挤出成型工艺参数的控制包括成型温度、螺杆转速及计量加料速度、牵引速度、挤出机工作压力、排气及真空冷却等诸多方面。由于挤出工艺条件与配方体系、挤出机结构和性能、制品的形状及模具设计、产品的质量等密切相关，因此欲得到外观和内在质量兼优的异型材制品，挤出成型工艺参数的控制十分重要而又非常复杂，需要根据理论和实际生产经验反复实践才能确定，同时还需依靠实际操作的具体情况给予适当的调整。
1.成型温度控制
在挤出成型过程中，物料以粉状或颗粒状固态从料斗加入到挤出机后，要完成输送、压实、熔融塑化、均化成为均匀熔体，然后从机头口模中挤出成为型坯，最后经冷却定型变成固体型材。这是一个经历了不同温度变化的复杂过程，这一系列变化过程皆需适宜的温度和时间，因此温度控制是挤出成型的重要工艺参数。
要正确控制挤出成型温度，首先必须了解被加工物料的物理性能、承温限度，及其相互关系，从而找出其特点和规律。即了解高分子的运动规律，才能选择一个较佳的温度范围进行挤出成型控制。通常，挤出机的温度控制由机身的加料段到挤出段逐渐升高，物料从料斗进入挤出机后，从固态至熔融态要经历三种形态变化，即玻璃态、高弹态及粘流态三种物理状态的转变。不同的物料、不同的配方对应不同的玻璃化温度Tg、不同的粘流温度Tf以及不同的热分解温度Td。
对硬质PVC塑料而言，Tg为80℃，Tf为160℃左右，Td为220℃左右。硬质PVC塑料在熔融状态时流动性差，粘度较大，所需的加工温度较高，加之型材截面复杂，各部位物料分布及流动性差异大，需用温度补偿。但PVC塑料的热稳定性又较差，温度过高会产生降解。同时，PVC的降解不仅与温度有关，也与受热时间有关，温度越高，发生降解时间越短，相反温度较低时，发生降解的时间会延长。此外，由于PVC塑料的热导率低，使物料均匀塑化需要一定的时间，但物料在机筒内滞留时间过长，也会导致物料降解。这些都是互相矛盾的影响因素，因此，为获得外观及力学性能较好的型材，以及减小熔体离模膨胀、降低能源消耗，温度控制的要点是确保物料在挤出机内均匀塑化、良好流动的前提下，尽量降低挤出温度、减少滞留时间，而机头温度可适度提高。
在对挤出温度控制时还必须明确，挤出机设定温度所控制的各个温控点显示温度仅仅是机筒、机头及口模的温度，并非物料的实际温度。物料温度与显示温度在不同加热工况下存在不同的对应关系。当机筒、机头、口模等温控点用外加热器加热时，物料温度实际上低于显示温度；当机筒、机头、口模等温控点外加热器停止加热时，物料温度则可能等于或高于显示温度。
由于影响制品性能的熔融物料的微观形态是在挤出机内形成的，因此挤出机各部位的工艺温度参数控制是十分重要的。
（1）机筒温度控制 挤出成型温度是指塑料熔体的温度，在实际生产中为了检测和控制方便，经常使用机筒温度来近似表示塑料熔体的温度。塑料熔体的温度在很大程度上取决于两方面的热量来源：一部分是机筒外部加热器和螺杆提供的热量；另一部分则是物料与物料之间、物料与螺杆之间、物料与机筒之间的剪切、摩擦产生的热量。而温度的调节则是靠挤出机的加热冷却系统和控制系统来完成的。
双螺杆挤出机温控系统通常由10个控温点组成，依据物料在挤出过程各个阶段的形态、温度及对热量的需求情况，可将10个温控点归纳为加热、恒温及保温三个区域。其中加热区和恒温区主要位于挤出机机筒部位，以排气孔为界限划分为两个相对独立，又互相关联的部分。保温区则位于机头、过渡段及口模部位。
排气孔前端加热区由加料段和压缩段的两个温控点组成。物料由室温状态经加料段螺杆输送给压缩段螺杆，物料温差较大，同时物料经过压缩段螺杆时将通过排气孔，此时要求物料在该区域就应完成由固体向熔体的转化过程，必须为半塑化状态并紧紧包覆于螺槽表面，防止物料从排气孔排出或阻塞排气孔。因此，物料在加热区域需要的热量较大，加料段、压缩段的温度宜设定得高一些。但加料段温度的设定也不能过高，以免影响料斗内物料的倾泻。为加大输送能力，加料段料斗座必须冷却，阻止加料段的热量传至推力轴承和减速箱，以保证它们的正常工作。加料段温度控制可采取下述检查方法确定：关闭主机抽真空阀，打开排气孔上方视镜，观察机筒内物料塑化情况，如物料呈粗糙的橘皮状表面，并能呈片状包覆于螺杆上，没有粉料，可视为塑化良好，温度控制合理。此时如物料塑化均匀，光滑明亮，说明温度控制偏高，反之有部分粉料塑化不良，则需提高加料段温度。
恒温区由熔融段和计量段两个控温点组成，物料经加热区已成为半塑化的熔融状态，但温度及熔体还不够均匀，需进一步恒温并完全塑化及均化，此时物料仍需一定热量。但此区域由于物料间及物料与螺杆、机筒间的内摩擦较大，产生的热量有时会超过物料的需求，因此挤出机后两段温度开始升温时应略高一些，连续挤出后应稍微降低，以防止物料在此段降解。
（2）机头温度控制 物料进入机头、过渡段及口模等处（即保温区）温控点时，完全呈熔融状态，塑料熔体已由螺旋形运动逐渐转变为匀速直线运动，并通过多孔板。过渡段和口模建立的熔体压力，使熔体温度、应力、粘度、密实度和流速更趋均匀，为顺利地从口模挤出做最后的准备。由于改变运动方向，建立熔体压力需要一定的热量，同时在该区域由于物料内摩擦产生的热量已不复存在，只能靠外部加热补充热量，故保温区域温度设定一般应高于前两个区域设定的温度。
机头温度偏高，可使物料顺利地进入模具，但挤出物的形状稳定性差，制品收缩率增加，致使产品无法保证外形尺寸；机头温度过高，还会引起跑料（溢料），甚至出现气泡、产品泛黄、物料分解等现象，导致挤出生产不能正常进行。机头温度偏低，则物料塑化不良，熔体粘度增大，机头压力升高，虽然这样能使制品压得较密实、制品收缩率小、产品形状稳定性好，但是加工较困难、离模膨胀较严重、产品表面较粗糙，还会导致挤出机背压增加，设备负荷增大，功率消耗也随之增加；如果机头温度过低，则物料不能塑化，产品无法成型，设备超负荷运转，导致机头压力剧增而拉断联接法兰螺钉。所以机头温度过高或过低都会影响产品质量和产量，甚至使挤出生产无法正常进行，因此必须严格控制。通常该段温度控制在粘流温度以上，热分解温度以下。为获得较好的外观及力学性能，以及减小熔体离模膨胀，通常控制机筒温度较低，机头温度较高。由于不存在内热，因而温控点显示的温度通常较为稳定。
机头的加热器通常为带形加热器环绕于模体上或为平板加热器覆盖于机头上，加热器必须紧密地安装于机头的外侧均匀供热（各处单位表面积的热量输出相同）。带形加热器用于外部呈轴对称的机头，平板加热器主要用于方形缝隙机头，这些加热器能均匀地控制流道温度。但它们与熔体相距较远，以致温度控制变得滞后，特别是当整个机头宽度上有几个加热区时，所引起的温度差较大。
（3）口模温度控制 口模是制品横截面的成型部件，也是异型材成型的最后部件，其温度过高或过低所产生的后果与机头相似，所不同的是口模温度直接影响产品的质量，而且产生的后果比机头温度过高或过低产生的后果要严重得多。通常，口模处的温度比机头温度稍低一些。如果口模与芯模温度相差过大，则挤出的制品会出现向内或向外翻或扭曲变形，难以达到挤出塑料制品标准公差的要求。
口模温度的设定需根据异型材型坯的表面状况、软硬程度及断面结构进行调整。截面复杂或壁厚的部位，温度设定可高些；截面简单或壁薄部位，温度设定可低些；截面对称或壁厚均匀部位，温度设定应基本一致。
由于异型材结构复杂且往往不对称，同一截面上壁厚也不相同，这就需要用不同结构的加热器对不同区域温度加以控制，以保证各处匀速出料。常用的机头电加热板的形式如图9-20所示，可根据异型材截面结构的不同分别选用。对复杂截面的主型材，最好选用四块板式加热器，以使口模温度控制灵活自如，保证型材尺寸的精确度。
图9-20 常用的机头电加热板的形式
（4）螺杆温度控制 对于螺杆内设有加热冷却装置的挤出机，螺杆的温度控制也十分重要。螺杆必须冷却，这不仅有利于固体物料的输送，也可保证物料塑化良好，不致过热，提高异型材质量。螺杆冷却时，一般应控制出水温度不低于70℃，否则会降低挤出量。
（5）保温控制 保温控制是指挤出机工作前的升温控制，当升温到一定温度后需保持一段时间。双螺杆挤出机正确的升温应分两个阶段进行：先将各段温度调至140℃，待温度升到140℃后，必须保温1h，然后再将温度升至生产所需温度；待温度达到生产温度后，保持5～10min，才能开始挤出生产。这是因为刚升温时，整个机器处于室温条件下，当温度升到140℃时只说明某段温度已达140℃，而整个加热区，尤其是各加热段的接合部位，还未升到140℃，所以要保温一段时间，使整个加热区均匀受热，全部达到140℃，然后再将温度由140℃升到生产所需温度。这样的升温控制要比由室温冷机器升温既快又均匀，所以当温度升至生产所需温度后，只需要再保温5～10min就可以开车挤出生产了。保温不仅有利于生产，而且能延长挤出机的使用寿命，所以保温控制不容忽视。
总之，以上几方面温度的设定和调整与诸多因素有关，是实践性很强的技艺，要在操作实际中不断总结经验。温度控制得正确与否，直接决定了挤出操作能否顺利进行，也决定了挤出制品的质量。反过来挤出制品质量的好坏，又是对挤出工艺参数正确与否的检验。因而在实践中要不断摸索，总结。例如，质量良好的PVC门窗异型材型坯的主要特征是外观光润、细腻有光泽，颜色纯正呈乳白色，熔体强度较好，切口截面流速均匀、宽度规整。由挤出机挤出后，脱离口模30～50mm自然下垂。但当温度设定过高时，型坯颜色泛黄，内筋弯曲，内壁发泡或横截面上有气孔，脱离口模后即软弱下垂；相反温度过低或加热不均匀时，型坯表面颜色发暗且无光泽，断面切口粗糙，切口宽度与壁厚不均，型坯脱离口模30～50mm坚挺不下垂，或向一侧弯曲。实践证明，型坯的外观质量一般与机头、过渡段、口模部位的温度设定和控制有关，而型坯的内在质量一般由挤出机内各段温度的设定与控制决定，控制不当或实际温度偏高、失控都会影响型材质量。因此在实际操作中应找出原因，对症下药，有的放矢地适时对温度进行调整，直至型坯达到标准，切忌盲目大幅度调整，致使挤出生产工况恶化以至中断。如调整无效或因温度超高和物料滞留，导致型坯表面出现黄线且不断加深时，说明口模、机头流道，甚至机筒内已发生糊料，应及时停止加料，并减速，改用清洗料清洗，直至口模清洗料内无糊料杂质为止。如清洗或处理无效，应停车、拆模，对机头和口模进行认真检查和清理。如果糊料是由挤出机内熔融段或计量段摩擦热过大、料温失控所致，还需拆出挤出机螺杆，检查清理螺杆和机筒。
物料塑化的好坏与加工温度密切相关。鉴别物料塑化是否合格，可往一个烧杯或搪瓷杯中加入二氯乙烷溶剂至高度为5cm，取15cm左右的一段异型材浸入杯中，待10min后取出型材。观察型材浸入溶剂部分的表面是否发生变化，如果锯口表面无明显膨胀、塌落、凹陷等形变，而型材锯口表面膨胀后的疏松深度小于2mm，则视为塑化良好，反之应适当调节工艺温度。
2.螺杆转速控制
螺杆转速是控制挤出速度、产量和制品质量的重要工艺参数，一般根据制品的截面形状和大小、冷却定型装置的能力等综合考虑。螺杆转速太低，挤出速度太慢，挤出效率不高，会延长物料在机筒内的受热时间。螺杆转速过高，会导致剪切速率增加，摩擦生热增大，物料温度提高，熔体离模膨胀加大，表面质量差，制品得不到及时冷却还会引起弯曲变形等。此外，过高的转速还会导致螺杆驱动功率增加，因而为了提高设备的生产率，有时单靠提高螺杆转速是不行的，应合理选配大直径的螺杆，这对型材的质量、设备的利用率和工艺操作都有利。对于双螺杆挤出机，螺杆转速一般以15～25r/min为宜。
另外，挤出机的螺杆转速必须稳定，螺杆转速的波动会导致流动速率的波动，造成挤出速度不均匀，从而影响型材的几何形状、尺寸、外观，甚至内在质量。
3.挤出速度的控制(www.xing528.com)
挤出速度指单位时间内从挤出机机头和口模中挤出的塑料量或制品长度，其单位可用kg/h或m/min表示。挤出速度是决定制品性能和生产效率的关键因素，它代表挤出成型实际生产效率。这一生产效率虽然与挤出机生产效率的意义相似，但在挤出机、螺杆结构和机筒条件一定的情况下，使用不同塑料品种或使用不同的机头和口模成型不同的制品时，挤出速度之间会有很大差异。所以设计机头和口模时，一定要注意机头和口模的生产效率必须与挤出机允许使用的生产效率相适应。当塑料品种和挤出制品一定的情况下，挤出速度仅与螺杆转速成正比。调整螺杆转速是控制挤出速度的主要措施之一。
挤出速度过快，在挤出机机筒内会产生较高的摩擦热，使物料温度升高，挤出后的制品若得不到充分冷却会引起弯曲变形；挤出速度太慢，会延长物料在机筒内的受热时间，有可能影响产品的物理性能，甚至分解。为了保证挤出速度均匀，需要注意以下几个方面：
1）设计选择与塑料制品相适应的螺杆结构和尺寸。
2）严格控制螺杆转速。
3）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，从而导致挤出速度波动。
4）保证料斗加料稳定，不要使加料速度出现忽快忽慢的不正常的变化。
4.机头压力控制
塑料在挤出成型过程中需要的挤出压力，主要用来克服塑料熔体在机筒、螺槽、多孔板、机头和口模等部位的流动阻力及自身内部的粘性摩擦。机头压力对制品的质量有直接影响，提高机头压力，可使制品密实，有利于制品质量的提高；但机头压力过大，型坯离模膨胀现象严重，表面质量较差，严重时会造成事故（法兰螺钉被拉断）。因此，机头压力要适当。
5.定量加料控制
在单螺杆挤出机中，对加料量没有严格要求，加料量对剪切速率、成型温度和压力分布并没有直接影响。但双螺杆挤出机则不同，双螺杆挤出机操作时螺槽内并不完全充满物料，通过控制物料在螺槽中的充满状态来确定剪切速率、成型温度以及压力分布。一般应控制物料的高度为螺槽高度的2/3为宜，过高会导致挤出机过载，或加料孔、排气孔出现冒料现象；过低则易导致双螺杆非正常磨损。双螺杆挤出机一般设有计量加料装置，可与螺杆转速相配合。通过调节计量加料螺杆的转速来控制加料量，达到控制挤出量的目的，从而保证适当的机头压力。一般计量加料螺杆转速为挤出机螺杆转速的1.5～2.5倍。
在调整加料与挤出速度时还应密切观察主机电流的变化，物料塑化良好时一般电流偏低。
6.挤出机的排气控制
双螺杆挤出机设有真空排气装置，物料向前输送时，所包含的气体及挥发物可由与排气口连接的真空泵吸出，使型材表面及内部避免出现空隙和气泡，增加物料的密实度，提高制品的冲击强度及其他力学性能。
为保证物料连续稳定地挤出，机头压力不宜过高，否则会导致物料从排气口溢出。排气口前端温度亦不能太低，应能保证物料部分塑化，从排气口视镜可观察到此时物料应呈半塑化状态，否则会抽出粉料。
7.冷却定型控制
在高温下被挤出机头口模的型坯，需在合适的水温下进行及时的冷却定型，冷却方式应合适，方能得到理想的产品。冷却不及时，制品就会在自身重力或牵引机夹紧力的作用下发生变形。冷却定型操作主要控制真空度和冷却速度两个参数。
（1）真空度的选定与调控 真空度控制得恰当与否，会直接影响制品的质量。真空度的控制与定型套的密封程度及真空泵的性能有关，定型套必须具有良好的密封性，不能过多的漏气，真空泵的性能必须稳定，真空度不能忽高忽低。真空度太低，对异型材表面吸附力不足，将导致异型材严重变形，无法保证尺寸精度和外观质量。真空度太高，阻力加大会导致牵引困难，甚至阻碍型坯顺利进入真空定型模，引起口模与定型模入口间积料堵塞，使生产操作不稳定。为保证异型材的几何形状、尺寸精度和表面粗糙度，异型材挤出成型的真空度一般控制在0.06～0.08MPa。
真空度的大小通常根据异型材截面结构及壁厚确定。异型材断面结构复杂、壁较厚或不对称时，应选择较高的真空度，反之则选择较低的真空度。如果通过反复调节真空度或采取其他措施仍无法将制品表面完全吸附时，可适当降低牵引速度，待制品表面慢慢吸足后再逐渐将牵引速度提高到正常挤出速度。
（2）冷却速度与调控 根据异型材的大小及牵引速度的高低，应设置一个或多个定型套及直接喷淋冷却水的水槽，来对型材进行冷却定型。
硬质PVC异型材往往是不对称的，故不能用水浴式定型装置不加区别地进行冷却。因为这样会使不对称截面冷却速率不一，使型材产生不规则的弯曲变形，最好采用几个真空定型模冷却定型。冷却水应由定型套后部流入，前部流出，使水流方向与异型材前进的方向相反，这样可使异型材冷却较缓慢，内应力较小。同时定型套前端温度较高，型材易于吸附。冷却速度可通过调节冷却水流速进行控制。
异型材冷却速度不易过快，否则会使型材内部产生内应力，严重时会产生应力开裂，并降低型材外观质量。由于硬质PVC塑料热导率较低，熔体在快速冷却时，表层的降温速度远比内层和内筋快，并首先变硬，而内层仍处于玻璃化温度以上。当内层及内筋进一步冷却时，会因收缩使表层处于拉伸状态，这种状态会使表层受到应力，此时异型材的物理力学性能，如冲击强度、弯曲强度及拉伸强度等都会受其影响而降低。因而PVC异型材冷却宜采用缓冷方式，以降低制品的内应力及变形，防止成型后的制品产生翘曲、弯曲、收缩等现象。
（3）影响冷却速度的因素 影响冷却速度的因素很多，主要有型材断面结构、型材壁厚、冷却定型方式、定径套长度、定径套冷却孔道结构、冷却水的温度及压力等。在其他因素已确定的情况下，主要通过控制冷却水的温度、压力、流量以及流动方向来控制冷却速度，以保证产品质量和正常的挤出成型。如果由于冷却水的温度较高，使制品在定型模内得不到足够的冷却而弯曲，可在定型模之间再加以均匀的喷淋水冷却，如仍不能解决，则必须降低挤出速度，以延长冷却时间来加以校正。如发现异型材从真空定型模出来后仍有弯曲现象，可适当调节各部位的冷却水流量和口模电加热板温度来加以纠正。
为保证得到最佳冷却效果，冷却水的质量应满足下列指标要求：冷却水温为14～16℃；工作压力为4～7Pa，最大压力波动±0.3Pa；水硬度最高214.3mg/L；碳酸盐硬度最高125mg/L；悬浮物最大浓度为10mg/L；pH值为6.5～8.5。硬质PVC异型材挤出成型中，冷却水温度要求在15℃以下，最好配用冷水机以保持水温。在没有冷水机的情况下，夏季生产只能放慢速度。
8.牵引控制
在冷却定型温度条件不变时，牵引速度快，则制品在定型模、冷却水槽中停留的时间也比较短，经过冷却定型以后的制品内部还会残余较多的热量，这些热量会使制品在牵引过程中已经形成的取向结构发生解取向，从而引起制品取向程度降低。牵引速度越快，型材壁越薄，冷却后的制品长度方向的收缩率也越大。牵引速度越慢，型材壁越厚，容易导致口模与定型模之间积料，破坏正常挤出生产。在异型材挤出成型中，挤出速度与牵引速度必须很好地控制，一般牵引速度略大于挤出速度。如果这两种速度控制不当，不仅不能保证制品的尺寸公差，还会影响制品的力学性能。
实践表明，用双螺杆挤出机挤出硬质PVC异型材，螺杆转速以15～25r/min为宜。当制品壁厚小于1mm时，可选转速为15～20r/min的螺杆，牵引速度为3～4.5r/min；制品壁厚大于2mm时，可选转速为15～25r/min的螺杆，牵引速度为0.8～2r/min。在考虑牵引速度时，还应考虑异型材截面大小、冷却定型效果等因素。
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