网站地图 | Tags | 热门标准 | 最新标准 | 订阅
您当前的位置:首页 > 技术文章2 > 标准内容页

谈PVC-U管材加工工艺及应用

时间: 2011-07-13 20:00 来源: 作者: 点击:

  摘要:通过分析温度对PVC-U管材生产应用的影响,说明温度对PVC-U管材的重要性,并和实际生产中的一些现象联系起来,希望对实际生产人员能有一定的参考作用。

  温度对PVC-U塑料管材的影响体现在PVC-U塑料管材的整个生命周期中,从生产加工,产品贮存到使用,温度的不同直接决定了管材的使用寿命和使用强度。下面从塑料受温度的影响原理来说明温度对塑料管材的影响。

  塑料制品是高分子聚合物,随温度的不同会呈现出玻璃态、高弹态和粘流态三种状态(这三种状态是不同于低分子物质的,低分子物质三态是固、液、气三态分明),由于高分子物质的分子量分布和分散,所以三态之间相互转化时不是一个非常明确的温度值,而是一个比较宽温度范围(低分子物质三态转化有比较精确的熔点、沸点)。玻璃态下的塑料具有一定的强度,在常温下多数塑料处于玻璃态,我们通常是在这个温度下应用各种塑料;高弹态下,高聚物分子可以相对容易的伸展,塑料具有很好的弹性,可以进行一些简单的后成形加工(如扩口、弯曲);在粘流态时,高聚物分子具有相对良好的流动性,可以进行复杂的加工如:挤出,注塑等等。

  在我们的PVC-U管材挤出生产中,由于温度的不同,物料三态的变化为:在挤出机中,物料在螺杆末端(计量段)应达到粘流态,在机头中呈粘流态;离开口模后渐呈高弹态,接触定径套后,在表层迅速降温,温度降至玻璃化温度以下,冷却的部分表现出玻璃态,保持一定的形状,然后逐渐冷却,直至管材整体呈玻璃态;扩口工序,对管材加热,使扩口部分处于高弹态,利用它的弹性可以使模具轻松进入,并且管材不受损伤,然后加压冷却至玻璃态定型。

  在整个生产过程中,只有熔温是直接测量物料温度,所以熔温反映的是物料的真实温度,而其它工序的各个温度只是通过设备温度间接的反映物料温度(挤出机机身、机头、加热炉),温度显示值和物料温度存在一定的偏差。

  1、混料混料过程分为热混和冷混,热混主要是使配方中各组分充分的进行物理混合,使其分散均匀,并排出其中的水蒸气。热混终止温度设置一般在110摄氏度以上,热量来源是靠高速混合机的高速旋转带动物料高速运动,物料与锅壁和搅拌桨摩擦生热,物料之间的摩擦生热,使温度上升。这个过程的温度设置主要考虑不要使用树脂分解,水分充分气化挥发,润滑剂类物质能够熔化并分散均匀。热混结束后,将物料排入冷混机中降温,当温度降到40摄氏度左右时将物料排出,如果没有这个冷却过程,热的物料堆积在一起,热量散发不出去,会造成物料过热分解。

  2、挤出

  挤出过程中涉及到温度的地方主要有机身和机头,在机身和机头部位,主要是吸热,具体的热量来源是,机身部位的摩擦热和外加热,机头部位的外加热。在挤出过程中,吸热过程与温度高低和受热时间有很大关系。

  机身主要包括螺杆和机筒。螺杆通常分为三段,加料段、塑化段和计量段。

  加料段:在喂料口位置,防止物料架桥通有冷却水;根据固体输送理论,为了实现大挤出量,要求螺杆有较大的输送能力,螺杆温度不宜高,现在的设备多数没有螺杆温度控制,螺杆只能靠不同部位之间的热传导和摩擦热来调节温度;即使机筒温度设的高,也只是反映机筒温度,而不是物料的实际温度。

  塑化段:通过吸收各种热量物料温度上升,温度达到润滑剂熔点以上,润滑剂熔化后会有一定的粘连作用,物料形成一种非常疏松的块状物,在物料经过真空抽吸孔时,靠负压脱出其中的水分、挥发分,如果温度高(确切的应当是吸热量太多),物料将变成一种坚实的块状物,则水分、挥发分将被包覆在块状物内部,不能靠负压脱出。若温度低(确切的说应当是吸热量不足),其中的水分、挥发分不能充分气化排出,粉状的物料也将从真空孔被吸出,堵塞抽真空管道。

  计量段:物料将逐渐压实,并建立压力,以克服机头阻力,摩擦热将成为主要的热量来源,在此阶段物料已不需要大量吸热,物料常常需要向外散热。机筒可以借助外设风机散热,所以机筒散热是最简单且有效的;而螺杆的散热问题则不易解决,因为无论是控温外循环油散热还是利用热管技术的内冷散热,都因螺杆的内部散热面积小,而制约了其散热功效,尤其在高速生产时,摩擦热大,产生的热量散不出去,会造成料温太高,影响管材内壁成形和物理性能。

  熔温是一个非常重要的工艺参数,熔温在挤出机与机头的连接体处测量,熔温受挤出机中计量段的温度影响非常大,通常通过调节计量段的温度来控制熔温。测量熔温的热电偶直接与物料接触,所以,熔温反映的是物料的实际温度。

  机头主要是使物料塑化的更加均匀,使物料压得更加密实,使物料由不规则流动变成规则的直线流动,并形成制品的形状。机头主要分为芯子和机头体,由于物料在机头的停留时间较长,所以温度不宜高。机头的温度、压力、口模长度直接影响着合料线的情况和产品的性能。在挤出过程中,由于挤出机的转数不同,当转数高时,在机筒部位的摩擦热量高,由于挤出速度快,物料在机头中的停留时间短,机头区的温度可以适当的设高一点;当转数比较低时,物料在机头中的停留时间长,机头的温度应当比转数高时低一点。

  3、定径

  物料离开口模后,进入定径套,在冷却水和真空的作用下定径,对于薄壁管材,由于管壁比较薄,所以内、外壁温差小,冷却造成的内应力还不大;对于厚壁管材,内外壁温差大,造成的内应力要大的多。并且壁越厚,内应力越大,较大的内应力将影响管材的性能。所以对于厚壁管材由于冷却时间长,内外壁的温差大,为防止造成太大的内应力,定径箱和喷淋箱之间应当有一定的间距,使冷却的外壁温度能够回升一点,然后再逐渐冷却。

  热的管坯以一定的速度离开口模,牵引机以一定的速度牵引管坯进入定径套,这两个速度是不完全相同的,一般是牵引速度稍大。由于热的管坯离开口模时有一定的轴向分子取向,对于薄壁管材,管坯进入定径套后,迅速冷却,取向的分子链段被冻结,会产生较大的内应力,影响管材的性能。对于厚壁管材,进入定径套后,只有靠近表层的分子链段被冻结,深层的属于缓冷,取向的分子链段可以在热的状态下自由运动,降低轴向取向度。具体表现是管材的纵向回缩率在生产薄壁管材时,不易合格,厚壁管材则没有问题。

  4、扩口

  扩口过程是对已成形管材的后加工处理,所以应该在管材受热后,处于高弹态时进行加工。温度高时,由于塑料处于粘流态,不能承受大的变形,在扩口变形时会发生破裂现象。温度低时,会出现发白现象。

  在连续生产时,由于扩口模具不能有效的降温,而生产中冷却时间又不能延长,会造成冷却不充分(尤其是厚壁管材),在扩口完成后,尚未完全降至玻璃化温度以下,在放置时,由于重力(或受挤压)作用,温度高的部位会继续发生变形,容易造成扩口部位不圆。而在刚开始生产时,由于模具温度还很低(预热不充分),当模具与管材内壁接触时,管材内壁温度下降,当低于玻璃化温度时,管材不能轻松发生形变,会发生墩管现象。

  对于大口径管材的扩口,是水冷定型,模具上容易附有水珠,管材内壁接触水后降温,但由于大口径管材一般壁比较厚,挺度比较好,不会发生墩管现象,但大口径管材的扩口平直部位常常会发白;小口径管材扩口是风冷定型,模具温度常常会比较高,当刚开始生产时,模具温度比较低,小口径管材壁比较薄,挺度比较差,容易发生墩管。

  5、贮存

  管材在贮存时,应当远离热源,避免曝晒。尤其在夏季,地表温度可达50摄氏度以上,由于塑料的蠕变与温度和力有关,所以放在下层的管材容易变形(不能自己恢复),造成安装困难。如果在高温下时间太长,也会使管材发生降解、变色。

  6、应用

  塑料管材与金属管材有很大的区别,使用时受温度影响很大,我们通常所说的管材多少Kg/cm2,或公称压力均是指在20摄氏度条件下,温度高时,则应当降低管材的使用压力或减少其使用年限。

  一般规定管材的最高应用温度不高于其维卡软化温度减去25摄氏度,我国的国家标准GB/T10002.1-1996规定使用温度在0~45摄氏度,但在高于20摄氏度应用时,要按一定折减系数来计算最高应用压力。

相关资料

评论列表(网友评论仅供网友表达个人看法,并不表明本站同意其观点或证实其描述)
关于本站 | 联系我们 | 下载帮助 | 下载声明 | 信息反馈 | 友情链接 | 网站地图