熱塑性硫化橡膠（TPV）擠出成型分析

王學鳳　段平山

熱塑性硫化橡膠（TPV）擠出成型分析

王學鳳1段平山2

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。

機頭溫度；存料塑化；加熱盲區(qū)；口型

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基材料擠出工藝

1.1.1基本工藝及干燥裝置要求

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 ℃ /3 h以上，鼓風，潮濕氣候最好真空除濕。611系列：60～70 ℃/1.5 h，鼓風干燥即可。干燥方式為真空除濕或鼓風干燥，611系列可不需真空干燥，1*系列在華南地區(qū)必須有真空除濕。干燥能力為至少足夠

3　h連續(xù)生產(chǎn)。溫度能力為高溫至少可達120 ℃。

1.1.2基本設(shè)備及參數(shù)

真空干燥箱或鼓風干燥器（若采用611系列，只需鼓風干燥箱），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)備最好不混用（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耐磨層擠出工藝

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℃/2 h以上，鼓風，潮濕氣候最好有真空除濕（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。

1.2.2基本設(shè)備及參數(shù)

真空干燥箱或鼓風干燥器（華東華南地區(qū)最好用真空干燥器），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格，耐磨層采用高溫擠出，需要停機較長時間時，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：長徑比及壓縮比太低，背壓也沒有達到要求，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，優(yōu)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。或者機頭溫度太低，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降低溫度。

2.1.5表面固定部位縱向刮痕

原因：有存為或雜質(zhì)卡在口型該部位。該部位口型光潔度不夠?？谛土魉俨痪鶆?。口型結(jié)構(gòu)不合理。供料不足，成型段太段或口型整體太短。設(shè)備造壓不夠。機頭結(jié)構(gòu)不合理。成型段起不到充分的成型作用。

解決方案：清理口型。拋光提高流道壁光潔度。慢速線切割制作口型。選擇合適大小及參數(shù)（螺桿直徑、長徑比、壓縮比）保證造壓足夠。優(yōu)化機頭結(jié)構(gòu)壁夠過快壓力降。優(yōu)化口型保證對成型段的壓力，口型整體及成型段需要足夠長度以保證成型段充分發(fā)揮成型作用。

2.1.6表面毛糙或氣孔 或斷面有氣孔

原因：原材料未充分烘干，水分含量太高。

解決方案：適當延長烘料時間或提高烘料溫度。對于不帶真空除濕裝置的烘料裝置必須開鼓風。潮濕氣候或?qū)τ趲齑鏁r間太長的料，最好用帶真空除濕裝置的烘料裝置。 對于庫存時間過長，連真空除濕干燥器都無法烘干的料需要重新造粒。

2.1.7表面某固定部位出現(xiàn)亮線

原因：該部位出口壓突變降低

解決方案：口型各部位壓力分布均衡，避免壓力突變，盡量慢速線切割制作口型。流道設(shè)計保證充足供料和出口壓力。

2.2耐磨層擠出不良

2.2.1表面毛糙或熔體破裂

原因：耐磨層料烘干不充分（一般造成整個面都毛糙或有小坑）。 耐磨層擠出機中存料未清干凈。 耐磨層料塑化不良。 耐磨層料擠出機存在加熱盲區(qū)（整個涂耐磨層、某邊或邊緣部位毛糙）。 耐磨層料流量太低，涂層調(diào)得太薄。 耐磨層料與主體料的流動性不匹配。 口型耐磨層料流道太窄、太深。

解決方案：充分干燥耐磨層料。 清理機頭及耐磨層擠出機存料。 提高耐磨層擠出溫度。 適當提高耐磨層料擠出溫度，降低基材料擠出溫度。 適當降低基材擠出速率，增加耐磨層料擠出速率。 優(yōu)化口型中耐層料流道（寬而淺）。 選用流動性高一些、熔體延展性好的涂層料。

2.2.2表面有收縮坑或收縮痕

原因：采用上噴淋冷切方式澆水時帶入氣泡。耐磨層太厚造成冷切不均勻。

解決方案：盡量不采用上噴淋冷切方式，而儲水水槽，將擠出導槽從水槽底部通過全部泡入水中。 若一定要上噴淋冷切方式，將噴頭將量放低，減少氣泡的帶入。適當減小耐磨層的厚度。

2.2.3耐磨層寬度偏窄

原因：機器中存料未清干凈。 耐磨層擠出機法欄或機頭存在加熱盲區(qū)。 口型中耐磨層流道太窄太深。 耐磨層料流動性不合適出口脹大率太大。

解決方案：清理耐磨層料擠出機中的存料。 加熱盲區(qū)配上加熱圈。 適當提高耐磨層料擠出溫度。 優(yōu)化口型中耐磨層流道結(jié)構(gòu)（寬而淺），并選用擠出脹大比低、熔體延展性好的耐磨層料。

2.2.4耐磨層表面疙瘩、麻點

原因：耐磨層擠出機或口型流道中有存料。帶入雜質(zhì)或涂層料中有雜質(zhì)。耐磨層料未充分塑化。有加熱盲區(qū)，盲區(qū)已凝固的料被帶出。耐磨層料進膠口太?。ǜ泶癯霈F(xiàn)在邊緣較固定部位）。

解決方案：清理耐磨層擠出機及機頭口型的存料。更換耐磨層料。 提高耐磨層料擠出溫度。 避免加熱盲區(qū)。 耐磨層料流道設(shè)計為寬而淺。

綜上所述，產(chǎn)品質(zhì)量的保證來源于多方面，優(yōu)化的工藝參數(shù)及合理的設(shè)計是產(chǎn)品競爭的有力保障，是企業(yè)發(fā)展的必然條件。

［1］ 郭偉.低螺冷擠壓工藝及模具設(shè)計 ［M］.

［2］ 洪澤深. 擠壓工藝及模具設(shè)計 ［M］.

1施耐德萬高（天津）電氣設(shè)備有限公司天津300384；

2星光橡塑有限公司300000

物聯(lián)數(shù)據(jù)

沈陽機床智能產(chǎn)品訂單增長近400%

沈陽機床i5系列的訂單大增，這些機床大都是租賃給客戶的，沈陽機床集團收取租金，產(chǎn)品跟蹤服務(wù)則延續(xù)終身。此舉開創(chuàng)沈陽機床集團利潤增長的全新模式。

TQ 33

A