热塑性硫化橡胶（TPV）挤出成型分析

王学凤　段平山

热塑性硫化橡胶（TPV）挤出成型分析

王学凤1段平山2

挤出成型是指物料通过挤出机料筒和螺杆间的作用，边受热塑化，边被螺杆向前推送，连续通过机头而制成各种截面制品或半制品的一种加工方法。文章以一种材料为例，详尽的介绍了在挤出过程中的加工工艺，分析了在加工过程所出现的各种问题及就此问题提出的解决方案。

机头温度；存料塑化；加热盲区；口型

挤出成型在现代加工中应用非常广泛，它的生产效率及成本降低取决于多方面，而生产工艺是关键。下面我们就TPV材料的成型进行分析，与同行共同进行探讨。

1　工艺要求及注意事项

1.1基材料挤出工艺

1.1.1基本工艺及干燥装置要求

温度设定：喂料段150～180 ℃塑化段179～190 ℃计量段180～210 ℃法栏180～200℃；烘干条件：11系列：80～100 ℃ /3 h以上，鼓风，潮湿气候最好真空除湿。611系列：60～70 ℃/1.5 h，鼓风干燥即可。干燥方式为真空除湿或鼓风干燥，611系列可不需真空干燥，1*系列在华南地区必须有真空除湿。干燥能力为至少足够

3　h连续生产。温度能力为高温至少可达120 ℃。

1.1.2基本设备及参数

真空干燥箱或鼓风干燥器（若采用611系列，只需鼓风干燥箱），单螺杆挤出机，机头，口型，定型模，冷却水槽，喷码机，牵引机，裁切装置，投影机。

螺杆直径：≥65，；长径比：≥28；压缩比：≥2.6；螺杆与机筒间隙：0.25～0.45；过滤网：60～120目。

1.1.3机头口型要求

收缩比：横向：5%～15% 纵向：3%～5%；定型模：简易；结构设计及制作要求为慢速线切割并有足够入口和出口压力（进胶口较出胶口大，流道长度足够），各部位压力、流速均衡。尽量避免死角。足够光洁度并易拆装，存料易清理。

1.1.4注意事项

TPV与PVC的设备最好不混用（两者工艺差别很大，且完全不相容），而且水分对TPV加工性能和产品外观影响很大，因此原材料需要烘干。挤出机头的口型收缩比横向5～15%，纵向3～5%，挤出牵伸比不超过1.1，开机之前，需要先将拆下口型，用新料将机筒及机头中的存料顶干清干净。试模调模挤出时，应同时挤出基材料与涂层料来确定尺寸，口型各个边的流速和背压要一致，保证供料充足。

1.2耐磨层挤出工艺

1.2.1基本工艺及口型流道要求

温度设定：喂料段180～190℃塑化段190～220 ℃计量段190～230 ℃法栏190～220℃；烘干条件：70～90℃/2 h以上，鼓风，潮湿气候最好有真空除湿（烘干要求比基材料更高）。口型宽而浅、 尽可能少拐弯、 避免死角、 各流道出料速率要尽量一致。

1.2.2基本设备及参数

真空干燥箱或鼓风干燥器（华东华南地区最好用真空干燥器），单螺杆挤出机。

螺杆直径：25～40；长径比：≥28；压缩比：≥2.6；螺杆与机筒间隙：0.15～0.3；过滤网：60～120目。

1.2.3注意事项

杂质对耐磨层质量影响很大，防止耐磨层料及耐磨层挤出机污染，水分的影响在成型时更为突出，停机较长时间后重新挤出之前，存料的清理较基材料更为严格，耐磨层采用高温挤出，需要停机较长时间时，设备应降温（190 ℃以下）。

2　挤出不良分析及解决方案：（基材不良和耐磨层不良）

2.1基材挤出不良

2.1.1表面疙瘩、颗粒、麻点

状态一：均匀分布，疙瘩形状比较规整，类似从内部往外鼓出随时间延长不消失。

原因：长径比及压缩比太低，背压也没有达到要求，螺杆与机筒的配合间隙太大这些问题造成螺杆塑化能力减弱，加之温度不高造成了塑化不良。

解决方案：提高温度，如果超过230 ℃仍存在就要了解设备的参数，增加过滤网的目数，如果还是不能解决就要更换螺杆，提高长径比和压缩比。

状态二：大量均匀分布、成团、成串或间断成串、较固定部位出现或间断个别的出现，并出现在挤出的起始阶段，形状不规则，类似嵌入状，并且随着时间的延长数量明显减少。

原因：刚开始挤出时，机筒、法栏或机头中的存料被逐渐带出。由于存料未充分塑化，因此会形成疙瘩。特别是当上一次挤出料的粘度高，而本次挤出料粘度低时，存料很长时间都带不完。有较长的加热盲区，特别是法栏区。

解决方案：开始生产前，设备加热到生产温度，拆下口型，用新料将设备中的存料顶出并清理干净，再装上口型开始生产。清理多孔板，更换无滤网。加热盲区配上加热器。

对顽固存料进行清理——熔点附近存料排空，并用新料顶存料、熔点附近高填充母料清机筒，再用新料清，若糊料太多，需要抽出螺杆清理，砂纸打磨掉糊料。

状态三：连续生产过程中间断成串或间断个别的疙瘩。也有类似嵌入状，出现在比较固定部位并随时间延长不减少、不消失。

原因：机头中存在死角，挤出过程中死角存料。设备过长加热并盲区过长。

解决方案：死角的消除方法是适当降低机筒温度和机头温度，优化机头或口型结构，解决加热盲区。

2.1.2表面纹路或熔体破裂

常见不良状况分析：

原因：机筒或机头温度太低，或机头、口模存在过长加热盲区。

解决方案：升高机筒机头温度并尽量避免机头、口型加热盲区的存在。

2.1.3挤出过程抖动，出现抖动纹

原因：小设备挤出大断面、机头结构不合理、造成口型入口背压低。机头结构突变造成不稳定流动。口型收缩比设计太大 造成牵引比太大。供料不足（尤其进胶口大、出胶口小的状况）进胶口有存料或杂质堵住。

解决方案：降低温度，优其是机头温度。避免小设备挤出大断面，设备造压应足够。 若口型有存料或杂质，清理口型。 减少口型的收缩比，降低牵伸比。优化机头、口型结构。

2.1.4边缘、薄边、边角出料不完整

原因：边缘、薄边、尖角处本身出料阻力大供料不足。或者机头温度太低，料通过薄边、尖角的阻力更大，这些部位出料速率较主体部位慢，甚至不出料也会产生此类问题。并且机筒或机头温度太高造成TPV熔体延展性变差从而 出料慢部位牵伸比大而破裂。

解决方案：这些部位进胶口加大供料，较主体更充足。适当提高温度保证挤出顺畅。口型流道抛光降低出料阻力。保证塑化充分的前提下适当降低温度。

2.1.5表面固定部位纵向刮痕

原因：有存为或杂质卡在口型该部位。该部位口型光洁度不够。口型流速不均匀。口型结构不合理。供料不足，成型段太段或口型整体太短。设备造压不够。机头结构不合理。成型段起不到充分的成型作用。

解决方案：清理口型。抛光提高流道壁光洁度。慢速线切割制作口型。选择合适大小及参数（螺杆直径、长径比、压缩比）保证造压足够。优化机头结构壁够过快压力降。优化口型保证对成型段的压力，口型整体及成型段需要足够长度以保证成型段充分发挥成型作用。

2.1.6表面毛糙或气孔 或断面有气孔

原因：原材料未充分烘干，水分含量太高。

解决方案：适当延长烘料时间或提高烘料温度。对于不带真空除湿装置的烘料装置必须开鼓风。潮湿气候或对于库存时间太长的料，最好用带真空除湿装置的烘料装置。 对于库存时间过长，连真空除湿干燥器都无法烘干的料需要重新造粒。

2.1.7表面某固定部位出现亮线

原因：该部位出口压突变降低

解决方案：口型各部位压力分布均衡，避免压力突变，尽量慢速线切割制作口型。流道设计保证充足供料和出口压力。

2.2耐磨层挤出不良

2.2.1表面毛糙或熔体破裂

原因：耐磨层料烘干不充分（一般造成整个面都毛糙或有小坑）。 耐磨层挤出机中存料未清干净。 耐磨层料塑化不良。 耐磨层料挤出机存在加热盲区（整个涂耐磨层、某边或边缘部位毛糙）。 耐磨层料流量太低，涂层调得太薄。 耐磨层料与主体料的流动性不匹配。 口型耐磨层料流道太窄、太深。

解决方案：充分干燥耐磨层料。 清理机头及耐磨层挤出机存料。 提高耐磨层挤出温度。 适当提高耐磨层料挤出温度，降低基材料挤出温度。 适当降低基材挤出速率，增加耐磨层料挤出速率。 优化口型中耐层料流道（宽而浅）。 选用流动性高一些、熔体延展性好的涂层料。

2.2.2表面有收缩坑或收缩痕

原因：采用上喷淋冷切方式浇水时带入气泡。耐磨层太厚造成冷切不均匀。

解决方案：尽量不采用上喷淋冷切方式，而储水水槽，将挤出导槽从水槽底部通过全部泡入水中。 若一定要上喷淋冷切方式，将喷头将量放低，减少气泡的带入。适当减小耐磨层的厚度。

2.2.3耐磨层宽度偏窄

原因：机器中存料未清干净。 耐磨层挤出机法栏或机头存在加热盲区。 口型中耐磨层流道太窄太深。 耐磨层料流动性不合适出口胀大率太大。

解决方案：清理耐磨层料挤出机中的存料。 加热盲区配上加热圈。 适当提高耐磨层料挤出温度。 优化口型中耐磨层流道结构（宽而浅），并选用挤出胀大比低、熔体延展性好的耐磨层料。

2.2.4耐磨层表面疙瘩、麻点

原因：耐磨层挤出机或口型流道中有存料。带入杂质或涂层料中有杂质。耐磨层料未充分塑化。有加热盲区，盲区已凝固的料被带出。耐磨层料进胶口太小（疙瘩出现在边缘较固定部位）。

解决方案：清理耐磨层挤出机及机头口型的存料。更换耐磨层料。 提高耐磨层料挤出温度。 避免加热盲区。 耐磨层料流道设计为宽而浅。

综上所述，产品质量的保证来源于多方面，优化的工艺参数及合理的设计是产品竞争的有力保障，是企业发展的必然条件。

［1］ 郭伟.低螺冷挤压工艺及模具设计 ［M］.

［2］ 洪泽深. 挤压工艺及模具设计 ［M］.

1施耐德万高（天津）电气设备有限公司天津300384；

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