热塑性硫化橡胶（TPV）密封条挤出成型分析

摘要：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。

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 TPV基材料挤出工艺（如图中1070AB-UL）

1.1.1 基本工艺及干燥置装要求

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℃/3h以上，鼓风，潮湿气候最好真空除湿。611系列：60-70℃/1.5h，鼓风干燥即可。干燥方式为真空除湿或鼓风干燥，611系列可不需要真空干燥，11系列在华南地区必须有真空除湿。干燥能力为至少足够3h连续生产。温度能力为高温至少可达120℃。

韧小编注：11系列是酚醛树脂硫化的TPV，611系列是过氧化物硫化的TPV。

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 TPV耐磨层（TPV滑材、TPV耐磨涂层）挤出工艺（如图中1045DB-SC）

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℃/2h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。

韧小编注：耐磨涂层一般相对比较耐塑化，并且挤出口模很窄，所以需要更高的挤出温度。

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，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 TPV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，尤其是机头温度。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。抛光提高流道避光洁度。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。

推荐阅读：水分含量过高导致的TPE-S挤出外观极其毛糙实例

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。

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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。

延伸阅读：热塑性弹性体TPE主要问题及成型加工缺陷解决方案

参考文献
【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].