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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)化時不是一個非常明確的溫度值,而是一個比較寬溫度范圍(低分子物質(zhì)三態(tài)轉(zhuǎn)化有比較精確的熔點、沸點)。玻璃態(tài)下的塑料具有一定的強度,在常溫下多數(shù)塑料處于玻璃態(tài),我們通常是在這個溫度下應(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,可以進行一些簡單的后成形加工(如擴口、彎曲);在粘流態(tài)時,高聚物分子具有相對良好的流動性,可以進行復(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:在擠出機中,物料在螺桿末端(計量段)應(yīng)達(dá)到粘流態(tài),在機頭中呈粘流態(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);擴口工序,對管材加熱,使擴口部分處于高彈態(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溫度,而其它工序的各個溫度只是通過設(shè)備溫度間接的反映物料溫度(擠出機機身、機頭、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的高速旋轉(zhuǎn)帶動物料高速運動, 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,將物料排入冷混機中降溫,當(dāng)溫度降到40攝氏度左右時將物料排出,如果沒有這個冷卻過程,熱的物料堆積在一起,熱量散發(fā)不出去,會造成物料過熱分解。 2、擠出 擠出過程中涉及到溫度的地方主要有機身和機頭,在機身和機頭部位,主要是吸熱,具體的熱量來源是,機身部位的摩擦熱和外加熱,機頭部位的外加熱。在擠出過程中,吸熱過程與溫度高低和受熱時間有很大關(guān)系?! ?機身主要包括螺桿和機筒。螺桿通常分為三段,加料段、塑化段和計量段?! ?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;即使機筒溫度設(shè)的高,也只是反映機筒溫度,而不是物料的實際溫度。 塑化段:通過吸收各種熱量物料溫度上升,溫度達(dá)到潤滑劑熔點以上,潤滑劑熔化后會有一定的粘連作用,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,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),物料將變成一種堅實的塊狀物,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?! ?計量段:物料將逐漸壓實,并建立壓力,以克服機頭阻力,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。機筒可以借助外設(shè)風(fēng)機散熱,所以機筒散熱是最簡單且有效的;而螺桿的散熱問題則不易解決,因為無論是控溫外循環(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,摩擦熱大,產(chǎn)生的熱量散不出去,會造成料溫太高,影響管材內(nèi)壁成形和物理性能?! ?熔溫是一個非常重要的工藝參數(shù),熔溫在擠出機與機頭的連接體處測量,熔溫受擠出機中計量段的溫度影響非常大,通常通過調(diào)節(jié)計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際溫度?! ?機頭主要是使物料塑化的更加均勻,使物料壓得更加密實,使物料由不規(guī)則流動變成規(guī)則的直線流動,并形成制品的形狀。機頭主要分為芯子和機頭體,由于物料在機頭的停留時間較長,所以溫度不宜高。機頭的溫度、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,由于擠出機的轉(zhuǎn)數(shù)不同,當(dāng)轉(zhuǎn)數(shù)高時,在機筒部位的摩擦熱量高,由于擠出速度快,物料在機頭中的停留時間短,機頭區(qū)的溫度可以適當(dāng)?shù)脑O(shè)高一點;當(dāng)轉(zhuǎn)數(shù)比較低時,物料在機頭中的停留時間長,機頭的溫度應(yīng)當(dāng)比轉(zhuǎn)數(shù)高時低一點。
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