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行業新聞

PE實壁管常見問題及處理

一、PE管道擠出成型工藝控制

     擠出成型工藝的控制參數包括成型溫度,擠出機工作壓力,螺桿轉速,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

      PE是非吸水性材料,通常水分含量很低,可以滿足擠出的需要,但當聚烯烴含吸水性顏料,如炭黑時,對濕度敏感。另外,在使用回料及填充料時,含水量會增大。水分不但導致管材內外表面粗糙,而且可能導致熔體中出現氣泡。通常應對原料進行預處理。一般采用干燥處理,也可加相應的具有除濕功能的助劑。如消泡劑等。PE的干溫度一般在60-90度。在此溫度下,產量可提高10%--25%。

2.溫度控制

     擠出成型溫度是促使成型物料塑化和塑料熔體流動的必要條件。對物料的塑化及制品的質量和產量有著十分重要的影響。塑料擠出理論溫度窗口是在粘流溫度和降解溫度之間。對于聚烯烴來說溫度范圍較寬。通常在熔點以上,280度以下均可加工。要正確控制擠出成型溫度,必先了解被加工物料的承溫限度與其物理性能的相互關系。找出其特點和規律,才能選擇一個較佳的溫度范圍進行擠出成型。因此,在各段溫度設定應考慮以下幾個方面:一是聚合物本身的性能,如熔點,分子量大小和分布,熔體指數等。其次考慮設備的性能。有的設備,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。有無氣泡等現象來判斷。

      擠出溫度包括加熱器的設定溫度和熔體溫度。加熱溫度是指外加熱器所提供的溫度。熔體溫度是指螺桿前段與機頭連接間物料的溫度。

機筒溫度分布,從喂料區到模頭可能是平坦分布,遞增分布,遞減分布及混合分布。主要取決于材料物點和擠出機的結構。

         機頭設置溫度,為了獲得較好的外觀及力學性能,以及減小熔體出口膨脹,一般控制機身溫度較低,機頭溫度較高。機頭溫度偏高,可使物料順利進入模具,但擠出物的形狀穩定性差,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。雖然這樣會使制品太得較密實,后收縮率小,產品形狀穩定性好,但是加工較困難,離模膨脹較大,產品表面粗糙。還會導致擠出機背壓增加,設備負荷大,功率消耗也隨之增加。

       口模設置溫度,口模和芯模的溫度對管子表面光潔度有影響,在一定的范圍內,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象。過高的熔體溫度導致口模積料。但具體要根據實際情況決定。

        熔體溫度是指在螺桿未端測得的熔體實際溫度,因而是因變量。主要決定于螺桿轉速和機筒設置溫度。聚乙烯管材擠出的熔體溫度上限一般規定為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.壓力控制

      擠出過程中最重要的壓力參數是熔體壓力,即機頭壓力,一般來講,增加熔體壓力,將降低擠出機產量,而使制品密實度增加,有利于提高制品質量。但壓力過大,會帶來安全問題。熔體壓力大小與原料性能,螺桿結構,螺桿轉速,工藝溫度,過濾網的目數,多孔板等因素有關。熔體壓力通??刂圃?0-30MPa之間。

4.真空定型

      真空定型主要控制真空度和冷卻速度兩個參數。通常在滿足管材外觀質量的前提下,真空度應盡可能低,這樣管材內應力小,產品在存放過程中變形小。

5.冷卻

      聚乙烯管材擠出成型中冷卻水溫要求一般較低,通常在20度以下,在生產PPR管材時,第一段溫度可以稍高,后段較低,從而形成溫度梯度。調節冷卻水流量也是相當重要的。流量過大,管材表面粗糙,產生斑點凹坑。流量過小,管材表面產生亮斑易拉斷,如分布不均勻,管材壁厚不均,或橢圓。

6.螺桿轉速與擠出速度

     螺桿轉速是控制擠出速率,產量和制品質量的重工參數。單螺桿擠出機的轉速增加,產量提高。剪切速率增加,熔體表觀粘度下降。有利于物料的均化。同時由于塑化良好,使分子間的作用力增大,機械強度提高。但螺桿轉速過高,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。

7.牽引速度

      牽引速度直接影響產品壁厚,尺寸公差,性能及外觀,牽引速度比須穩定,且牽引速度與管材擠出速度相匹配。牽引速度與擠出線速度的比值反映出制品可能發生的取向程度,該比值稱為拉伸比,其數值必須等于或大于1.牽引速度增加,冷卻定型的溫度條件不變時,牽引速度快,則制品在定徑套,冷卻水槽中停留的時間也就比較短,經過冷卻定型后的制品內部還會殘余較多熱量,這些熱量會使制品在牽引過程中已經形成的取向結構發生解取向,從而引起制品取向程度降低。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。因此,擠出成型中擠出速度與牽引速度必須很好控制。

8.管材的在線質量控制與后處理

      PE屬結晶聚合物,剛下線管材的性能與管材制品交付使用時的尺寸和性能時有差距的。主要原因有,第1,PE熔體冷卻過程中要發生結晶作用,結晶度及晶型與溫度及熱歷史,放置的時間有關。第2,剛下線管材的溫度通常高于常溫。第3,剛下線的管材內應力較大。為了達到性能及尺寸的穩定性,一般的聚乙烯管材應下線放置24小時,聚丙烯管材需放置48小時后,可依照相應的標準進行性能測試。

 

二、 聚烯烴管材生產中常見問題與處理

     PE熔體具有粘彈性。在加工中常出現兩種現象,即離模澎脹和熔體破裂。在此,不詳細列解。下面列出管材生產中常見的異常情況及產生原因和處理方法。

1、PE管材加工過程中機頭設置溫度對管材成型有什么影響?

機頭溫度偏高,可使物料順利地進入模具,但擠出物的形狀穩定性差,制品收縮率增加,容易口模積料,產生外觀條紋等;機頭溫度偏低,則塑料塑化不良,熔體粘度增加,機頭壓力上升,雖然這樣會使制品壓得較密實,后收縮率小,產品穩定性好,但是加工困難,離模膨脹較大,產品表面較粗糙,還會導致擠出機背壓增加,設備負荷大,功率消耗也隨之增加。
 

2、PE管材加工過程中口模與芯模的設置溫度對管材成型有什么影響?
口模與芯模的溫度對管子表面的光潔度有影響,在一定的范圍內,口模與芯模溫度高,管子表面光潔度高。同時口模的出口溫度與熔體溫度差應小于20℃,較高的溫度差 將導致鯊魚皮現象。過高的熔體溫度又會導致熔體在口模處存積。
3、在PE管材生產過程中,如何保證生產速度均勻?
1.設計或選擇與PE原料及制品相適應的螺桿結構和尺寸;
2.嚴格控制螺桿轉速以及與牽引速度的匹配;
3.嚴格控制擠出溫度,防止因溫度改變而引起擠出壓力和熔體粘度的變化,從而導致擠出速度的波動;
4.保證料斗的加料情況,不要使加料速度出現忽快忽慢的不正常的變化。
4、牽引速度對PE管材加工有什么影響?
牽引速度直接影響產品壁厚、尺寸公差、性能及外觀,牽引速度必須穩定,且與擠出速度相匹配,牽引速度快,則制品內部殘余較多熱量,會使制品在牽引過程中已經形成的取向結構發生解取向,從而引起制品取向程度降低。牽引速度慢,管材壁厚越厚,容易導致口模與定徑套之間積料,破壞正常擠出生產。
5、為什么管材外觀有凹坑?
1.當是不規則的小凹坑時大多是因為:
 1)色母潮濕含水份;
2)料筒溫度低未塑化好料坯;
3)口模溫度是否過高或加熱圈故障;
4)下料中是否含造粒料,造粒料潮濕有影響;
5)原料中有雜質也會造成凹坑。
2.當有規則的小凹坑時可能原因是:
1)定徑套水路、水環水是否均勻;
2)真空過??;
3)水箱水位過高,泡住管材.
 
6、導致管材出現光圈現象的原因有哪些?
1.若管坯突起,且管材內壁發亮,說明模芯的溫度偏高,可以降低芯模的溫度,且在保證管材外觀的情況下盡量降低模頭的工藝溫度光圈現象會有所改善。
2.定徑套無水或無水簾形成,也會造成光圈。
3.真空箱水位偏低也會造成管材光圈,水位以不淹沒真空箱底部噴頭為準。
4.在小口徑管材生產時,各法蘭管上過緊的硅膠皮也會造成管材出現光圈。
5.真空箱、噴淋箱內的托架高度不一致時同樣會造成管材光圈首先應查看真空箱后方是否墊有抹布,若堵得太緊會導致光圈。

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