热塑性塑料管的挤出成型原理与工艺.doc

关于热塑性塑料管的挤出成型原理与工艺的综述 摘要：塑料管材挤出成型已经得到了较为广泛的研究和应用，这里介绍了塑料管材挤出成型的工艺流程以及工艺参数。最后展望了塑料管材挤出成型在工业制造中的广阔的应用前景。 关键字：塑料管材,挤出成型, 工艺流程，工艺参数 Overview on the principle and technology of extrusion about thermoplastics pipe Abstract: The extrusion of plastic pipe has been researched and studied widely, here introduced extrusion process and process parameters about the extrusion of plastic pipe. Finally, here prospect the future application of the extrusion of plastic pipe in industrial manufacturing. Key words: plastic pipe，extrusion of plastic，extrusion process, process parameters 挤出成型又称基础模塑，是高分子材料主要的成形方法之一。可以生产管材、板材、片材、棒材、塑料网材、带塑料包覆层的产品(如电线、电缆等)，以及其他各种截面一定、长度连续的塑料异型材。挤出成型加工的主要设备是挤出机，此外，还有机头口模及冷却定型、牵引、切割、卷取等辅助设备。在塑料挤出成型中，物料在挤出机内塑化熔融，熔融的高聚物由挤出机源源不断地输送到机头，通过口模成为所需要的形状，经冷却定型得到与口模断面形状相吻合的制品[1]。 塑料管材广泛用作各种液体、气体输送管，如自来水管、排污管、农业排灌用管、化工管道、石油管、煤气管等；主要用作各种密封、包装用的热收缩管。下面将就具体介绍热塑性塑料管的挤出成型原理与工艺。 1.热塑性塑料管的挤出成型的工艺过程 热塑性塑料的挤出成型工艺过程可分为三个阶段，即塑化、成型与定径阶段[2]，具体工艺流程如图1所示。 （1）塑化阶段：是将塑料原料在挤出机内加热塑化成熔体（常称干法塑化），或将固体塑料溶解于机外有机溶剂中而成为熔体（常称湿法塑化），然后将熔体加入到挤出机料筒中。生产中多用干法塑化方法。 （2）成型阶段：塑料熔体在挤出机螺杆推动下，通过具有一定形状的口模而得到断面与口模形状一致的连续型材。 （3）定径阶段：指通过如定径、冷却处理等方法，使已挤出的塑料连续型材固化成为塑料管材。 以上三个阶段是通过主机及辅机，或称挤出机组来实现的。具体来说，主机即挤出机，辅机包括机头、定型装置、冷却装置、牵引装置、切断设备和堆料架构成。 图1 挤出成型工艺流程 挤出生产管材所用设备的结构和工艺控制参数对制品质量和生产效率的影响表现在挤出机螺杆和料筒结构直接影响塑料原料的塑化效果、熔体质量和生产效率。单螺杆挤出机与双螺杆挤出机相比，其塑化能力、混合作用和生产效率相对较低，但是投资少，维修方便。使用单螺杆挤出成型HDPE，尤其是熔体流动速率很小的牌号，应选用新型螺杆；普通突变型单螺杆挤出成型适用于普通的有明显熔点的结晶性塑料，如PA。双螺杆挤出机主要用于高速挤出、高效塑化、大挤出量及复合材料管材成型。 挤出机机头典型结构分为三种：直通式、直角式和偏心式。直通式机头（如图2所示）适用于普通小管成型，其他两种适用于对内在质量要求较高的大中型管材成型。口模和模芯分别为成型管材的外表面和内表面的部件[3,4]。为了获得精确的几何尺寸和优良的外观设计，应根据塑料性质设计机头结构。 图2 直通式管材挤出机头示意图 1-管材；2-定径管；3-口模；4-芯棒；5-调节螺钉；6-分流器；7-分流器支架； 8-机头体；9-过滤板；10、11-电加热圈（加热圈） 2.热塑性塑料管的挤出成型的工艺参数 挤出成型的工艺参数包括挤出温度（料筒、机头）、挤出速率、口模压力、冷却速率、牵引速率、位伸比、真空度等。 对于单螺杆挤出机而言，物料熔融所需的热量主要来自料筒外部加热，挤出温度应在塑料黏流（Tm、Tf）致分解温度范围之间，设定温度一般从加料口到机头逐渐升高，最高温度应低于塑料的热分解温度15℃以上。各段温度设置相差范围不超过60℃。挤出温度高，熔体塑化质量较高，材料的微观结构均匀，制品外观质量较好，但挤出效率较低，能源消耗大，所以挤出温度应在满足质量要求的前提下尽可能低。 挤出速率可调的范围已定，过高地增加挤出速率，追求高产率，只会以牺牲制品的质量为代价。 挤出过程中，需冷却的部位包括料斗