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塑料擠出成型工藝控制處理及其對制品相關(guān)影響
塑料擠出就是通過外部動力傳遞和外部加熱元件的傳熱,來進行塑料的固體輸送、壓實、熔融、剪切混煉擠出成型。以管材擠出機為例,工藝過程相關(guān)參數(shù)控制處理不當會產(chǎn)生一些問題。工藝控制參數(shù)包括成型溫度、擠出機工作壓力、螺桿轉(zhuǎn)速、擠出速度和牽引速度、加料速度、冷卻定型等。
1、原材料的預處理
聚烯烴是非吸水性材料,當聚烯烴含吸水性顏料,對濕度敏感?;蛘呤褂没亓霞疤畛淞蠒r,含水量會增大。水分不但導致管材內(nèi)外表面粗糙,而且可能導致熔體中出現(xiàn)氣泡。解決的方法是先對原料采用干燥預處理,也可添加如消泡劑等相應的具有除濕功能的助劑。PE的干燥溫度保持在60-90度,產(chǎn)量可提高10%--25%。
2、溫度控制
擠出溫度包括加熱器的設(shè)定溫度和熔體溫度,溫度控制可影響到物料的塑化、制品質(zhì)量、產(chǎn)量,理論溫度是控制在粘流溫度和降解溫度之間。聚烯烴溫控范圍較寬,熔點到280度之間均可加工。塑料擠出各段溫度設(shè)定應考慮聚合物本身的性能,如熔點,分子量大小和分布,熔體指數(shù)等;其次考慮設(shè)備的性能,有的設(shè)備,進料段的溫度對主機電流的影響很大;再次,通過觀察管模頭擠出管坯表面是否光滑,有無氣泡等現(xiàn)象來判斷。
1) 機頭設(shè)置溫度,一般控制機身溫度較低,機頭溫度較高,這樣會獲得較好的外觀及力學性能,并減小熔體出口膨脹。機頭溫度偏高,可使物料順利進入模具,但擠出物的形狀穩(wěn)定性差,收縮率增加;機頭溫度低,則物料塑料不良,熔體粘度大,機頭壓力上升。產(chǎn)品形狀穩(wěn)定性好,但加工較困難,離模膨脹較大,產(chǎn)品表面粗糙,同時還會導致擠出機背壓增加,設(shè)備負荷大,功率消耗也隨之增加。
2) 口模設(shè)置溫度,對管子表面光潔度有影響,在一定的范圍內(nèi),口模與芯模溫度高,管子表面光潔度高。通常來講,口模出口的溫度不應超過220度,機頭入口的熔體溫度為200度,機頭入口和出口熔體溫差不應超過20度。因為熔體與金屬間較高的溫度差將導致鯊魚皮現(xiàn)象。過高的熔體溫度可能導致口模積料。
3)熔體溫度是指在螺桿未端測得的熔體實際溫度,主要決定于螺桿轉(zhuǎn)速和機筒設(shè)置溫度。聚乙烯管材擠出的熔體溫度上限一般規(guī)定為230度。一般控制在200度左右為佳。聚丙烯管材擠出的熔體溫度上限一般為240度。熔體溫度不宜過高。一般考慮物料的降解,同時溫度過高也會使管材定型困難。
3、熔體壓力控制
擠出過程中最重要的壓力參數(shù)是熔體壓力,即機頭壓力。熔體壓力大小與原料性能、螺桿結(jié)構(gòu)、螺桿轉(zhuǎn)速、工藝溫度、過濾網(wǎng)的目數(shù)、多孔板等因素有關(guān)。熔體通??刂圃?0-30MPa之間。一般來講,增加熔體壓力,將降低擠出機產(chǎn)量,而使制品密實度增加,并利于提高制品質(zhì)量。需要提請注意的是壓力過大,會帶來安全問題。
4、真空定型
主要控制真空度和冷卻速度兩個參數(shù)。通常在滿足管材外觀質(zhì)量的前提下,真空度應盡可能低,這樣管材內(nèi)應力小,產(chǎn)品在存放過程中變形小。
5、冷卻控制
聚乙烯管材擠出成型中冷卻水溫要求一般在20度以下,在生產(chǎn)PPR管材時,前段溫度可以稍高,后段較低,從而形成溫度梯度。調(diào)節(jié)冷卻水流量也是相當重要的,流量過大,管材表面粗糙,產(chǎn)生斑點凹坑;流量過小,管材表面產(chǎn)生亮斑易拉斷,如分布不均勻,管材壁厚不均,或橢圓。
6、螺桿轉(zhuǎn)速與擠出速度
螺桿轉(zhuǎn)速是控制擠出速率、產(chǎn)量和制品質(zhì)量的重要工作參數(shù)。單螺桿擠出機的轉(zhuǎn)速增加,則產(chǎn)量提高。剪切速率增加,則熔體表觀粘度下降。并有利于物料的均化,同時塑化良好,分子間的作用力增大,機械強度得到提高。但螺桿轉(zhuǎn)速過高,電機負載過大,熔體壓力過高,剪切速率過高,離模澎脹加大,表面變壞,且擠出量不穩(wěn)。
7、牽引速度
牽引速度直接影響產(chǎn)品壁厚、尺寸公差、性能和外觀。牽引速度比須穩(wěn)定,且牽引速度與管材擠出速度相匹配。牽引速度越快,管材壁厚越薄,冷卻后的制品其長度方向的收縮率也越大。牽引速度越慢,管材壁厚越厚,越容易導致口模與定徑套之間積料,破壞正常擠出生產(chǎn)。