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一文读懂PVC管材的生产工艺

PVC塑料是一种多组分塑料,根据不同的用途可加入不同添加剂,因组分不同,PVC制品呈现不同的物理力学性能,针对不同场合应用。而PVC塑料管在塑料管中所占的比例较大。


PVC管材分硬软两种

RPVC管是将PVC树脂与稳定剂、润滑剂等助剂混合,经造粒后挤出机成型制得,也可采用粉料一次挤出成型。RPVC管耐化学腐蚀性与绝缘性好,主要输送各种流体,以及用作电线套管等。RPVC管易切割、焊接、粘接、加热可弯曲,因此安装使用非常方便。

SPVC管是由PVC树脂加入较大量增塑剂和一定量稳定剂,以及其他助剂,经造粒后挤出成型制造。SPVC管材具有优良的化学稳定性,卓越的电绝缘性和良好的柔软性和着色性,此种管常用来代替橡胶管,用以输送液体及腐蚀性介质,也用作电缆套管及电线绝缘管等。本文我们将详细讲诉RPVC的原料选择、工艺流程、工艺控制以及挤出管材常出现的缺陷及改进原因。

一、RPVC原料选择及配方
硬管生产中树脂应选用聚合度较低的SG-5型树脂,聚合度愈高,其物理力学性能及耐热性愈好,但树脂流动性差,给加工带来一定困难,所以一般选用黏度为(1.7~1.8×10-3Pa•sSG-5型树脂为宜。

硬管一般采用铅系稳定剂,其热稳定性好,常用三盐基性铅,但它本身润滑性较差,通常和润滑性好的铅、钡皂类并用。

加工硬管,润滑剂的选择和使用很重要,既要考虑内润滑降低分子间作用力,使熔体黏度下降有利成型,又要考虑外润滑,防止熔体与炽热的金属粘连,使制品表面光亮。


内润滑一般用金属皂类,外润滑用低熔点蜡。

填充剂主要用碳酸钙和钡(重晶石粉),碳酸钙使管材表面性能好,钡可改善成型性,使管材易定型,两者可降低成本,但用量过多会影响管材性能,压力管和耐腐蚀管最好不加或少加填充剂。

二、工艺流程
RPVC管的成型使用SG-5PVC树脂,并加入稳定剂、润滑剂、填充剂、颜料等,这些原料经适当的处理后按配方进行捏合,若挤管采用单螺杆挤出机,还应将捏合后的粉料造成粒,再挤出成型;若采用双螺杆挤出机,可直接用粉料成型,RPVC管材工艺流程如图3-1所示。


图3-1 RPVC管材工艺流程图

另外,在生产中可与上述所示流程不同,即采取粉料直接挤出管材而不进行造粒,但应注意两点:

1)其一,粉料直接挤出成型最好采用双螺杆挤出机,因粉料与粒料相比,少了一次混合剪切塑化工序,故采用双螺杆挤出机可加强剪切塑化,达到预期效果;

2)其二,因粒料比粉料密实,受热及热的传导不良,故粉料的加工温度可比相应粒料的加工温度低10℃左右为宜。


三、工艺条件及控制
在生产过程中,由于PVC是热敏性材料,即使加入热稳定剂也只能是提高分解温度,延长稳定时间而不可能不出现分解,这就要求PVC的成型加工温度应严格控制。特别是RPVC,因其加工温度与分解温度很接近,往往因为温度控制不当造成分解现象。因此,挤出温度应根据配方、挤出机特性、机头结构、螺杆转速、测温点位置、测温仪器的误差及测温点深度等因素确定。

1、温度的控制

温度的控制是挤出操作中重要的控制因素。挤出成型所需的控制因素的温度是机筒温度、机径温度、口模温度。温度过低,塑化不良,管材外观无光泽,力学性能差,产品质量达不到要求:温度过高,物料会发生分解,产品变色等现象出现。

2、螺杆转速

螺杆转速提高,挤出量增加,从而可提高产量,但容易产生塑化不良的现象,造成管材内壁毛糙,强度下降,这时应调节机头压力,使产量、质量到达最佳。螺杆的温度控制影响到物料输送率、物料的塑化、熔融质量等。挤出管材需要通冷却水,降低螺杆温度,有利于提高塑化质量,螺杆通冷却水温度在50~70左右。

3、牵引速度

再挤出操作中牵引速度的调节很重要,物料经挤出熔融塑化,从机头连续挤出后被牵引,从而进入定型装置、冷却装置、牵引装置等,牵引速度应与挤出速度相匹配。一般在正常生产时,牵引速度应比管材的挤出速度快1%~10%左右。

4、压缩空气和压力

压缩空气能够将管材管材吹胀,使管材保持一定的圆度。要求压力应大小适当。压力过小,管材不圆,压力过大,芯模被冷却,管材内壁出现裂口,不光滑,管材质量下降。同时压力要求稳定,如压力忽大忽小,管材容易产生竹节现状。

5、定径装置、冷却装置的温度

挤出不同的塑料产品,采用不同的定径方式和冷却方式,冷却的介质可以是空气、水或其他类液体,需要控制温度,其温度主要与生产效率、产品内应力等有关。

四、挤出管材常出现的缺陷及改进原因

不正常现象

产生原因

解决方法

表面无光泽

①口模温度太低‚②口模内壁不干③净ƒ压缩空气供气不足或漏气

①适当提高温度‚②清理口模ƒ加大供气或检查漏气并修理

壁厚不均匀

芯模与口模定位不正‚②塑化不均匀ƒ③牵引不正常④压缩空气不稳定⑤机头温度不稳定

①应调整芯模与口模的中心位置‚②检查牵引装置ƒ③应是供气系统平稳④加强塑化系统的控制⑤检查机头加热装置是否完好,并使机头周边温度稳定

表面黑纹

①原料添加剂分散不均②‚原料流动性太差③ƒ机头部位及过滤网温度过高④机头过滤网及分流版等结构不良⑤过滤网未清理干净

①改进混合,加强搅拌提高分散性能②‚改进原料配方ƒ③适当降低温度④ 检查过滤网及分流版⑤ 清理过滤网

表面皱纹及波纹

①口模温度过高或加热不均匀‚②冷却定型装置供水不足,水温较高ƒ③牵引速度太慢④口模出料不均匀

①检查加热装置是否损坏,降低温度‚适当②增加供水量③ƒ加快牵引速度④ 调整口模缝隙

内壁裂痕

①原料混有杂质②‚芯模温度低ƒ③料筒温度低④ 牵引速度过快⑤ 润滑剂太多

①进行原料预处理‚②提高芯模温度ƒ③提高料筒温度④ 减慢牵引速度⑤ 调整配方

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