【文章內(nèi)容簡介】 SDR材料等級和公稱壓力（pn）（單位：MPa）PE63PE80PE1003326211711 以上的聚乙烯（PE）水管，依據(jù)的是GB/T136632000《給水用聚乙烯（PE）管材》。管材是按照50年的安全使用壽命設(shè)計的（總使用（設(shè)計）系數(shù)（C））臨時性的給水管線農(nóng)村，可依據(jù)其他有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。暴露在陽光下的鋪設(shè)管道（如地上管道），必須是黑色；而且碳黑含量（質(zhì)量）為（177。）%，分散均勻。聚烯烴管材擠出成型工藝若要獲得外觀和內(nèi)在質(zhì)量均優(yōu)良的管材制品，與原材料、擠出成型設(shè)備水平、機頭模具設(shè)計與加工精度及擠出成型工藝條件等是分不開的。擠出成型工藝的控制參數(shù)包括成型溫度、擠出機工作壓力、螺桿轉(zhuǎn)數(shù)、擠出速度和牽引速度、加料速度、冷卻定型等。擠出工藝條件又隨擠出機的結(jié)構(gòu)（特別是螺桿結(jié)構(gòu)、機頭結(jié)構(gòu)）、塑料的品種、產(chǎn)品的質(zhì)量要求等的不同而改變。所以擠出成型工藝控制是很復(fù)雜的，沒有任何公式可遵循，必須在生產(chǎn)實踐中去摸索和總結(jié)。主要以擠出聚乙烯為例，簡述原材料的預(yù)處理及溫度、壓力、定性冷卻、擠出速度和牽引速度等有關(guān)工藝參數(shù)的控制。一、原材料的預(yù)處理 聚烯烴是非吸水性材料，通常水分含量非常低，可以滿足擠出要求的需要。但當(dāng)聚烯烴含吸濕性顏料，如碳黑時，對濕度敏感，含水量增大。水分不僅導(dǎo)致管材內(nèi)外表面粗糙，而且可能導(dǎo)致溶體中出現(xiàn)氣泡。通常，對含碳黑的聚烯烴管材料應(yīng)干燥處理。干燥可采用熱風(fēng)干燥或除濕干燥。通常，除濕干燥效果要好的多。干燥條件參考。（1）、熱風(fēng)干燥，90℃，材料35h；（2）、除濕干燥，具體工藝要求，溫度可適當(dāng)降低，可在9070℃間操作；干燥時間，可根據(jù)具體情況調(diào)整。但干燥后的水分含量應(yīng)控制在300mg/㎏以下。 對于不含碳黑的聚烯烴材料，可根據(jù)材料吸濕情況，決定是否進(jìn)行干燥處理。 冬季，當(dāng)原料儲存溫度比較低時，建議對原料進(jìn)行干燥，以防止水泡凝結(jié)。對于常規(guī)擠出機，采用直接安裝在擠出機料斗上方的熱風(fēng)干燥機，在對物料干燥的同時，還起到了預(yù)熱的作用。預(yù)熱有助于提高產(chǎn)量，但應(yīng)注意保持進(jìn)入擠出機物料溫度的一致性。對于HDPE，預(yù)熱溫度6090℃，產(chǎn)量可提高10%25%；對于PPH和PPB，預(yù)熱溫度70120%，產(chǎn)量最大可提高30%。螺桿速度越高，預(yù)熱提高產(chǎn)量的效果越明顯。但過高的溫度會導(dǎo)致材料搭橋。而且對于強制喂料擠出機，高的物料溫度會降低產(chǎn)量。預(yù)熱溫度自25℃到80℃，產(chǎn)量減少10%15%。如果采用的不是混配料，還要考慮基礎(chǔ)樹脂與色母料的混合。混合可通過攪拌機，或通過擠出機料斗上的混料裝置進(jìn)行混合。二、溫度控制 擠出成型溫度是促使成型物料塑化和塑料溶體流動的必要條件，它對擠出成型過程中物料塑化和制品的質(zhì)量和產(chǎn)量均有十分嚴(yán)重的影響。擠出成型過程中，物料從粒狀固態(tài)進(jìn)入擠出機后，要完成輸送、壓實、熔融、均化直到高溫熔融型坯從機頭中擠出，其溫度變化非常復(fù)雜，而且也不容易測量。因此，能否很好地解決擠出成型溫度控制問題，將直接影響到擠出成型過程能否順利進(jìn)行和管材質(zhì)量的好壞和產(chǎn)量的高低。 塑料擠出的理論溫度窗口是在粘流溫度和降解溫度之間，對于聚烯烴來說還是比較寬的。聚烯烴管材料制造商對聚乙烯管材的擠出成型溫度推薦了如下條件： 溝槽喂料口 冷卻 機筒區(qū)溫度 160220℃ 機頭區(qū)溫度 160220℃ 口模溫度 160220℃通常，PE32和PE40在較低溫度下加工，PE80在中間溫度下加工，而PE100則在較高溫度下加工。 對于PPR的擠出成型，有廠家推薦： 第一段 170180℃第二段 190210℃ 第三段 190220℃機頭 210220℃冷卻水槽 2050℃ 要正確控制擠出成型溫度，首先必須了解被加工物料的承溫限度與其物理性能及相互關(guān)系，從而找出其特點和規(guī)律，即了解高分子的運動規(guī)律，才能選擇一個較佳的溫度范圍進(jìn)行擠出成型。通常擠出機溫度控制由機身的加料段到擠出段逐漸升高，物料從固態(tài)逐漸熔融，由玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)檎沉鲬B(tài)。物料到機頭的溫度一般都控制在流動溫度和分解溫度之間，口模溫度比機頭溫度略高。溫度過低，塑化不好；溫度過高，聚合物降解。各段工藝溫度的設(shè)定通常考慮以下幾個方面：首先，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(jìn)料段的溫度對主機電流影響很大。在其次，通過觀察模頭擠出的管坯表面是否光滑，有無氣泡等現(xiàn)象來判斷溫度的設(shè)定是否合理。 擠出機中用于熔融的能源基本上有兩種。第一種也是最重要的一種是螺桿供給的機械能，這種能通過粘滯熱生成過程轉(zhuǎn)化為熱能。第二種能源是機筒外加熱器供給。在多數(shù)擠出機中，約80%90%或以上的能量由螺桿供給。在當(dāng)代聚烯烴管材的擠出中，開車正常后，基本上所有能量均由螺桿供給，接近于所謂的“自然擠出”。 大部分的能量由螺桿供給，聚合物中易產(chǎn)生局部過熱，因而，冷卻是必須的。但如擠出過程需要大量的冷卻，通常說明螺桿設(shè)計不當(dāng)。 擠出溫度包括加熱器的設(shè)定溫度和熔體溫度。機筒加熱器溫度 擠出機需加熱，使其達(dá)到正常啟動溫度和保持正規(guī)操作下所需的溫度。擠出機的機筒、機頭以及口模各部位均配置加熱器。溫度測量應(yīng)盡可能靠近機筒內(nèi)表面。 提高機筒加熱器的設(shè)置溫度，增大了對機筒內(nèi)塑料的熱傳導(dǎo)能量，同時，也加大了熱損失。因而降低了螺槽中的機械功能入。這導(dǎo)致了熔體輸送段能量平衡的變化和最終熔體溫度的升高。總能量中來自加熱器能量比例的增加，可能會加大徑向溫度梯度，加大最終熔體溫度的變化。融化段過多的熱傳導(dǎo)可能促進(jìn)融化，使固體床過早破裂，熔體的溫度均一性變劣。因此，該段的溫度控制非常重要。機筒溫度分布電加熱器通常沿擠出機機筒分段設(shè)置。各段可單獨控制，因而能沿擠出機保持溫度分布。這種溫度分布從喂料區(qū)到模頭可能是平坦分布、遞增分布、遞減分布以及混合分布，主要取決于材料特點和擠出機的結(jié)構(gòu)。機頭設(shè)置溫度 機頭是機筒與口模之間的過渡部分，其溫度控制的合理與否，會影響到產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量，對擠出成型的影響很大。機頭溫度必須控制在塑料的粘流溫度以上，熱分解溫度以下。為獲得較好的外觀力學(xué)性能，以及減少熔體出口膨脹，一般控制機身溫度較低機頭溫度較高。機頭溫度偏高，可使物料順利地進(jìn)入模具，但擠出物的形狀穩(wěn)定性差，制品收縮率增加；機頭溫度偏低，則物料塑化不良，熔體粘度增大，機頭壓力上升，這樣會使制品壓得較密實，后收縮率小，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，導(dǎo)致擠出機背壓增大，設(shè)備負(fù)荷大，功率消耗也隨之增加。口模溫度設(shè)置口模是管材的成型部件，其溫度的過高、過低所產(chǎn)生的后果與機頭相似?？谀：托灸５臏囟葘茏颖砻婀鉂嵱杏绊?，在一定的范圍內(nèi)，口模和芯模溫度高，管子表面光潔度高。 有人建議對于聚乙烯管的生產(chǎn)，口模出口的溫度不應(yīng)超過220℃，機頭入口的熔體溫度是200℃，機頭入口和出口的熔體溫度差應(yīng)小于20℃，熔體和金屬間較高的溫度差將導(dǎo)致鯊魚皮。過高的熔體溫度導(dǎo)致熔體在口模處存積。熔體溫度熔體的溫度是在螺桿末端測得的熔體實際溫度因而是因變量。該溫度主要取決于螺桿轉(zhuǎn)數(shù)和機筒設(shè)置溫度。熔體溫度的值要根據(jù)聚合物的要求和下游加工過程而進(jìn)行調(diào)整。調(diào)整溫度分布以獲得所要求的熔體溫度，是擠出工藝調(diào)整的主要內(nèi)容之一。 聚乙烯管材擠出的熔體溫度上限一般規(guī)定為230℃，一般控制在200℃左右為佳。聚丙烯管材擠出的熔體溫度上限一般規(guī)定為240℃。熔體溫度不宜過高，一般是考慮到材料的降解；同時，溫度過高會使管材定型困難。但也有一種看法認(rèn)為熔融的溫度低，時間短，則HDPE殘核未受到破壞，成型時晶核結(jié)晶速度快，反之晶體尺寸大，結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，從而影響管材的強度。預(yù)熱預(yù)熱是指擠出機工作前的升溫控制，當(dāng)加熱到一定溫度后需要保持一段時間。預(yù)熱對象主要是機筒和機頭。單螺桿擠出機正確的升溫應(yīng)分兩個階段進(jìn)行。（1）、先將各段溫度調(diào)至140160℃ 的某一預(yù)熱溫度 ，待溫度升到設(shè)定預(yù)熱值后，將溫度升到生產(chǎn)所需溫度。（2）、待溫度達(dá)到生產(chǎn)溫度后，保持至少1h以上，（具體時間根據(jù)設(shè)備規(guī)格確定），方能開始擠出生產(chǎn)。這是因為，剛升溫時，整個機器處于室溫下，當(dāng)溫度升到預(yù)熱溫度時只說明某段溫度已達(dá)到預(yù)熱溫度，而整個加熱區(qū)，尤其是各加熱段的接合部位，還未升到預(yù)熱溫度，所以需要保溫一段時間，使整個加熱區(qū)均勻加熱，全部達(dá)到預(yù)熱溫度。然后再將溫度由預(yù)熱溫度升到生產(chǎn)所需溫度，這樣的升溫控制要比由室溫冷機器升溫既快又均勻。加工溫度設(shè)置實例聚稀烴管材擠出加工溫度及分布實例。（1）、聚乙烯管材 表45為采用重力加料擠出機的工藝溫度，原料為P600BL的例子。螺桿為90/33；螺桿（直徑90mm），長徑比為33D，其中：螺紋段27D，混煉段6D。螺紋段為屏障型。表45 聚乙烯管材擠出的工藝溫度示例1/℃ 各段名稱原料進(jìn)料段機 筒連接模體口模芯模P600BL60170175180185190195200200210210210210210210表46為采用常規(guī)擠出機生產(chǎn)的工藝溫度，原料為MarlexTR480，螺桿為雙級式，直徑90mm。表46 聚乙烯管材擠出的工藝溫度示例2/℃ 各段名稱原料機筒濾 網(wǎng)機 頭口 模芯 模1234512Marlex TR 480227221216210204204204204204（2）、PPR管材 表47為PPR管材擠出工藝溫度示例，螺桿Reifenhauser SM90螺桿（直徑90mm）表47 PPR管材擠出的工藝溫度示例/℃ 各段名稱原料進(jìn)料段機 筒連接管摸頭口模芯模PPR60210210215215215220220230230230235235204三、壓力控制塑料在擠出成型過程中需要的擠出壓力，主要用來克服其在機筒、螺槽、多孔板、機頭和口模等零部件中的流動阻力及自身內(nèi)部的粘性摩擦。擠出壓力的建立是物料得以經(jīng)歷三種物理狀態(tài)變化，保證塑化質(zhì)量，得到均勻密實的熔體，最后獲得成型產(chǎn)品的重要條件之一。 擠出機機筒和機頭中壓力的分布，因擠出機的結(jié)構(gòu)及操作條件等的變化，是不同的。 最重要的壓力參數(shù)是熔體壓力，即機頭壓力，一般講，增加熔體壓力，將降低擠出機產(chǎn)量，而使產(chǎn)品密實，有利于提高制品質(zhì)量。但壓力過大，會帶來安全問題?，F(xiàn)代擠出機一般帶有壓力傳感器、壓力過載保護(hù)等功能。擠出機工作壓力由其螺桿特性和口模特性決定，在這兩項不變的情況下，會因螺桿轉(zhuǎn)速的變化而變化。擠出機工作壓力也與溫度有關(guān)。實際上，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)、過濾板的孔數(shù)等多種因素有關(guān)，因此熔體壓力報警點的設(shè)置要合理，否則易報警甚至造成停車。熔體壓力通常運行在1030MPa之間。四、真空定型 塑料管材在擠出過程中，在高溫下被擠出口模的型坯處于熔融的塑性狀態(tài)，并直接受牽引進(jìn)入真空定徑套，借助真空負(fù)壓的作用，使處于軟化態(tài)、但有一定形狀的型坯，被緊緊吸附在真空定徑套內(nèi)壁上，并經(jīng)真空定徑槽內(nèi)循環(huán)冷卻水冷為固體。當(dāng)管材被牽引出真空定徑套后，就成型為一定尺寸和形狀的管材，并且也具有一定的硬度。冷卻定型操作，主要控制真空度和冷卻速度兩個參數(shù)。 真空定徑系統(tǒng)的壓力由管材內(nèi)壓與真空槽抽真空所產(chǎn)生的負(fù)壓二者之差決定的。實際生產(chǎn)中真空度大小的控制尚無理論值可依據(jù)。 實際操作中，當(dāng)原料、管材直徑及壁厚確定后，真空度應(yīng)穩(wěn)定在一個最佳值。通常對于擠出聚乙烯管材，可供參考的壓力為：（1） 用于小口徑（2） 用于大口徑 通常在滿足管材外觀質(zhì)量的前提下，真空度應(yīng)盡可能低。這樣管材的內(nèi)應(yīng)力小，產(chǎn)品在存放過程中變形小。 真空度控制的恰當(dāng)與否，將直接影響產(chǎn)品質(zhì)量。真空度的控制也會與真空槽的密封程度和真空泵的性能有關(guān)。真空度太高，阻力加大會增加牽引機負(fù)荷，甚至阻礙型坯順利地進(jìn)入真空定徑套，使管子表面粗糙，還會導(dǎo)致熔體滯留在定徑套入口，造成停車。此外還會降低產(chǎn)量，縮短真空泵的使用壽命。真空度太低，對管坯的吸附力不足，管坯易變形，無法保證產(chǎn)品的外觀質(zhì)量及尺寸精度。此外，在實際生產(chǎn)中，真空度也有在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)管材平均外徑偏差的作用。當(dāng)定徑套較短，管壁較薄時，真空度的變化對平均外徑變化的影響比較