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談PVC-U管材加工工藝及應(yīng)用
溫度對PVC-U塑料管材的影響體現(xiàn)在PVC-U塑料管材的整個(gè)生命周期中,從生產(chǎn)加工,產(chǎn)品貯存到使用,溫度的不同直接決定了管材的使用壽命和使用強(qiáng)度。下面從塑料受溫度的影響原理來說明溫度對塑料管材的影響。 塑料制品是高分子聚合物,隨溫度的不同會(huì)呈現(xiàn)出玻璃態(tài)、高彈態(tài)和粘流態(tài)三種狀態(tài)(這三種狀態(tài)是不同于低分子物質(zhì)的,低分子物質(zhì)三態(tài)是固、液、氣三態(tài)分明),由于高分子物質(zhì)的分子量分布和分散,所以三態(tài)之間相互轉(zhuǎn)化時(shí)不是一個(gè)非常明確的溫度值,而是一個(gè)比較寬溫度范圍(低分子物質(zhì)三態(tài)轉(zhuǎn)化有比較精確的熔點(diǎn)、沸點(diǎn))。玻璃態(tài)下的塑料具有一定的強(qiáng)度,在常溫下多數(shù)塑料處于玻璃態(tài),我們通常是在這個(gè)溫度下應(yīng)用各種塑料;高彈態(tài)下,高聚物分子可以相對容易的伸展,塑料具有很好的彈性,可以進(jìn)行一些簡單的后成形加工(如擴(kuò)口、彎曲);在粘流態(tài)時(shí),高聚物分子具有相對良好的流動(dòng)性,可以進(jìn)行復(fù)雜的加工如:擠出,注塑件等等?! ?在我們的PVC-U管材擠出生產(chǎn)中,由于溫度的不同,物料三態(tài)的變化為:在擠出機(jī)中,物料在螺桿末端(計(jì)量段)應(yīng)達(dá)到粘流態(tài),在機(jī)頭中呈粘流態(tài);離開口模后漸呈高彈態(tài),接觸定徑套后,在表層迅速降溫,溫度降至玻璃化溫度以下,冷卻的部分表現(xiàn)出玻璃態(tài),保持一定的形狀,然后逐漸冷卻,直至管材整體呈玻璃態(tài);擴(kuò)口工序,對管材加熱,使擴(kuò)口部分處于高彈態(tài),利用它的彈性可以使注塑件模具輕松進(jìn)入,并且管材不受損傷,然后加壓冷卻至玻璃態(tài)定型。 在整個(gè)生產(chǎn)過程中,只有熔溫是直接測量物料溫度,所以熔溫反映的是物料的真實(shí)溫度,而其它工序的各個(gè)溫度只是通過設(shè)備溫度間接的反映物料溫度(擠出機(jī)機(jī)身、機(jī)頭、加熱爐),溫度顯示值和物料溫度存在一定的偏差?! ?1、混料 混料過程分為熱混和冷混,熱混主要是使配方中各組分充分的進(jìn)行物理混合,使其分散均勻,并排出其中的水蒸氣。熱混終止溫度設(shè)置一般在110攝氏度以上,熱量來源是靠高速混合機(jī)的高速旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)物料高速運(yùn)動(dòng), 物料與鍋壁和攪拌槳摩擦生熱,物料之間的摩擦生熱,使溫度上升。這個(gè)過程的溫度設(shè)置主要考慮不要使用樹脂分解,水分充分氣化揮發(fā),潤滑劑類物質(zhì)能夠熔化并分散均勻。熱混結(jié)束后,將物料排入冷混機(jī)中降溫,當(dāng)溫度降到40攝氏度左右時(shí)將物料排出,如果沒有這個(gè)冷卻過程,熱的物料堆積在一起,熱量散發(fā)不出去,會(huì)造成物料過熱分解。 2、擠出 擠出過程中涉及到溫度的地方主要有機(jī)身和機(jī)頭,在機(jī)身和機(jī)頭部位,主要是吸熱,具體的熱量來源是,機(jī)身部位的摩擦熱和外加熱,機(jī)頭部位的外加熱。在擠出過程中,吸熱過程與溫度高低和受熱時(shí)間有很大關(guān)系。 機(jī)身主要包括螺桿和機(jī)筒。螺桿通常分為三段,加料段、塑化段和計(jì)量段?! ?加料段:在喂料口位置,防止物料架橋通有冷卻水;根據(jù)固體輸送理論,為了實(shí)現(xiàn)大擠出量,要求螺桿有較大的輸送能力,螺桿溫度不宜高,現(xiàn)在的設(shè)備多數(shù)沒有螺桿溫度控制,螺桿只能靠不同部位之間的熱傳導(dǎo)和摩擦熱來調(diào)節(jié)溫度;即使機(jī)筒溫度設(shè)的高,也只是反映機(jī)筒溫度,而不是物料的實(shí)際溫度。 塑化段:通過吸收各種熱量物料溫度上升,溫度達(dá)到潤滑劑熔點(diǎn)以上,潤滑劑熔化后會(huì)有一定的粘連作用,物料形成一種非常疏松的塊狀物,在物料經(jīng)過真空抽吸孔時(shí),靠負(fù)壓脫出其中的水分、揮發(fā)分,如果溫度高(確切的應(yīng)當(dāng)是吸熱量太多),物料將變成一種堅(jiān)實(shí)的塊狀物,則水分、揮發(fā)分將被包覆在塊狀物內(nèi)部,不能靠負(fù)壓脫出。若溫度低(確切的說應(yīng)當(dāng)是吸熱量不足),其中的水分、揮發(fā)分不能充分氣化排出,粉狀的物料也將從真空孔被吸出,堵塞抽真空管道。 計(jì)量段:物料將逐漸壓實(shí),并建立壓力,以克服機(jī)頭阻力,摩擦熱將成為主要的熱量來源,在此階段物料已不需要大量吸熱,物料常常需要向外散熱。機(jī)筒可以借助外設(shè)風(fēng)機(jī)散熱,所以機(jī)筒散熱是最簡單且有效的;而螺桿的散熱問題則不易解決,因?yàn)闊o論是控溫外循環(huán)油散熱還是利用熱管技術(shù)的內(nèi)冷散熱,都因螺桿的內(nèi)部散熱面積小,而制約了其散熱功效,尤其在高速生產(chǎn)時(shí),摩擦熱大,產(chǎn)生的熱量散不出去,會(huì)造成料溫太高,影響管材內(nèi)壁成形和物理性能?! ?熔溫是一個(gè)非常重要的工藝參數(shù),熔溫在擠出機(jī)與機(jī)頭的連接體處測量,熔溫受擠出機(jī)中計(jì)量段的溫度影響非常大,通常通過調(diào)節(jié)計(jì)量段的溫度來控制熔溫。測量熔溫的熱電偶直接與物料接觸,所以,熔溫反映的是物料的實(shí)際溫度?! ?機(jī)頭主要是使物料塑化的更加均勻,使物料壓得更加密實(shí),使物料由不規(guī)則流動(dòng)變成規(guī)則的直線流動(dòng),并形成制品的形狀。機(jī)頭主要分為芯子和機(jī)頭體,由于物料在機(jī)頭的停留時(shí)間較長,所以溫度不宜高。機(jī)頭的溫度、壓力、口模長度直接影響著合料線的情況和產(chǎn)品的性能。 在擠出過程中,由于擠出機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)不同,當(dāng)轉(zhuǎn)數(shù)高時(shí),在機(jī)筒部位的摩擦熱量高,由于擠出速度快,物料在機(jī)頭中的停留時(shí)間短,機(jī)頭區(qū)的溫度可以適當(dāng)?shù)脑O(shè)高一點(diǎn);當(dāng)轉(zhuǎn)數(shù)比較低時(shí),物料在機(jī)頭中的停留時(shí)間長,機(jī)頭的溫度應(yīng)當(dāng)比轉(zhuǎn)數(shù)高時(shí)低一點(diǎn)。