PVC门窗异型材的生产工艺(一)
前 言 1、生产优秀异型材的前提 优化PVC门窗异型材的剖面设计结构是生产优质PVC门窗异型材的基础和前提。怎样才是优化的PVC门窗异型材剖面设计系统?一般来说，至少应当满足以下几方面要求： (1)对门窗使用功能的要求：对于外门外窗，除应当符合建筑物维护结构的条件(主要是强度的要求)外，还必须最大限度地满足采光、通风、观察和窗扇方便地开关。当窗扇关闭时还应有良好的隔热保温、以及防止风沙、雨水、噪声侵入室内的功能，也就是满足适用性要求； (2)对门窗的使用耐久性要求：原则上应尽量做到门窗的设计结构，可以满足其使用寿命与建筑物的寿命同步为最理想； (3)对门窗外形美观性的要求； (4)对门窗的经济性要求：目前门窗在建筑物总造价中大约只占4%～8%。随着生活水平的提高，比例有可能提高。目标是在满足其它各项要求的前提下，成本应尽量低； (5)生产制造时有优良的工艺性：这一点十分重要，必须充分注意，否则，即使前述四个方面做得再好也实现不了。 2、决定异型材质量的主要因素 当PVC门窗异型材的剖面系统得到科学合理地优化设计后，哪些因素会决定它的生产质量呢? 主要有四个方面： (1)型材配方要好：型材配方是制作优质型材的保证。一个好的配方，首先要能使型材生产出来后符合国家规定的技术标准(GB8814—98)；其次是原料和助剂的成本能使企业和市场承受；第三是有可行的或良好的工艺性能，容易制作，废品率低。这三点缺一不可，是必要条件。此外，应尽量使用无毒助剂，以利于环境保护和工人健康；并且立足国内，就近采购。如果配方不好或有缺陷，所生产的型材要符合国家技术标准是很困难的。千万不可为了降低成本盲目地乱选、乱改配方。 (2)选购优质原料和助剂：无论配方设计得多好，如果原料和助剂不可靠，哪怕只有其中一 种有问题也会使型材质量受影响或不合格。一定要选购那些产量大、设备及工艺先进、产品质量稳定可靠的企业生产的原料及助剂。 (3)设备和模具要可靠、好用：设备包括配料、混料设备、型材挤出生产线设备及其辅助设备、管线系统等。模具包括过渡段(机颈)、模头(又叫口模)、冷却定型模等。所谓可靠是指设备和模具能够准确顺利地实现工艺对型材生产的各项指标参数及要求，并且能保证其稳定状态；所谓好用是指容易掌握和控制。古话说“工欲善其事，必先利其器”说的就是这个意思。 (4)型材的生产工艺要正确：型材的生产工艺包括从原料到型材成品的全部生产过程中的加工程序、工艺参数、操作方法要领、注意事项等等。此间任何一道工序或工步、任何一个工艺参数不符合规定，甚至某个操作或某条应注意的事项被疏忽了，都能对型材的质量产生不利影响和后果。 除上列四个方面之外，还有一些事项也应注意，例如：挤出生产线在生产型材时，厂房内的温度应保持在15℃以上；使用的模塑料在从配料、混料到进入挤出机的过程中应防止外部灰 、水份、杂质混入模塑料中，提供的水温、水压、气压、电压要稳定、充足等。 3、生产工艺是决定型材质量的最活跃因素 当生产型材的配方、原料和助剂、设备、模具都完全合格以后，型材的生产工艺便成为最活跃的因素。因为在型材生产的全过程中都必须由操作人员对加工程序、工艺参数、操作方法和要领以及注意事项进行不间断的操作和调控，而操作人员的状态、素质又因人、因时而不同，情况不同会造成不同的结果。尽管型材生产工艺在工艺规程上有明确规定，但执行这些规定的是操作人员，有的人认真、细致，有的人粗心、马虎，结果肯定不会相同，所以，掌握工艺方法的人是决定产品质量的最活跃的因素。 生产PVC门窗异型材的操作过程 1、配料和混料的操作过程 (1)配料和混料 纯PVC型材树脂无法生产门窗型材，在100℃左右就会发生降解。为此，须加入各种助剂(又叫添加剂或改性剂)以改善其物理性能和化学性能。助剂因所起的作用不同而分成几类，主要有稳定剂(包括温度稳定、光稳定、色稳定、耐候性等)、抗冲剂(又叫增韧剂)、加工助剂、润滑剂、着色剂、填充剂等几大类。 (2)配料 根据配方规定，以PVC为主原料，其它助剂为辅料按一定配比，以每一次混料时混料机所能容纳的数量，按投料顺序分别存放在容器中备用。这项工作就是配料。 设备和工具：在生产规模比较大的企业中，部分助剂是由专用设备自动称量、自动投料来完成的。这些设备通常是与混料设备通过各种管线组成一个自动化系统，由主控室的电脑按规定的程序自动工作。这部分助剂大都是用量较多的钛白粉(TiO2)、轻质碳酸钙(CaCO3) 、氯化聚乙烯(CPE)等，其余助剂用量较少，则由人工分别称量。所以要有电子称量器、汤 匙、小桶等。把可同时投入的助剂，以每混一批料为一个单位，称好放入一个塑料袋或小桶 中。混料时人工放入或放到传送带上定时送入。在生产规模小的企业中，配料工作全部为人 工称量，所用设备也有电子称量器，只不过电子称量器有大小两种规格，分别用于用量较大 和用量较小的助剂称量，以保证不同的称量精度要求。 (3)混料 混料就是：在将主原料PVC中，按规定程序加入各种助剂，并使之在混料设备中充分地、均匀地混合，最后成为稳定的、均匀的干混粉料，供挤出生产线生产型材之用。混合好的料又称之为模塑料。 混料用的设备有很多种，如转鼓式混料机、V型混料机、管道式混料机、卧式Z形搅拌混料机、立式高速搅拌混料机等。用于生产PVC门窗异型材模塑料的混料机，多数企业为立式高速热混料机(和冷混料机)，少数单位为卧式Z形搅拌混料机。立式高速搅拌混料机配有的立式低速冷混料机，是供冷却从热混料机出来的高温模塑料之用。在此还有与之相配套的辅助设备、管线传输系统，如：振动筛、投料站、PVC主料仓、模塑料储料仓、螺旋加料器、粉料输送机、助剂配料系统、主料称重系统、供水系统等等。 (4)混料时的投料程序 混料时应注意充分发挥每一种助剂的有利作用。除防止发生彼此抵销外，还应有利于分散、均化速度的提高。为此，应分批投料。加料程序是： (a)低转速开动热混料机(高速热混料机一般都有高、低两种转速)，加入主原料PVC： (b)加入稳定剂、抗冲剂、加工助剂，然后转入高速搅拌： (c)当高速搅拌使物料温度升到60℃时，加入内润滑剂； (d)当温度升高到90℃～100℃期间，加入外润滑剂、着色剂、填料等。温度将继续升高，温度升高到115℃～120℃时，模塑料的热混工作即告完成。热混机应自动(或手工)转入低转速并打开卸料阀门将粉料直接排入(已低速开动的)冷混料机中； (e)冷混料机的料筒是夹层，夹层中流动着＜15℃的水，料筒内部还装有冷水管和冷却环。转动着的叶轮不停地搅拌着热粉料，热量通过筒壁、水管及冷却环传给冷水带走，热粉料的温度便逐渐降下来。温度降到40℃以下(最好是35℃～38℃)时，冷混料机的卸料阀门自动(或手工)打开，将冷却好的粉状模塑料排出。排出的模塑料流入装料小车，等小车装满以后，便可送到挤出生产线备用。也可排入一个“中间储罐”中，再用粉料输送机通过管道自动送入储料仓中，再通过管道从储料仓下部分别送到各条挤出生产线。混好的料不论是流入装料小车还是储仓，都应在室温中存放8小时以上再使用。这可以使粉料更加熟化，消除静电，增加流动性，有利于型材加工成形。 (5)混料过程中应注意的问题 (a)有的厂家在加料时不分先后顺序，采用主料PVC和各种助剂一齐加入(即“一锅烩”)的做法；这是不合理、不科学的操作方法。因为助剂中的外润滑剂(如石蜡、聚乙烯蜡等)、填料(轻质碳酸钙CaCO3)、钛白粉(TiO2，它既是着色剂又是遮光剂)等在混料中过早加入会 阻隔和降低重要的稳定剂、抗冲剂、加工助剂等与主料PVC之间的理化作用，会使这些重要 的助剂不能充分发挥其应起的作用，不能达到应达到的效果，这种负面作用绝对应该避免。 (b)一定要控制好加料、热混出料、冷混出料的温度。这方面有的厂家也有不规范的操作，例如刚过100℃或者110℃就出料；还有的冷却温度还未降到40℃以下，料温在45℃、50℃甚至60℃就急着出料等等。不按要求的温度操作，混出来的模塑料会给异型材挤出生产带来许多困难的工艺问题和质量问题。 (c)要掌握好每一批或者叫“每锅”料所需用的时间及其与温度的关系。尽量使每 批混料所用的时间，大体上相同或相近。通常在混第一锅料时，由于刚开始工作，设备是凉的，升温需要的热量比较大，升温慢，时间长。尤其是容量大的设备，其料筒是夹层，以热油或蒸气加热，须先加热设备。在随后的一锅接一锅的混料过程中，设备温度会越来越高，升温越来越快，甚至一开始就升到60℃～80℃。这时，如果单纯地按照温度显示来投料，就会发生第一批助剂投入不久，还没有来得及很好地与主原料充分混合好，就达到了第二批助剂投入的温度，使混料时间一锅比一锅短，这样混出来的模塑料型材不易成型，即使成型其质量也是不合格的。因此，应及时停止对热混机的加热，并调整热混机的高速混合时间(缩短)和低速混合时间(延长)。在以电—油加热的热混机上，必要时间断供电停止加热，让油继续循环流动以冷却热混机。要根据设备的实际情况摸索试验，找出一个比较适合的每混一锅模塑料所需用的合理时间(包括热混料机和冷混料机各自工作的时间)；物料在热混料机内混料时间一般控制在7～10分钟为宜，而在冷混料机内冷却的时间应当略短。通常应比物料在热混料机内热混时间短1～2分钟。 (d)冷混料机冷却水的供水温度要稳定控制在15℃以下，波动尽量小。水温过高，会延长冷混料机的工作时间，造成热混机已到了应该出料的120℃，冷混还没有冷却到应该出料的40℃以下，如果热混料机继续工作下去，将使模塑料混料过热，引起过多分解和结块。此时应将热混料机转入低速运转，等待混料机出料。这种办法是无奈之举，也只能在人工控制的混料设备上进行。而在自动化控制的混料设备上就只有把自动控制改由人工控制，完全失去了自动化的意义。因此在自动化混料设备上有必要根据混料设备的用水专门配备一套合适的水制冷机，以稳定水温。 (e)主原料PVC在投料前宜先过筛以防杂质混入。一般可用振动筛，大型设备在投料站上就有此装置。有的设备无此装置应予配置。助剂中如有块状或不规则大颗粒固体(如块状石蜡)，应先粉碎成小颗粒，才能与其它助剂在同等长的时间内同样均匀地分散在主原料PVC中，已混好冷却后的模塑料最好再经过一次筛，以便除去难以塑化的、不易熔融的硬料、或从热混机壁上脱落的硬块、杂质。这些东西会使型材上出现鱼眼一类的缺陷，影响型材质量。 (f)每锅料总投放量要根据热混料机的容积而定，一般最少要装到容积的60%，最多不超过容积的75%。装的太少(＜60%)，升温慢、费时间，装的太多(＞75%)，设备负荷大，物料混的不均匀，升温速度也慢。理想的加料量为热混机容积的65%～70%。 (g)应定期检查混料设备，包括机械传动和气压传动部分、电气系统、温度显示、时间检测、混料机叶片与料筒之间的间隙(注意：此间隙应定期测量、记录以评估叶片磨损情况。如果间隙过大超过设备说明书的规定，应及时更换、修复)等。 (h)生产PVC型材时，通常选用K值为65—68、聚合度为870—1000的PVC—SG5或聚合度为950—1050的PVC—S1000型树脂较为适宜。特殊情况也可用K值较高的PVC—SG4型树脂。 |
