PE管材生產(chǎn)技術(shù)論文

1、PE管材生產(chǎn)技術(shù)摘要本文介紹了PE給水、燃?xì)夤懿牡纳a(chǎn)技術(shù)、工藝流程，生產(chǎn)設(shè)備、應(yīng)用等。關(guān)鍵詞：給水、燃?xì)庥镁垡蚁┕懿?、生產(chǎn)技術(shù)、工藝、設(shè)備應(yīng)用。18 / 21目 錄1 前言 11.1 PE管材的性能11.1.1 原材料性能11.1.2 管材的性能21.2 PE管材的用途21.3 我國PE管材的市場前景22 PE 管材的生產(chǎn) 42.1 PE管材的生產(chǎn)工藝流程42.1.1生產(chǎn)工藝流程42.2 生產(chǎn)設(shè)備介紹52.2.1擠出機52.2.2真空定型箱和冷卻水箱52.2.3牽引機52.2.4切割機52.2.5輔機（上料機）62.3設(shè)備的操作要領(lǐng)62.3.1上料機注意事項62.3.2烘干機注意事項62.3

2、.3擠出機注意事項62.3.4下游設(shè)備72.4生產(chǎn)工藝的控制72.4.1溫度的控制82.4.2主機電流的控制92.4.3熔體壓力的控制92.4.4影響擠出的因素和控制92.4.5產(chǎn)品尺寸的控制132.4.6產(chǎn)品的質(zhì)量控制142.5 PE管材生產(chǎn)中常見的問題與解決辦法15致 17參考文獻(xiàn)18PE管材的生產(chǎn)技術(shù)與應(yīng)用1 前言 隨著我國城市化進(jìn)程的加快，面對人口、資源和環(huán)境的巨大壓力，為確保國民經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，我國政府逐年加大對城市基礎(chǔ)設(shè)施的投入，市政公用管道建設(shè)不斷加快，品種和規(guī)格不斷豐富，產(chǎn)量不斷增加，質(zhì)量在不斷提高，尤其是塑料管材的發(fā)展更快，成為當(dāng)今投資熱點。目前管材應(yīng)用領(lǐng)域中，塑料管材正在

3、穩(wěn)步發(fā)展，給水、供汽、排污應(yīng)用等方面已逐步代替了傳統(tǒng)的鑄鐵管和水泥管。PE, PV C, PP -R等管材在市場上都占有一定的比例，其中PE管材更是一支獨秀，其獨特的柔韌性、耐腐蝕性、無污染、重量輕、安裝快、費用低、壽命長等優(yōu)點是替代傳統(tǒng)管材的一個重要原因。PE1管材的最佳用途之一是可以用來生產(chǎn)輸送除強酸、強堿外的任何介質(zhì)的管材，在20條件下管材50年后仍能保持10M pa的最小強度。廣泛用于給水、排污、農(nóng)業(yè)灌溉，以與礦山、油田、化工輸送和郵電通訊等領(lǐng)域。眾所周知，金屬管有四大致命弱點易生銹、易腐蝕、易滲漏、易結(jié)垢。鍍鋅鋼管被腐蝕后將滋生各種微生物，污染管道中的白來水。這些受污染的白來水中攜帶

4、的細(xì)菌像無形的殺手，時時威脅著人們的健康。近10多年來，一些發(fā)達(dá)國家已先后立法或建立行業(yè)規(guī)章禁止使用鍍鋅鋼管作為飲水輸送管，并提出全面使用以綠色管道為主體的不生銹、無腐蝕、無結(jié)垢的優(yōu)質(zhì)塑料管材，這也是我國當(dāng)前和今后符合國情、節(jié)能減排、治理污染的首選產(chǎn)品之一。1.1 PE管材的性能1.1.1原材料性能 聚乙烯是由多種工藝方法生產(chǎn)聚合成的高分子材料，具有多種結(jié)構(gòu)和特性與用途的系列的樹脂，己占世界合成樹脂產(chǎn)量的三分之一。聚乙烯是一種熱塑性塑料，它的性能取決于支鏈、分了量分布和半晶體結(jié)構(gòu)，分了量是決定聚合物與耐久性有關(guān)性能的主要因素;分了量和支鏈決定管材的機械性能。聚乙烯(PE100)具有雙峰分了量分

5、布，一個短，一個相當(dāng)長，高分了量鏈段獲得雙峰分布并連接更多分了，這種結(jié)構(gòu)給出了數(shù)脂極好的物理性能，同時保留了較好的工藝性，從而達(dá)到抗蠕變性、耐龜裂性和良好加工性的完美結(jié)合。1.1.2 PE管材的性能2（1)優(yōu)異的物理性:強度高，也有很好的柔性、耐蠕變性，熱熔連接性等優(yōu)良特點，有利于管材的安裝。（2)耐腐蝕，使用壽命長，可耐多種化學(xué)介質(zhì)的侵蝕，不需防腐處理不會促進(jìn)藻類、細(xì)菌或真菌生長，使用壽命達(dá)50年。（3)韌性、撓性好，其斷裂仲長率超過500%，對管基礎(chǔ)不均勻沉降和錯位的適應(yīng)能力非常強，抗震性好，并在施工時可在管材允許的彎曲半徑繞過障礙，降低施工難度。（4)流通能力大，經(jīng)濟(jì)上合算:PE管材壁光

6、滑，不結(jié)垢。一樣管徑、長度、壓力下的管材其流通能力要比鋼管大30%左右，因此經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢明顯。（5)連接方便，焊接容易、接口少，施工簡單，管材重量輕，搬運方便，當(dāng)管線較長時可使用盤管鋪設(shè)(一般指管徑小于63mm ) ;也可采用管材沉入的方法在水底鋪設(shè)，大大降低了施工難度和工程費用。（6)密封性能好:因采用熱熔或電熔，本質(zhì)上保證接口材質(zhì)與管材本身的同一性，不存在扭曲造成的泄漏，密封性能十分良好。（7)耐磨性好:它的耐磨性是鋼管的4倍。 （8)抗應(yīng)力開裂性好，耐環(huán)境應(yīng)力強。良好的抵抗快速裂紋傳遞能力，在塑料管材道中比其它管材要強。維修方便，可以不停水、汽維修和安裝。由于PE管材具備以上等優(yōu)點，所以被越

7、來越多企業(yè)和領(lǐng)域所青睞。更重要的是經(jīng)濟(jì)效益好，根據(jù)資料統(tǒng)計，在燃?xì)饣蚬┧肞E管材的安裝費一般低于鋼管的50%左右，若用于排污工程更顯優(yōu)勢，重量輕、搬運連接方便，減少人工費用與各種吊裝費用，施工快捷，可直接鋪在不做基礎(chǔ)的溝槽，連接牢固，不會滲漏，不易結(jié)垢，減少使用中的維修工作。1.2 PE管材的用途聚乙烯(PE)管材具有柔韌性好、耐腐蝕、易施工和安裝等特點廣泛應(yīng)用于市政和建筑給排水、燃?xì)?、供熱采暖、電線電纜穿線、農(nóng)用節(jié)水灌溉和工業(yè)排污、礦山礦物輸送等領(lǐng)域。目前，PE管材已成為繼PVC之后，世界上消費量第二大的塑料管道品不中。在我國，“南水北調(diào)”、“西氣東輸”、農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉等等工程，為PE管材提

8、供了空前的市場機遇。1.3 我國PE管材的市場前景3“以塑代鋼”已成為我國管道工業(yè)21世紀(jì)發(fā)展的必然趨勢。目前，PE管材的發(fā)展應(yīng)用如日中天，方興未艾。在全國新建、改建、擴(kuò)建工程中，塑料管道采用的比例分別為:建筑排水管道70 % ,建筑給水和熱水供應(yīng)管道60%，電線護(hù)套管80%，建筑雨水排水管道50%，城市供水管道(DN400 mm以下)50%，村鎮(zhèn)供水管道60%，城市排水管道20%，城市燃?xì)夤艿?中低壓管)50 %。2000年全國塑料管道需求量為1 000 kt多，2005年將達(dá)到2 000 kt, 2010年將達(dá)到3 000一 4 000 kt;其中PE管材的比例從2000年的36%提高到2

9、005年的45%和2010年的60%。因此，預(yù)計隨著國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和各類工程質(zhì)量要求的不斷提高，PE管材市場潛力巨大，應(yīng)用將日益廣闊。 我國從1982年開始使用HDPE燃?xì)夤?，目前國燃?xì)夤艿纳a(chǎn)能力超過120 kt/ a，由于設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)、應(yīng)用習(xí)慣以與應(yīng)用技術(shù)等方面的原因，H DPE燃?xì)夤懿牡膶嶋H需求量僅為50 kt/ a，占整個燃?xì)夤懿氖袌龅?4 %左右，與發(fā)達(dá)國家存在著較大的差距。美國H DPE管道占燃?xì)廨斔凸艿谋壤秊?0 %，歐洲為60%一70%0隨著燃?xì)夤艿膽?yīng)用技術(shù)的完善和人們對HDPE燃?xì)夤懿膬?yōu)越性的充分認(rèn)識，H DPE燃?xì)夤苁袌鰸摿艽?。今后我國能源結(jié)構(gòu)向天然氣轉(zhuǎn)變，西氣東輸工程，建設(shè)跨

10、越全國的天然氣輸送管網(wǎng)。2005年全國有148個城市利用天然氣，天然氣利用量將達(dá)到每年200億m3估計需改造和新建的城市管網(wǎng)約19 x 104 km(不包括天然氣輸氣干管和戶管道)，除去現(xiàn)有城市管道4. 6 x 104 km，需新鋪設(shè)的管道長度約14.4x104km按其管道規(guī)格，分配情況大致為:管徑200 mm至400 mm的管道約4. 3 x 104 km，管徑80 mm至200 mm管道約8. 7 x 104 km，其它1. 4 x 104 km。其中如果有50%采用H DPE管，到2005年HDPE管材需求量達(dá)80 kt以上。目前用于燃?xì)夤艿腍 DPE基本全部為進(jìn)口料，主要有FINA公司

11、的3802, BP公司的PC2040Y黃色)、M D20Y W(黃色)、M D20BI(黑色)、北歐化工的M E2421(黃色)、ME2418(黑色)、NESTE公司的2490等。隨著燃?xì)夤芟虼罂趶健⒏邏毫Φ姆较虬l(fā)展，對材料提出了更高的要求，如Solvay公司的EFtex TUB120為中密度雙峰分布PE，還有美國FINA公司的PE3344N , PE3814N，這些產(chǎn)品具有抑制快速裂紋擴(kuò)展的能力，特別適宜生產(chǎn)大口徑燃?xì)夤?。這些原料的到岸價在12 000一 14 000元/t之間。室外給水管根據(jù)國家建設(shè)部關(guān)于城市供水行業(yè)2000年技術(shù)進(jìn)步發(fā)展規(guī)劃的要求，各地建委開始積極推廣塑料給水管，以替代材

12、質(zhì)差、強度低、腐蝕嚴(yán)重、影響水質(zhì)的灰鑄鐵管和鍍鋅管等，以提高供水水質(zhì)與安全可靠性，降低能耗，降低漏耗和藥耗。這為塑料管材發(fā)展提供了良好的契機，也為擴(kuò)大塑料管材的應(yīng)用領(lǐng)域提供了發(fā)展空問。而PE管材耐腐蝕，無結(jié)垢層，不滋生細(xì)菌、材質(zhì)無毒，安全衛(wèi)生，水質(zhì)優(yōu)異;具有良好的強度、剛度和彈性、韌性，能有效承受要求的壓力和外載荷，且管接頭強度高，供水安全可靠;超低摩阻，輸水能力不隨時問變化，節(jié)約能源，降低電耗;鋪設(shè)在腐蝕性的土壤中、地震多發(fā)地區(qū)和經(jīng)常結(jié)冰的地區(qū)、山地和沼澤地區(qū)，具有更大的競爭力和技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。目前，城鎮(zhèn)的供水、海水淡化等工程，越來越多地采用PE管材。2001年我國PE給水管材年需求量為70

13、kt左右。今后隨著我國城市白來水普與率的不斷提高，城市供熱、制冷工程的快速發(fā)展和城市建設(shè)的日益規(guī)，對優(yōu)質(zhì)PE給水管材的需求量將會越來越大。2 PE管材的生產(chǎn)2.1 PE管材的生產(chǎn)工藝流程2.1.1生產(chǎn)工藝流程4制品的生產(chǎn)工藝流程參見圖1-1所示。 圖1-1PE管材工藝流程圖 (1)混料干燥混料干燥的作用是將PE樹脂與色母料充分?jǐn)嚢?、干燥，混合得到均勻的生產(chǎn)原料。(2)塑化擠出混合完的原料從料斗進(jìn)入擠出機，經(jīng)輸送、壓縮、熔融、均化作用下，由固體顆粒料逐步變?yōu)楦邚棏B(tài)，再由高彈態(tài)逐步變?yōu)檎承粤黧w(粘流態(tài))，并連續(xù)擠出。(3)模具成型在合適的溫度下，從擠出機中擠出的物料通過濾板由旋轉(zhuǎn)運動變?yōu)橹本€運動進(jìn)

14、入模具。經(jīng)過螺旋分流后在成型段融合壓實為管狀型坯，最后從口模擠出。(4)冷卻定型從模具擠出的熱管坯在負(fù)壓狀態(tài)下通過定徑套真空定徑箱的定型和冷卻，再經(jīng)過噴林冷卻箱讓管材部逐漸冷卻，從而整體固化定型。(5)切割在計米輪的控制下，通過行星切割機來完成管材的定長切割。(6)堆放包裝切斷后的管材被推到翻轉(zhuǎn)臺，經(jīng)過檢驗包裝后運走。2.2 生產(chǎn)設(shè)備介紹52.2.1擠出機 螺桿直徑55200mm，長徑比20：1、25：1、30：1、32：1、33：1、34：1，壓縮比34，螺桿為分離型螺桿。2.2.2真空定型箱和冷卻水箱真空定型箱由箱體、噴頭、水泵、真空泵、定徑套等組成。真空定型的原理是利用真空泵的作用將箱體

15、的空氣抽走，使箱體形成負(fù)壓，由管材和芯模進(jìn)入的大氣壓作用的料坯的壁的四周上，使料坯緊貼定徑套，通過冷凍水迅速冷卻,從而達(dá)到定徑的效果。如圖2-1所示： 口模 箱體 管材 定徑套 料坯 芯模 圖2-1冷卻示意圖2.2.3牽引機牽引機的原理是由氣缸將橡膠履帶壓緊在管材的表面，增大摩擦力，通傳動系統(tǒng)將管材均速的從真空箱中牽出。牽引機有2抓、3抓。所生產(chǎn)的管材越大，需要的抓數(shù)越多，氣缸作用力越大。2.2.4切割機切割機為行星切割機，切割的方式為無屑切割。進(jìn)刀的方式可分為液壓進(jìn)刀式。無屑切割機：端面切割平整，但是無法切割大管材和厚壁管材。液壓進(jìn)刀式：進(jìn)刀有彈性，但漏油時造成材料的污染2.2.5輔機（上料

16、機）上料機為真空上料機（又稱真空吸料機）。真空上料機結(jié)構(gòu)復(fù)雜，故障率高。其原理是：循環(huán)氣泵將小料斗的空氣抽掉，形成負(fù)壓，從而靠大氣壓將吸料管周圍的料粒通過吸料管壓入小料斗，當(dāng)小料斗被物料填滿，循環(huán)氣泵停止工作，小料斗的物料靠重力自由落入大料斗，開始第二次吸料。2.3設(shè)備的操作要領(lǐng)2.3.1上料機注意事項（1）吸料時間不能過長。（2）經(jīng)常清理過濾網(wǎng)。（3）監(jiān)視微動開關(guān)是否正常。2.3.2烘干機注意事項（1）先開風(fēng)機再開加熱。（2）滿桶狀態(tài)才能達(dá)到最佳烘干效果。（3）PE料烘干溫度為80°C左右。（4）溫控表顯示的是設(shè)置溫度下實際溫度的差值，當(dāng)顯示溫度為零實際溫度與設(shè)置溫度一致。（5）雙

17、金屬溫度表工作原理：利用兩種不同膨脹系數(shù)的材料，根據(jù)變形的程度大小來測定溫度。（6）控制風(fēng)氣的運行方向。（7）進(jìn)風(fēng)口嚴(yán)禁關(guān)閉。2.3.3擠出機注意事項（1）啟動時要待加熱溫度到達(dá)設(shè)定的工藝溫度并保溫一定時間后才能啟動。以防電機、螺桿等部件損壞。（2）加熱時間視機頭的大小,63機的機頭不少于3小時,250機頭不小于6小時,450機頭不小于8小時。（3）主機啟動時必須先低速運行數(shù)分鐘，將機筒上次余留的熔料排盡，待熔體壓力和主機電流穩(wěn)定后方能提速，以免噴料傷與人員。（4）設(shè)備運行中要隨時觀察溫度、電流、熔體壓力等參數(shù)。并觀察電機、減速箱的發(fā)熱情況,有異常時要與時查明原因并加以排除。（5）開機前要檢查

18、好加熱圈是否完好,熱電偶是否插好,測溫是否準(zhǔn)確。（6）模具的選擇:要根據(jù)產(chǎn)品規(guī)格選擇相應(yīng)模具,如果模具選擇不當(dāng)會給生產(chǎn)帶來困難。（7）模具的保護(hù):模具的好壞決定了產(chǎn)品的質(zhì)量,模具的材料一般為模具鋼,表面作鍍鉻處理,硬度差。因此在拆裝和搬運過程中一定要保護(hù)好,不能有劃傷和碰撞等。模具一般不能直接放置在地面上，應(yīng)放于橡膠或木板上為宜。更換模具時不能用堅硬的利器敲打。（8）加熱圈的保護(hù)：一般來說，加熱圈的使用命很長，往往是在拆卸的過程中損壞的，因此，加熱圈在拆卸過程中要格外小心。（9）口芯模的同心度的調(diào)整：實壁管生產(chǎn)線的口芯模的調(diào)節(jié)遵循“松薄頂厚”原則。就是把間隔小的方向的螺絲松開，擰緊間隙大的方向

19、的螺絲。如圖3-1所示：a b表示頂?shù)姆较颍簣D3-1口芯模調(diào)整當(dāng)口模與芯模的間隙由a向b轉(zhuǎn)變后，表示口芯模已經(jīng)同心了，然把四周的螺絲擰緊即可。壓力傳感器的拆裝：壓力傳感器是易損高精度元件，要遵循“熱拆熱裝”或“熱拆空裝”的原則。（10）主機不能突然停止，應(yīng)當(dāng)緩緩減速。同樣升速時也應(yīng)緩慢進(jìn)行。每次對主機進(jìn)行檢修后，必須檢查好螺桿的轉(zhuǎn)向，正常后才能開機。2.3.4、下游設(shè)備（1）每次開機前要檢查好每一個噴頭是否通暢，噴頭不通暢會給生產(chǎn)帶來困難，嚴(yán)重時會影響產(chǎn)品的質(zhì)量甚至無法生產(chǎn)。（2）定徑套為銅質(zhì)材料，強度不高，不能用堅硬的如螺絲刀等與其接觸。2.4生產(chǎn)工藝的控制2.4.1溫度的控制（1）塑料熔融

20、過程中能量的獲得塑料熔融過程中能量的獲得方式有兩個途徑，在啟動螺桿的之前，設(shè)備從冷態(tài)經(jīng)加熱裝置進(jìn)行加熱，使機筒、螺桿和模腔與螺槽的料的溫度逐漸上升到工藝溫度，達(dá)到工藝要求，這一時段的熱能量主要由加熱裝置提供；在剛剛啟動主機的時候，螺桿的轉(zhuǎn)速較低，機筒的物料相互剪切產(chǎn)生的應(yīng)力小，由剪切產(chǎn)生的熱能仍不足以提供物料熔融所需要的全部能量，仍然需要外部加熱裝置提供部分能量；當(dāng)螺桿的旋轉(zhuǎn)達(dá)到一定的速度后，機筒物料與物料之間產(chǎn)生高速摩擦運動、物料與螺桿之和物料與機筒之間也產(chǎn)生高速的剪切運動，由剪切產(chǎn)生大量的熱能。這時外部的加熱裝置只需要克服環(huán)境中的熱量損失，必要時還要把剪切產(chǎn)生的大量熱能向環(huán)境中排放，主要通

21、過冷卻風(fēng)機來實現(xiàn)。加工溫度與曲線見圖4-1所示 t 各區(qū)段 圖4-1 PE加工溫度與曲線PE和PP-R的加工溫度的圍比較寬，視設(shè)備和模具的不同，其溫度的控制不盡一樣，即使是用同一種原材料，國外的先進(jìn)的設(shè)備通常在180190就能達(dá)到質(zhì)量要求，而國的設(shè)備一般都要將溫度高得高一些，否則制品的表面表現(xiàn)得很粗糙。即便如此也要遵循以下原則：PE的加工溫度不能超過220，PPR的加工溫度不能超過230，否則將導(dǎo)致材料的分子鏈斷裂，材料的性能下降。下料口（輸送段）的溫度是否合理，決定了產(chǎn)品的質(zhì)量和設(shè)備的使用壽命。如果該段的溫度過低，將增加主電機的負(fù)荷。如果設(shè)置過高則物料過早軟化，沒有推動力，螺桿處于供料不足狀

22、態(tài)，會導(dǎo)致生產(chǎn)不正常。常規(guī)表現(xiàn)為擠出量下降或不穩(wěn)定。所生產(chǎn)的制品也不密實。視設(shè)備的不同，一般控制在110-120之間為宜。如上圖所示，從機筒一區(qū)開始，溫度一般從170左右開始逐漸往上加，至口模段一般為215左右。2.4.2主機電流的控制主機電流反映的是螺桿里物料的多少的情況，一般來說，電流大的時候螺桿的螺槽被物料所填滿，這時的塑化效果最佳，產(chǎn)品的質(zhì)量好，產(chǎn)量大。電流小的時則相反。對于PVC粉末料，主機電流達(dá)到額定電流的7075%時，產(chǎn)量最高，塑化效果最好。因此，在生產(chǎn)過程中應(yīng)當(dāng)將電流控制在此圍。實踐和經(jīng)驗證明，除了螺槽的物料的多少外，熔體的壓力也對主機電流有影響，但不是很明顯。另外，螺桿的裝配

23、質(zhì)量也會使主機電流受影響。根據(jù)實際情況，比如PVC破碎料的比例、粒徑等因素，可用以下方法控制主機的電流：PE可以通過調(diào)整下料口的溫度實現(xiàn)電流的控制，也可以通過調(diào)節(jié)下料口的大小來控制。PVC可以通過下料電機的速度、溫度、合流芯的大小來控制主機的電流。2.4.3熔體壓力的控制熔體壓力反映的是機頭的模腔的物料對螺桿的反作用力。熔體壓力越大，則證明機頭的模腔的物料對對螺桿的反作用力越大。相反，當(dāng)壓力小于正常值時，證明機筒的物料對模腔的物料的推力不足，或是模腔的阻力減小了，例如：溫度過高、機頭損壞后漏料等。熔體壓力的控制一般可通調(diào)節(jié)主機的速度和整機的溫度來實現(xiàn)。也可以通過配方的調(diào)整來實現(xiàn)。2.4.4影響

24、擠出的因素和控制（1）熔體流動理論熔體的幾種流態(tài)：正流，熔體沿螺槽向機頭方向向前流動。它是熔體的主要流動方式，是決定擠出量大小的主要因素，是由于螺棱與機筒相對運動而形成的。逆流，熔體的流動方向與正流相反的流動叫逆流。是由于機頭多孔板等組件的阻力造成的，逆流一定程度上減少了擠出量，它隨機頭的壓力的變化而變化。橫流，又稱為環(huán)流。是熔體垂直于螺槽的流動。生產(chǎn)中，這種流動對擠出量的影響并不大，在工藝控制中一般不予考慮。漏流，漏流也是由于機頭的壓力引起的流動。正常情況下，擠出機機筒與螺桿的間隙很小，對擠出量的影響不大，但當(dāng)機筒磨損后，漏流量QL與機筒和螺桿間隙的三次方成正比。層流，層流主要出現(xiàn)于高黏度材

25、料的擠出過程中。它是物料塑化不好的一種表現(xiàn)，體現(xiàn)螺槽的底部流動速度慢，而螺槽的表面流動速度快，形成速度差，從而導(dǎo)致層流的出現(xiàn)。層流在聚烯烴材料的擠出中很少出現(xiàn)。以上五種流態(tài)如圖5-1所示： 正流 逆流 環(huán)流 漏流 層流 “”方向表示流向圖5-1 熔體五種流態(tài)如圖（2）擠出過程中塑料的流動機理6塑料沿螺槽向前移動，經(jīng)歷著溫度、壓力、狀態(tài)的變化。這種變化在螺桿各段是不一樣的。根據(jù)塑料的變化情況，通常把螺桿工作部分分為三段：加料段、壓縮段、均化段。加料段（輸送段）：塑料在加料段還是固體狀態(tài)，這一段的作用主要是接受來自料斗的塑料并將其送到壓縮段，因此螺槽容積可維持不變，一般是等深等距。通常加料段的螺槽

26、不會被塑料全部填滿，其填充程度與塑料的形狀，干濕程度，加料裝置有關(guān)。加料段第一個作用就是為塑料（粒狀固體）提供軟化溫度，其次是以螺桿的旋轉(zhuǎn)與固定的料筒之間產(chǎn)生的剪切力，實行對軟化塑料的破碎，而最主要的是以螺桿的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生足夠大的連續(xù)而穩(wěn)定的推力和反向磨擦力，以形成連續(xù)而穩(wěn)定的擠出壓力，進(jìn)而實現(xiàn)對破碎的塑料的攪拌與混合，并初步實行熱交換。因此，塑料在此階段雖只發(fā)生破碎和軟化，并未發(fā)生物態(tài)的轉(zhuǎn)變，但在擠出過程中這段卻是重要的，它產(chǎn)生的推力是否連續(xù)均勻穩(wěn)定，剪切應(yīng)變率的高低，破碎與攪拌是否均勻都直接影響著擠出的質(zhì)量和產(chǎn)量。壓縮段（熔融段）：壓縮段接受由加料段輸送過來的松散料。在此，塑料受到了較高溫度的

27、熱作用，這時的熱源，除外加熱外，螺桿旋轉(zhuǎn)的摩擦熱也在起作用，由于螺紋深度相對減小，使得熱作用更為顯著，而來自加料段的推力和來自均壓段的反作用力也在此區(qū)域?qū)λ芰贤瑫r產(chǎn)生作用。這個作用的結(jié)果是在塑料的前進(jìn)中形成為與主流反向的回流，這回流產(chǎn)生在螺槽以與螺桿與套筒的間隙之間，這一回流的產(chǎn)生不但使物料進(jìn)一步均勻混合，而且使塑料熱交換作用加入，達(dá)到表里熱平衡，由于在此階段的作用溫度已超過塑料的流變溫度，加之作用時間已長，致使塑料發(fā)生了物態(tài)的轉(zhuǎn)變，即由固態(tài)轉(zhuǎn)為粘流態(tài)（可塑態(tài)），此時塑料分子發(fā)生了根本的改變，分子間力極度松弛，若為結(jié)晶性高聚物，則其晶區(qū)開始減少，無定形區(qū)增多。除組成中的特高分子量而外，主體完成

28、了塑化，即所謂的“初步塑化”。同時在壓力作用下，排除了固態(tài)物料中所含的氣體，實現(xiàn)初步壓實。均化段（計量段）：均化段把壓縮段送來的熔融塑料進(jìn)一步塑化均勻，最后使料流定量定壓由機頭模口均勻擠出。因而均化段也常稱為計量段。來自螺桿的推力和來自機頭處的反作用力使塑料在此階段所受的徑向壓力和軸向壓力最大，這種高壓作用，能使含于塑料約占其總體積50%的氣體排出，并使膠層壓實致密。在此段，由于高溫、高壓的作用，使得經(jīng)過熔融段未能塑化的高分子在此段完成塑化，從而最后消除“顆?！保顾芰纤芑浞志鶆?。（3）塑料熔融理論由料斗進(jìn)入螺槽的顆粒狀固體塑料，經(jīng)過固體輸送區(qū)被壓緊成因體床，固體床在螺槽向前推進(jìn)過程中，與

29、機筒表面接觸的塑料由于機筒子的熱傳導(dǎo)和摩擦熱的作用，首先開始熔化，形成一層熔體膜。當(dāng)熔體膜的厚度超過機筒與螺桿的間隙時，旋轉(zhuǎn)的螺棱將熔體膜刮落，并強制匯聚于螺紋推力面的前側(cè)，形成熔體池。在熔體池與固體床的界面處，是已被受熱軟化、變形而粘結(jié)的料粒，此時物料處于高彈態(tài)向黏流態(tài)轉(zhuǎn)化的過程。隨著螺槽中的物料不斷向前推進(jìn)，機筒加熱傳入的熱量和熔體膜受螺桿與機筒的剪切力產(chǎn)生的熱量，不斷給傳遞給未熔化的固體床，使固體床與熔體膜之間界面處繼續(xù)不斷地熔化，致固體床逐漸變窄，直至消失。熔體床逐漸變寬，最后螺槽全部被熔體充滿，塑料全部熔化。如圖6-1示。機筒與螺桿間隙HH1螺棱高熔體膜熔體池固體床螺棱圖6-1 熔體

30、理論（4）影響擠出量的因素影響擠出機擠出量的因素很多。設(shè)備方面的最直接的有機頭壓縮比，口芯模的尺寸，螺桿的直徑，擠出機的線性等。工藝方面的有螺桿的轉(zhuǎn)速，機身的溫度等。原材料方面的有黏度，表觀密度等。有關(guān)機頭的壓縮比、口芯模的尺寸和螺桿的直徑在設(shè)備出廠時已經(jīng)確定。擠出機的線性理想的應(yīng)該是直線的（擠出量與螺桿轉(zhuǎn)速成正比關(guān)系）。如下圖7-1所示：但是一般的擠出機很難做到這點。擠出量Q0 轉(zhuǎn)速n圖7-1 理想的擠出機線性常規(guī)的擠出機的擠出量如圖7-2所示：因此，在生產(chǎn)過程中我們要通過對 擠出量Q 0 50 120 轉(zhuǎn)速n圖7-2 實際生產(chǎn)中擠出機的線性工藝的控制來進(jìn)行補償。如上圖所示，當(dāng)螺桿從0到50

31、轉(zhuǎn)左右的時候，擠出量Q基本與轉(zhuǎn)速成正比例關(guān)系，當(dāng)螺桿從50上升到120轉(zhuǎn)時，擠出量Q就與轉(zhuǎn)速不成正比例關(guān)系，因此我們在生產(chǎn)過程中應(yīng)將與120轉(zhuǎn)所對應(yīng)的牽引速度稍作下調(diào)，以補償擠出機線性不良帶來的擠出量下降現(xiàn)象。同樣的原材料，電流和熔壓力的的變化也影響到擠出量。生產(chǎn)過程中要實時根據(jù)電流和熔體壓所表現(xiàn)出來的信息，對下料的多少、下料口的溫度和機身的溫度進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，確保物料得到充分的塑化熔融，提高制品的質(zhì)量。2.4.5產(chǎn)品尺寸的控制（1）影響外徑的因素與控制定徑套的孔尺寸。管材的壁厚（收縮比的影響）。牽引速度（影響較小，生產(chǎn)中只能微調(diào)）。真空度的大?。ㄕ婵斩鹊脑酱螅鈴皆酱?，反之真空度越小，外徑越

32、?。?。冷卻水的溫度（水溫越高，同樣的速度下外徑越大）。（2）影響橢圓度的因素真空度冷卻水是否四周均勻（噴頭的暢通狀況；噴頭的結(jié)構(gòu)；水泵的壓力）噴頭的角度冷卻槽中管材與導(dǎo)引裝置間的作用力重力效應(yīng)圍繞管材周圍發(fā)生不勻等的材料收縮通過夾圓器進(jìn)行調(diào)整，或給管材進(jìn)行編號，以便安裝。（3）影響壁厚的因素與控制擠出機的擠出量。口模與芯模的間隙。牽引速度與主機速度的比例（速比）。生產(chǎn)過程中根據(jù)管材的規(guī)格選擇定合適的口模和芯模，控制好擠出量。 （4）影響長度的因素與控制影響長度的因素：主要是由于縱向回縮的影響，生產(chǎn)過程中可適當(dāng)增加長度予以補償。2.4.6產(chǎn)品的質(zhì)量控制7 8（1）原材料的控制原材料是決定產(chǎn)品質(zhì)量

33、的關(guān)鍵性因素，有關(guān)基本的性能要求我們在國家標(biāo)中已經(jīng)作過詳細(xì)的分析，在此不再贅述。那么我們在生產(chǎn)過程中主要的是要控制好其水分，水分超標(biāo)會使產(chǎn)品表面出現(xiàn)氣泡、壁凹凸不平等級現(xiàn)象。因此原材料在投入使用之前應(yīng)視其水分的大小，要進(jìn)行相應(yīng)的烘干處理。在生產(chǎn)PVC時，要嚴(yán)格控制好配方配比準(zhǔn)確度，否則再好的原材料也不一定能生產(chǎn)出好的產(chǎn)品。幾種常見的質(zhì)量缺陷現(xiàn)象與工藝原因管材的縱向回縮：物料從機頭的口模擠出后，需要牽引的拉伸、冷卻。連續(xù)擠出的的制品在牽引力的拉伸中，會產(chǎn)生分子取向現(xiàn)象，而拉伸后又立即進(jìn)行冷卻，必然會使取向凍結(jié)，導(dǎo)致管材中各向異性的存在。也就是在制品中產(chǎn)品生應(yīng)力。因此，擠出制品在溫度提高的情況下，

34、會產(chǎn)生管材軸向上長度變長，徑向上壁厚增加的的回縮現(xiàn)象。這種現(xiàn)象是牽引拉伸并隨后快速冷卻過程中，因取向凍結(jié)所產(chǎn)生的應(yīng)力松馳所致。熔垂：在生產(chǎn)厚壁管時，由于聚乙烯的導(dǎo)熱率較低，徑向的固化過程很慢，管壁側(cè)固化所需要的時間較長，這將致使沿管子側(cè)熔體的流動。這種現(xiàn)象稱為熔垂，將引起管材壁厚的嚴(yán)重不均勻。研究表明：a.熔體的黏度、擠出溫度是影響熔垂的兩個重要因素。b.當(dāng)冷卻水的流量達(dá)到一定量后，再繼續(xù)加大冷卻水的流量，對壁厚偏差的改善影響小。c.對于模型的預(yù)測能否正確，取決于材料的熱傳遞系數(shù)。影響熔垂的因素有：管壁側(cè)熔體的強度管壁側(cè)熔體的溫度,或者加工的溫度擠出過程中口模的偏移狀況加工的拉伸比。改善熔垂的加工方法：通常是通過調(diào)節(jié)口模的同心度來進(jìn)行補償，也就是改變口模的位置，頂部厚，低部薄。2.5PE管材生產(chǎn)中常見的問題與解決辦法生產(chǎn)中常見的問題與解決方法