塑料挤出机的成型工艺控制处理及对制品的影响

塑料挤出机就是通过外部动力传递和外部加热元件的传热，来进行塑料的固体输送、压实、熔融、剪切混炼挤出成型。以管材挤出机为例，工艺过程相关参数控制处理不当会产生一些问题。工艺控制参数包括成型温度、挤出机工作压力、螺杆转速、挤出速度和牵引速度、加料速度、冷却定型等。 1、原材料的预处理 聚烯烃是非吸水性材料，当聚烯烃含吸水性颜料，对湿度敏感。或者使用回料及填充料时，含水量会增大。水分不但导致管材内外表面粗糙，而且可能导致熔体中出现气泡。解决的方法是先对原料采用干燥预处理，也可添加如消泡剂等相应的具有除湿功能的助剂。PE的干燥温度保持在60-90度，产量可提高10%--25%。 2、温度控制 挤出温度包括加热器的设定温度和熔体温度，温度控制可影响到物料的塑化、制品质量、产量，理论温度是控制在粘流温度和降解温度之间。聚烯烃温控范围较宽，熔点到280度之间均可加工。塑料挤出各段温度设定应考虑聚合物本身的性能，如熔点，分子量大小和分布，熔体指数等;其次考虑设备的性能，有的设备，进料段的温度对主机电流的影响很大;再次，通过观察管模头挤出管坯表面是否光滑，有无气泡等现象来判断。 1)机头设置温度，一般控制机身温度较低，机头温度较高，这样会获得较好的外观及力学性能，并减小熔体出口膨胀。机头温度偏高，可使物料顺利进入模具，但挤出物的形状稳定性差，收缩率增加;机头温度低，则物料塑料不良，熔体粘度大，机头压力上升。产品形状稳定性好，但加工较困难，离模膨胀较大，产品表面粗糙，同时还会导致挤出机背压增加，设备负荷大，功率消耗也随之增加。 2)口模设置温度，对管子表面光洁度有影响，在一定的范围内，口模与芯模温度高，管子表面光洁度高。通常来讲，口模出口的温度不应超过220度，机头入口的熔体温度为200度，机头入口和出口熔体温差不应超过20度。因为熔体与金属间较高的温度差将导致鲨鱼皮现象。过高的熔体温度可能导致口模积料。 3)熔体温度是指在螺杆未端测得的熔体实际温度，主要决定于螺杆转速和机筒设置温度。聚乙烯管材挤出的熔体温度上限一般规定为230度。一般控制在200度左右为佳。聚丙烯管材挤出的熔体温度上限一般为240度。熔体温度不宜过高。一般考虑物料的降解，同时温度过高也会使管材定型困难。 3、熔体压力控制 挤出过程中 重要的压力参数是熔体压力，即机头压力。熔体压力大小与原料性能、螺杆结构、螺杆转速、工艺温度、过滤网的目数、多孔板等因素有关。熔体通常控制在10-30MPa之间。一般来讲，增加熔体压力，将降低挤出机产量，而使制品密实度增加，并利于提高制品质量。需要提请注意的是压力过大，会带来安全问题。 4、真空定型 主要控制真空度和冷却速度两个参数。通常在满足管材外观质量的前提下，真空度应尽可能低，这样管材内应力小，产品在存放过程中变形小。 5、冷却控制 聚乙烯管材挤出成型中冷却水温要求一般在20度以下，在生产PPR管材时，前段温度可以稍高，后段较低，从而形成温度梯度。调节冷却水流量也是相当重要的，流量过大，管材表面粗糙，产生斑点凹坑;流量过小，管材表面产生亮斑易拉断，如分布不均匀，管材壁厚不均，或椭圆。 6、螺杆转速与挤出速度 螺杆转速是控制挤出速率、产量和制品质量的重要工作参数。单螺杆挤出机的转速增加，则产量提高。剪切速率增加，则熔体表观粘度下降。并有利于物料的均化，同时塑化良好，分子间的作用力增大，机械强度得到提高。但螺杆转速过高，电机负载过大，熔体压力过高，剪切速率过高，离模澎胀加大，表面变坏，且挤出量不稳。 7、牵引速度 牵引速度直接影响产品壁厚、尺寸公差、性能和外观。牵引速度比须稳定，且牵引速度与管材挤出速度相匹配。牵引速度越快，管材壁厚越薄，冷却后的制品其长度方向的收缩率也越大。牵引速度越慢，管材壁厚越厚，越容易导致口模与定径套之间积料，破坏正常挤出生产。

塑料挤出机管材的定型装置

从机头挤出的管材坯温度较高，塑料挤出机仍处于溶体状态，形状不能固定，因此需要经过定型装置对物料加以冷却，达到精整尺寸的同时将其形状固定。该过程常采用定径套来完成。管材挤出定性有两种方法：内径定性和外景定行法。 1.内径定性法 内径定性法是一种在具有很小锥度的芯模延长轴内通冷却水，靠芯模延长轴的外径确定管材内径的方法。这种方法多用于直角式机头和侧向式机头。 内径定型法由于管材内、外壁同时冷却，因此具有以下特点：机头阻力小，管材内孔圆度好；无分流器以及支架产生的融合纹，管材经向强度好；机头流到较长，流料稳定，管材质量好；产量较高，操作方便，不需压缩空气装置或真空泵等。 2.外径定型法 外径定型法主要包括内压法、真空法、挤模法和顶出法。 内压法是指管内通入压缩空气，管外加冷却定径套，使管材外表面贴附在定径套表面而冷却定型的方法。 真空定径法是指管外抽真空，使管材外表面吸附在定径套内壁冷却定外径尺寸的方法，硬质upe管可用这种定型方法。 挤模定型法又称定型板定型法，他是用一块带有圆孔的薄板代替定径套，这种方法使用与小口径厚壁管材，口模内径比管材的外径大1-2mm。 定出法这种方法的管材挤出成型时不用牵引装置。定出法一般用于生产小口径厚壁硬质upe管，其优点是设备简单、操作容易，但管材与芯模和定径套内壁运动阻力大，且挤出速率不能太快。