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      擠出制品成型之管材擠出工藝

      2021-06-03 06:37:44

      一、工藝流程

      目前國內外產量 大的是PVC和PO管材。圖1為聚烯烴(PO)管生產工藝流程圖。塑料由螺桿將塑化均勻的熔體擠入環形縫隙模具2中,擠出管坯,緊接著進入定徑裝置3冷卻定型,再進一步在冷卻槽4中充分冷卻,管子由可調節的牽引機6勻速拉出, 后由切割機7按規定長度切斷。直徑在160mm以下的薄壁管材可由卷繞機9收卷成盤狀。

      圖1 PO管材生產工藝流程示意圖

      1—擠出機;2—管材模具;3—定徑套;4—真空定徑冷卻;

      5—冷卻箱;6—牽引機;7—切割機;8—打印機;9—卷取機

      二、工藝與設備

      生產PO管應選用高效型單螺桿擠出機,塑料型材切割機加料區采用軸向開槽機筒,螺桿長徑比為30~33D,螺桿結構為兩段式變深變距螺桿,加料段螺距小于螺桿直徑,熔融段和均化段的螺距大于螺桿直徑,為了加強混煉效果,有的螺桿增設了混煉頭元件。這類單螺桿擠出機產量較高,塑化較好,例如螺桿直徑為90mm的單螺桿擠出機臺時產量可達600kg以上。此外,生產填充碳酸鈣、硫酸鋇、木粉、玻璃纖維的PO管材一般采用的是同向雙螺桿擠出機。

      P VC管材的生產,基本上與PO管相同,常用的是異向錐形或平行雙螺桿擠出機,干混粉料可直接擠出。它們的產量從10kg/h的小管徑1100kg/h的大口徑管材,長徑比由25D取代了過去的18D的螺桿。例如螺桿直徑為90mm的雙螺桿擠出機的臺時產量可達300kg以上。

      可知,擠管輔機主要由冷卻水槽、牽引機、切割機、卷繞機或翻料臺等組成。

      冷卻水槽(箱)。塑料管材切割機管子從定徑冷卻裝置出來時,并沒有完全冷卻到室溫,如果不繼續冷卻,在其壁厚徑向方向上存在的溫度梯度會使原來變硬的表層因溫度上升而變軟,引起變形。另一方面,管子還要承受牽引、切割、卷繞等裝置的應力,因此,必須排除余熱,將管子冷卻至室溫。冷卻方法有水浴法和噴淋法。水浴式冷卻水槽的水位應將管材完全浸沒,槽中隔有若干檔,冷卻水進水口設置在 后一檔,使水流方向與管材擠出方向相反,以形成冷卻溫度梯度,管材的冷卻比較緩和,內應力比較小。冷卻水槽與定型冷卻裝置的距離不應超過冷卻總長度的十分之一,否則容易導致管材外壁與冷卻水的溫度加大。水浴法雖然方法簡單,但冷卻水槽因上下層水溫不同,造成管材冷卻不均而發生彎曲。再加上管材受浮力的作用,容易發生變形,尤其不適合大口徑管材的冷卻。

      牽引機。管材牽引機的作用是對已定型冷卻的管子提供一定的牽引速度和牽引力,克服定型裝置對管材所產生的摩擦力,使管子以恒定速度引出至卷取機或翻料臺。牽引機是管材輔機的關鍵設備之一,牽引機須滿足下列要求。

      (1)牽引速度必須能進行無級而平滑的調速,并保證恒速牽引,牽引速度不穩定會使管材發生忽大忽小的變化。牽引速度應與擠出速度密切配合,通過調節牽引速度來調節管材的壁厚,牽引速度越慢,管壁越厚,牽引速度越快,管壁越薄。選擇正確的牽引速度是保證制品尺寸合格率的有效辦法?,F在設計的牽引速度 高速度可達30m/min。

      (2)應保持恒定的牽引力,不能有一推一拉現象,否則會造成管材表面波紋缺陷。還應有足夠的牽引力,牽引力的大小隨接觸面積和定型徑向壓力的增加而增加。中小口徑的管材的牽引力一般為100~600N,大口徑的管材一般為800~10000N。

      (3)牽引機夾持器的夾緊力應能調節,并能夾緊多種口徑的管材,且不會導致管材表面受損傷和變形,目前塑料管材真空箱采用履帶式夾持器較多。它是由2~12條履帶組成,均勻設置在管子的四周,履帶上面嵌有一定數量的橡塑夾緊塊,大多做成凹形或帶有一定角度,以增加對管材施加徑向壓力的面積。夾緊力的調節由氣壓、液壓或絲桿螺母機構實現。管徑越大履帶數量越多。

      切割機。將管材牽引一定長度后必須定長切割。切割機有多種型式,根據管徑和壁厚、原料類型、切割長度、切割質量、切削形式等情況來選擇切割型式。閘刀式自動切割機和圓盤徑向鋸切機適用于切割中小口徑的管子;行星自動切割機適用于大型管徑的管材。當指令切割時,切割機由夾具夾住管材,并向管材牽引方向運動的同時完成切割管的動作,當管材切斷后由氣動機構推動復位。

      卷繞機和翻料架。在彎曲中不產生變形的管材才使用卷繞機卷取成捆、自動切割、自動卸下。卷繞線速度與擠出速度同步,并可無級調速,擠出速度小于2m min時,一般采用單工位卷繞機;當擠出速度大于2m/min時,應采用雙工位卷繞機,甚至可采用多工位卷繞機。

      三、管材缺陷控制要素

      按圖1工藝流程圖中的順序,分別列出排除質量缺陷的相關因素要點。

      (1)加料部分:原料配方;原料的形狀和尺寸;著色方式;干燥方法;摻配邊角回收料;助劑種類及其計量;料斗座冷卻能力。

      (2)擠出機:螺桿直徑;螺桿長徑比;螺桿壓縮比;螺桿結構形式;螺桿轉速;排氣性能;螺桿溫度的控制;料筒的加熱與冷卻控制;擠出機各區段溫度;擠出機扭矩;功率消耗;機頭接套;換網器的溫度選擇與控制;過濾網的型號與規格。

      (3)模具:口模間隙;成型段長度;模具結構形式;流道形狀;熔體分布狀態;溫度設定與控制;機頭壓力;壁厚的控制。

      (4)定型冷卻:定徑方法;定徑器尺寸;真空箱真空度或內壓定徑管氣壓及長度;定徑系統的密封;定徑時間;冷卻水流量;冷卻水溫度;冷卻方式。

      (5)冷卻水箱:冷卻方式;水管的布置;冷卻水流量;冷卻水箱長度;冷卻水溫度;管材的冷卻效果。

      (6)牽引機:牽引速度及控制;牽引力的校核;夾持力及控制;履帶數量及有效長度;夾緊塊表面硬度及其形狀;牽引接觸面。

      (7)切割機:切割機形式;鋸片齒形及材質;復位機構;切屑的收集與除塵;噪音的控制;限位系統的設置;夾持機構;傳動系統及功率;自動切割動作系統。

      (8)卷繞機及翻料機:張力控制;定長指令系統;卷取機工位選擇;卷繞直徑;翻料動作指示;卷繞線速度。

      (9)附:自動化生產條件:壁厚測量;外徑控制;測定重量及其產量統計;齒輪熔體泵工作狀況;模具對中系統。 


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