塑料管道–淺析擠出成型工藝參數(shù)

擠出成型工藝參數(shù)包括溫度、壓力、擠出速率和牽引速度等。

1. 溫度
溫度是擠出成型得以順利進(jìn)行的重要條件之一。從粉狀或粒狀的固態(tài)物料開始,高溫制品從機(jī)頭中擠出,經(jīng)歷了一個(gè)復(fù)雜的溫度變化過程。嚴(yán)格來講,擠出成型溫度應(yīng)指塑料熔體的溫度,但該溫度卻在很大程度上取決于料筒和螺桿的溫度,一小部分來自在料筒中混合時(shí)產(chǎn)生的摩擦熱,所以經(jīng)常用料筒溫度近似表示成型溫度。

由于料筒和塑料溫度在螺桿各段是有差異的,為了使塑料在料筒中輸送、熔融、均化和擠出的過程順利進(jìn)行,以便高效率地生產(chǎn)高質(zhì)量制件,關(guān)鍵問題是控制好料筒各段溫度,料筒溫度的調(diào)節(jié)是靠擠出機(jī)的加熱冷卻系統(tǒng)和溫度控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)的。

機(jī)頭溫度必須控制在塑料熱分解溫度以下,而口模處的溫度可比機(jī)頭溫度稍低一些,但應(yīng)保證塑料熔體具有良好的流動(dòng)性。

此外,成型過程中溫度的波動(dòng)和溫差,將使塑件產(chǎn)生殘余應(yīng)力、各點(diǎn)強(qiáng)度不均勻和表面灰暗無光澤等缺陷。產(chǎn)生這種波動(dòng)和溫差的因素很多,如加熱、冷卻系統(tǒng)不穩(wěn)定,螺桿轉(zhuǎn)速變化等,但以螺桿設(shè)計(jì)和選用的好壞影響最大。

幾種熱塑性塑料擠出成型管材的溫度參數(shù)

表1 ?幾種熱塑性塑料擠出成型管材的溫度參數(shù)

2. 壓力
在擠出過程中,由于料流的阻力,螺桿槽深度的變化,以及過濾網(wǎng)、過濾板和口模等產(chǎn)生阻礙,因而沿料筒軸線方向,在塑料內(nèi)部產(chǎn)生一定的壓力。這種壓力是塑料變?yōu)榫鶆蛉垠w并得到致密塑件的重要條件之一。

增加機(jī)頭壓力可以提高擠出熔體的混合均勻性和穩(wěn)定性,提高產(chǎn)品致密度,但機(jī)頭壓力過大將影響產(chǎn)量。

和溫度一樣,壓力隨時(shí)間的變化也會(huì)產(chǎn)生周期性波動(dòng),這種波動(dòng)對(duì)塑件質(zhì)量同樣有不利影響,螺桿轉(zhuǎn)速的變化,加熱、冷卻系統(tǒng)的不穩(wěn)定都是產(chǎn)生壓力波動(dòng)的原因。為了減少壓力波動(dòng),應(yīng)合理控制螺桿轉(zhuǎn)速,保證加熱和冷卻裝置的溫度控制精度。

3. 擠出速率
擠出速率(亦稱擠出速度)是單位時(shí)間內(nèi)擠出機(jī)口模擠出的塑料質(zhì)量(單位為kg/h)或長(zhǎng)度(單位為m/min)。擠出速度的大小表征著擠出生產(chǎn)能力的高低。

影響擠出速度的因素很多,如機(jī)頭、螺桿和料筒的結(jié)構(gòu)、螺桿轉(zhuǎn)速、加熱冷卻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和塑料的特性等。

理論和實(shí)踐都證明,擠出速率隨螺桿直徑、螺旋槽深度、均化段長(zhǎng)度和螺桿轉(zhuǎn)速的增大而增大,隨螺桿末端熔體壓力和螺桿與料筒間隙增大而增大。在擠出機(jī)的結(jié)構(gòu)和塑料品種及塑件類型已確定的情況下,擠出速率僅與螺桿轉(zhuǎn)速有關(guān),因此,調(diào)整螺桿轉(zhuǎn)速是控制擠出速率的主要措施。

擠出速率在生產(chǎn)過程中也存在波動(dòng)現(xiàn)象,這將影響塑件的幾何形狀和尺寸精度。因此,除了正確確定螺桿結(jié)構(gòu)和尺寸參數(shù)之外,還應(yīng)嚴(yán)格控制螺桿轉(zhuǎn)速,嚴(yán)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變化,從而導(dǎo)致擠出速度的波動(dòng)。

4. 牽引速度
擠出成型主要生產(chǎn)連續(xù)的塑件,因此必須設(shè)置牽引裝置。從機(jī)頭和口模中擠出的塑件,在牽引力作用下將會(huì)發(fā)生拉伸取向。拉伸取向程度越高,塑件沿取向方向的拉伸強(qiáng)度也越大,但冷卻后長(zhǎng)度收縮也大。通常,牽引速度可與擠出速度相當(dāng)。牽引速度與擠出速度的比值稱牽引比,其值必須大于1。

幾種塑料管材的擠出成型工藝參數(shù)

表2 ?幾種塑料管材的擠出成型工藝參數(shù)

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