压力过大将影响产量。

和温度一样，压力随时间的变化也会产生周期性波动，这种波动对塑件质量同样有不利影响，螺杆转速的变化，加热、冷却系统的不稳定都是产生压力波动的原因。为了减少压力波动，应合理控制螺杆转速，保证加热和冷却装置的温度控制精度。

3. 挤出速率

挤出速率（亦称挤出速度）是单位时间内挤出机口模挤出的塑料质量（单位为kg/h）或长度（单位为m/min）。挤出速度的大小表征着挤出生产能力的高低。

影响挤出速度的因素很多，如机头、螺杆和料筒的结构、螺杆转速、加热冷却系统结构和塑料的特性等。理论和实践都证明，挤出速率随螺杆直径、螺旋槽深度、均化段长度和螺杆转速的增大而增大，随螺杆末端熔体压力和螺杆与料筒间隙增大而增大。在挤出机的结构和塑料品种及塑件类型已确定的情况下，挤出速率仅与螺杆转速有关，因此，调整螺杆转速是控制挤出速率的主要措施。

挤出速率在生产过程中也存在波动现象，这将影响塑件的几何形状和尺寸精度。因此，除了正确确定螺杆结构和尺寸参数之外，还应严格控制螺杆转速，严格控制挤出温度，防止因温度改变而引起挤出压力和熔体粘度变化，从而导致挤出速度的波动。

4. 牵引速度

挤出成型主要生产连续的塑件，因此必须设置牵引装置。从机头和口模中挤出的塑件，在牵引力作用下将会****生拉伸取向。拉伸取向程度越高，塑件沿取向方向的拉伸强度也越大，但冷却后长度收缩也大。通常，牵引速度可与挤出速度相当。牵引速度与挤出速度的比值称牵引比，其值必须大于1。表2 几种塑料管材的挤出成型工艺参数

2、塑料管材生产线常见故障及解决办法

塑料管材在生产线过程中，由于操作人员对工艺和机器操作不够熟练等各种原因，常会致使塑料管材出现外表面粗糙，内部出现抖动环，壁厚不均，圆度不够等现象，所以要及时调整工艺，排除塑料管材生产线故障，才能提高产品质量。

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塑料管材外表面粗糙

 调整工艺温度；降低冷却水温，PE管 佳冷却水温为20～25℃；检查水路，是否存在堵塞或水压不足现象；检查机筒、机头等加热圈是否有损坏；调整定径套进水流量；检查原料的性能和批号；检查模具芯部温度，若高于口模区段温度，调低芯部温度；清理模具的集料；

2

塑料管材外表面出现沟痕

 调整定径套出水压力，出水量要求均衡；调整真空定型箱内喷嘴角度，使管材冷却均匀；检查口模、定径套、切割机等硬件是否存在杂物、毛刺等；

3

内表面出现沟痕

 检查内管是否进水，如进水则将刚出口模的管胚捏牢，使其内腔封闭；降低模具内部温度；清理并抛光模具；

4

管道内部出现抖动环

 调整定径套出水，使其出水均匀；调整二室真空度，使后室真空度略高于前室真空度；检查真空密封垫是否过紧；检查牵引机有否存在抖动现象；检查主机出料是否均匀；

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无真空

／ 检查真空泵进水口是否堵塞，如堵塞，进行疏通；检查真空泵工作是否正常；检查真空管路是否漏气；检查芯模压紧螺钉中间的小孔是否堵塞，如堵塞，用细铁丝疏通；

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管材外圆尺寸超差

 调整真空度大小可改变外园尺寸；调整牵引速度可改变外园尺寸；修正定径套内孔尺寸；

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管材圆度超差

 调整真空定型机、喷淋箱内喷嘴角度，使管材冷却均匀；检查真空定型机、喷淋箱内水位高度、水压表压力，使喷淋量大而有力；检查真空定型机、喷淋箱水温状况，若＞35℃，需配置冷冻水系统或增加喷淋冷却箱；检查水路，清洗过滤器；调整工艺；检查并修正定径套内孔园度；调整管材导向夹持装置,以修正管材的椭圆度；

8

管材壁厚不均匀

 在模具上调整壁厚；调整真空定型机及喷淋箱内喷嘴角度，使管材冷却均匀；调整定径套出水，使其出水均匀；拆开模具，检查模具内部螺钉是否松动，并重新拧紧；

9

塑化温度过高

 调整工艺；调整模具芯部加热温度，并对模具内部通风冷却；螺杆的剪切热太高，更换螺杆；

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切割计长不准确

 检查计长轮是否压紧；检查计长轮是否摆动，并拧紧计长轮架固定螺栓；检查切割机行程开关有否损坏；检查旋转编码器是否损坏；旋转编码器接线有否脱焊（航空插头座接触是否良好）；各单机外壳（PE端子）应各自引接地线到1个总接地点可靠接地，且该接地点应有符合电气接地要求接地桩，不允许各单机外壳（PE端子）串联后接地，否则将引入干扰脉冲，引起切割长度不准；

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共挤标识条问题

 共挤标识条扩散：一般是由于用户使用的共挤料选择不当造成，应使用PE等专用料，必要时可降低挤出段温度；

3、PVC管材的生产工艺条件控制

工艺条件及控制

 在生产过程中，由于PVC是热敏性材料，即使加入热稳定剂也只能是提高分解温度，延长稳定时间而不可能不出现分解，这就要求PVC的成型加工温度应严格控制。特别是RPVC，因其加工温度与分解温度很接近，往往因为温度控制不当造成分解现象。因此，挤出温度应根据配方、挤出机特性、机头结构、螺杆转速、测温点位置、测温仪器的误差及测温点深度等因素确定。

1、温度的控制

温度的控制是挤出操作中重要的控制因素。挤出成型所需的控制因素的温度是机筒温度、机径温度、口模温度。温度过低，塑化不良，管材外观无光泽，力学性能差，产品质量达不到要求：温度过高，物料会****生分解，产品变色等现象出现。

2、螺杆转速

螺杆转速提高，挤出量增加，从而可提高产量，但容易产生塑化不良的现象，造成管材内壁毛糙，强度下降，这时应调节机头压力，使产量、质量到达 佳。螺杆的温度控制影响到物料输送率、物料的塑化、熔融质量等。挤出管材需要通冷却水，降低螺杆温度，有利于提高塑化质量，螺杆通冷却水温度在50~70左右。

3、牵引速度

再挤出操作中牵引速度的调节很重要，物料经挤出熔融塑化，从机头连续挤出后被牵引，从而进入定型装置、冷却装置、牵引装置等，牵引速度应与挤出速度相匹配。一般在正常生产时，牵引速度应比管材的挤出速度快1%~10%左右。

4、压缩空气和压力

压缩空气能够将管材管材吹胀，使管材保持一定的圆度。要求压力应大小适当。压力过小，管材不圆，压力过大，芯模被冷却，管材内壁出现裂口，不光滑，管材质量下降。同时压力要求稳定，如压力忽大忽小，管材容易产生竹节现状。

5、定径装置、冷却装置的温度

挤出不同的塑料产品，采用不同的定径方式和冷却方式，冷却的介质可以是空气、水或其他类液体，需要控制温度，其温度主要与生产效率、产品内应力等有关。

4、PVC-U塑料管材****脆的原因分析

外界因素一直以来塑料****脆是困扰一些企业正常运营的因素，管材****脆无论从截面外观上还是安装认同程度上都或多或少的影响着这些管材企业的市场份额和用户信誉，管材****脆基本上在制品的物理、力学性能上得到充分体现。

其主要性征为：下料时崩口、冷冲破裂。造成管材制品物理、力学性能差的原因有很多，

主要表现为以下几种：

1、 配方及混料工艺不合理

（1）填料过多。针对目前市场上型材价格低，而原材料价格上涨的格局，管材厂家都是在降低成本上作文章，正规的管材厂家通过配方的优化组合，是在不降低质量的前提下，降低了成本；有些厂家却在降低成本的同时也降低了制品质量。由于配方组份的原因， 直接有效的办法是增加填料，在PVC-U塑料管材中常用的填料为碳酸钙。在以前的配方体系中多数是填加重钙，其目的是增加刚性和降低成本，但重钙由于本身粒子形状不规则而且粒径比较粗与PVC树脂本体的相溶性差，所以其添加份数很低，而且份数增大时会对管材的色泽和表观造成影响。现在随着技术的****展，大多采用超细轻质活化碳酸钙、甚至是纳米级碳酸钙、其不仅起到增加刚性和填充的作用，而且还具有改性的作用，但是其填加量并不是无限度的，其比例应该加以控制。现在有些厂家为了降低成本将碳酸钙加到20-50质量份，这大大降低了型材的物理力学性能，造成管材****脆现象。

（2）抗冲击改性剂添加种类、数量。抗冲击改性剂是在应力作用下，能够提高聚氯乙烯破裂总能量的一种高分子聚合物。目前硬质聚氯乙烯的抗冲击改性剂的主要品种有CPE、ACR、MBS、ABS、EVA等，其中CPE、EVA、ACR改性剂的分子结构中不含双键，耐候性能好，适宜做户外建筑材料，它们与PVC共混，能塑料管材真空箱有效的提高硬聚氯乙烯的抗冲击性能、加工性、耐候性。在PVC/CPE共混体系中，其冲击强度随CPE的用量增加而增加，呈S形曲线。添加量在8质量份以下时，体系的冲击强度增长幅度非常小；添加量在8-15质量份时增加幅度 大；之后增长幅度又趋于平缓。当CPE用量在8质量份以下时不足以形成网状结构；当CPE用量在8-15质量份时，其在共混体系中连续均匀分散，形成分相不分离的网状结构，使共混体系的冲击强度增长幅度 大；当CPE用量超过15质量份时，就不能形成连续均匀的分散，而是有部分CPE形成凝胶状，这样在两相界面上就不会有适宜分散的CPE颗粒来吸收冲击能量，因而冲击强度增长趋于缓慢。而在PVC/ACR共混体系中，ACR可显著提高共混体系的抗冲击性能。同时“核一壳”粒子可均匀分散在PVC基体中，PVC是连续相，ACR是分散相，分散在PVC连续相中与PVC相互作用，起到加工助剂的作用，促进PVC的塑化和凝胶化，塑化时间短，具有很好的加工性能。成形温度和塑化时间对缺口冲击强度影响较小，弯曲弹性模量下降也小。一般用量在5-7质量份，经ACR改性的硬PVC制品有优良的室温冲击强度或低温冲击强度。而经实验论证，ACR与CPE相比抗冲击强度要高30%左右。因此在配方中尽可能采用PVC/ACR共混体系，而用CPE改性且用量低于8质量份时往往会引起管材****脆。

（3）稳定剂过多或过少。稳定剂的作用是抑制降解，或与释放出的氯化氢反应以及防止聚氯乙烯加工时变色。稳定剂根据种类不同用量也不同，但总的一点来说，用量过多会推迟物料的塑化时间从而使物料出口模时还欠塑化，其配方体系中各分子之间没有完全溶合，造成其分子间结构不牢固。而用量过少时会造成配方体系中相对低分子物降解或分解（也可以说成过塑化），对各组份分子间结构的稳固性造成破坏。因此稳定剂用量多少也会对管材的抗冲击强度造成影响，过多或过少都会造成管材强度降低引起管材****脆现象。

（4）外润滑剂用量过多。外润滑剂与树脂相溶性较低，能够促进树脂粒子间的滑动，从而减少摩擦热量并推迟熔化过程，润滑剂的这种作用在加工过程早期（也就是在外部加热作用和内部产生的摩擦热使树脂完全熔化和熔体中树脂失去识别特征之前）是 大的。外润滑剂又分前期润滑和后期润滑、润滑过度的物料在各种条件下都表现为较差的外形，如果润滑剂用量不妥，可能造成流痕，产量低，浑浊，冲击性差，表面粗糙、粘连，塑化差等。特别是用量过多时，就会造成型材的密实度差、塑化差，而导致冲击性能差，引起管材****脆。

（5）热混加料顺序、温度设值以及熟化时间对型材的性能也有决定性的因素。PVC-U配方的组分很多，所选择加料顺序应有利于****挥每种助剂的作用，并有利于提高分散速度，而避免其不良的协同效应，助剂的加料顺序应有助于提高助剂的相辅相成效果，克服相克相消的作用，使应在PVC树脂中分散的助剂，充分进入PVC树脂内部。典型的铅盐稳定体系配方加料顺序如下：

a． 低速运转时，将PVC树脂加到热混锅中；

b． 在60℃时，高速运转下加入稳定剂及皂类；

c． 在80℃左右，高速运转下加入内润滑剂、颜料、抗冲击改性剂、加工助剂；

d． 在100℃左右，高转速下加入蜡类等外润滑剂；

e． 在110℃，高速运转下加入填料；

f． 在110℃-120℃低转速下排出物料至冷混桶中进行降温；

g． 冷混至料温降至40℃左右时，卸料。上面加料顺序较为合理，但在实际生产过种中，根据自身的设备及各种条件也有所不同，多数厂家除树脂外，其他助剂一同加入。还有的是轻质活化碳酸钙同主料一起加入等等。这就要求企业技术人员根据本企业的特点制定出适合自己的加工工艺及投料顺序。一般热混温度在120℃左右，温度太低时物料达不到凝胶化和混料均匀，高于此温度部分物料可能会分解挥****，而且干混粉料****黄。混料时间一般在7-10min物料才能达到密实、均化、部分凝胶化。而冷混一般在40℃以下，而且要求冷却时间要短，如温度大于40℃且冷却速度又慢，则制备的干混料会相对常规密实度差。干混料的熟化时间一般在24小时，大于这个时间物料易吸收水份或结块，小于这个时间物料各分子间的结构还不太稳定，造成挤出时管材外形尺寸和壁厚波动较大。以上环节如不加强控制都会对管材制品的质量造成影响，个别情况便会表现为管材****脆。

2． 挤出工艺不合理

（1）物料塑化过度或不足。这与工艺温度设定和喂料比例有关，温度设定过高会造成物料过塑化，其组分中部分分子量较低的成份会分解、挥****；温度过低其组份中各分子间没有完全熔合，分子结构不牢固。而喂料比例太大造成物料受热面积和剪切增大，压力增大，易引起过塑化；喂料比例太小造成物料受热面积和剪切减小，会造成欠塑化。无论是过塑化还是欠塑化都会造成管材切割崩口现象。

（2）机头压力不足，一方面与模具设计有关（这在下面单独描述）另一方面是与加料比例和温度设定有关，压力不足时，物料的密实度就差，就会造成组织疏松出现管材料脆现象，这时应调整计量加料转速和挤出螺杆转速使机头压力控制在25Mpa-35Mpa之间。

（3）制品中的低分子成份未排出。制品中的低分子成分产生一般有两个途径，一是在热混时产生，这在热混时通过抽湿和排气系统可以排出。二是部分残存的和挤出受热受压时产生的水份和氯化氢气体。这一般通过主机排气段的强制排气系统来强制排出，真空度一般在-0.05Mpa—-0.08Mpa之间，不开或过低，都会在制品中残存低分子成份，造成管材力学性能下降。

（4）螺杆转矩太低，螺杆的转矩是反应机械在受力状态下的数值，工艺温度设值的高低，喂料比例的多少都直接在螺杆转矩值上得到体现，螺杆转矩太低从某种程度上反应出温度偏低或喂料比例小，这样物料在挤出程度中同样得不到充分塑化，也就会降低管材的力学性能。根据不同的挤出设备和模具，螺杆转矩一般掌握在60%-85%之间就能满足要求。

（5）牵引速度与挤出速度不匹配。牵引速度太快会造成管材壁薄力学性能下降，而牵引速度太慢，管材受到的阻力大，制品处于高拉伸状态，也会对管材的力学性能造成影响。

3．模具设计不合理

（1）口模截面设计不合理，尤其是内筋的分布和交界面角度的处理。这样会造成应力集中现象存在。需要改进设计和消除交界面处的直角和锐角。

（2）模头压力不足。模头处压力大小是直接受模具的压缩比，特别是模具平直段的长度来决定的。模头的压缩比太小或平直段太短都会造成制品不致密，影响物理性能。模头压力的改变一方面可以通过改变模头平直段长度来调整流料阻力；另一方面在模具设计阶段可选择不同的压缩比来改变挤出压力，但必须注意机头压缩比要与挤出机螺杆的压缩比相适应；还可以通过改变配方，调整挤出工艺参数，增加多孔板来改变熔体压力的大小。

（3）对于因分流筋汇合不良造成的性能下降应适当增加筋与外表面、筋与筋汇流处的长度，或者增大压缩比来解决。

（4）口模出料不均匀，造成管材壁厚薄不一致，或者密实度不一致。这也就造成了管材两个面之间的力学性能上的差别，草莓视频app下载在实验时有时冷冲一面合格一面不合格，也恰恰证明了这一点。至于壁薄等非标管材这里就不再多说。

（5）定型模的冷却速率。冷却水温往往没有引起足够的重视，冷却水的作用是将管材拉伸的大分子链及时冷却定型，达到使用目的。缓慢的冷却可以使分子链有足够的时间舒展，有利于定型。而急速冷却，水温与挤出管坯的温差太大，制品受骤冷不利于制品低温性能的提高。从高分子物理学解释，PVC大分子链在温度、外力的作用下，****生卷曲、拉伸过程，当温度、外力撤出后，大分子链没有及时恢复自由状态而处于玻璃态，大分子链杂乱无序排列，造成宏观上制品低温冲击性能低。从塑料加工工艺学解释PVC管材在挤出后，制品撤去温度、外力后有应力松弛过程。适宜的冷却水温有利于这个过程。冷却水温过低，制品中的应力没有来得及消除，造成制品性能下降。所以管材冷却采用缓冷方式，并可防止成型后的制品翘曲，弯曲和收缩现象，可以防止由于内应力作用而使制品冲击强度降低。一般水温控制在20℃。

为了使型坯柔和地冷却而不致骤冷，将连接冷却定型套的水管接在定型的后部，让水在定型套中流动方向与型坯运动方向相反而从定型套前排出。这样也不致于造成因水温过低造成型坯骤冷、产生过大内应力，使管材脆化，型材的抗冲击性能下降。加或减少填料，而增加填料又直接影响其柔性指标。填料过多，管材便会出现冷冲不达标。填料过少，管材便会出现尺寸变化率大。相同的是增加或减小柔性指标，必然要增加或减小抗冲改性剂或加工助剂，而增加或减小加工助剂又直接影响其刚性指标。加工助剂过多，则管材刚性指标下降；加工助剂过少，则型材刚性指标上升，在配方中这两者是一个既矛盾又统一的相互制约的因素，但不能说要提高刚性指标却又要保持柔性指标便可以在增加填料的同时又无原则增加加工助剂，这是不合理的。所以在配方体系中要确定一个 佳结合点，以达到其刚性和柔性的平衡。（2）挤出工艺对管材刚性和柔性指标的影响。挤出温度设定的高低是影响物料塑化程度的因素之一，物料过塑化物料中的低分子聚合物分解，挥****，造成分子间结构变化会增大刚性指标和降低柔性指标。物料塑化不足，物料中各组分的分子之间还没有充分溶合会降低刚性指标，同时柔性指标得不到充分展现。螺杆转矩和挤出压力与型材的刚性指标成正比，随转矩和压力升高而增加。柔性指标则与其成反比，随转矩和压力的升高而降低。需要补充的是，在刚开机挤出时偶然会****现个别型材没有崩口现象，但却****现其内筋已有轻微气泡，这又是一个新问题。