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          行業(yè)動(dòng)態(tài)
          PE、PPR管道擠出存在問(wèn)題及解決方法
          發(fā)布者:   日期:2018-02-01 09:24:15   點(diǎn)擊率:

          一 、塑料擠出的基本原理

          塑料加工業(yè)是一項綜合性很強的技術(shù)型產(chǎn)業(yè)。它涉及到高分子化學(xué),高分子物理,界面理論,塑料機械,塑料加工模具,配方設計原理及工藝控制等方面。擠出理論主要研究塑料在擠出機內的運動(dòng)情況與變化規律。擠出機中塑料在一定外力作用下,于不同溫度范圍內出現的高聚物的三種物理狀態(tài),與螺桿結構,塑料性能,加工條件之間的關(guān)系。從而進(jìn)行合理工藝控制。以達到提高塑料制品產(chǎn)量與質(zhì)量的目的。塑料高分子材料,在恒定的壓力下受熱時(shí),于不同溫度范圍內,出現玻璃態(tài),高彈態(tài),粘流態(tài)三種物理狀態(tài)。一般塑料的成型溫度在粘流溫度以上。

           

          二、 聚烯烴管道擠出成型工藝控制

          擠出成型工藝的控制參數包括成型溫度,擠出機工作壓力,螺桿轉速,擠出速度和牽引速度,加料速度,冷卻定型等。

          1.原材料的預處理

          聚烯烴是非吸水性材料,通常水分含量很低,可以滿(mǎn)足擠出的需要,但當聚烯烴含吸水性顏料,如炭黑時(shí),對濕度敏感。另外,在使用回料及填充料時(shí),含水量會(huì )增大。水分不但導致管材內外表面粗糙,而且可能導致熔體中出現氣泡。通常應對原料進(jìn)行預處理。一般采用干燥處理,也可加相應的具有除濕功能的助劑。如消泡劑等。PE的干溫度一般在60-90度。在此溫度下,產(chǎn)量可提高10%--25%。

          2.溫度控制

          擠出成型溫度是促使成型物料塑化和塑料熔體流動(dòng)的必要條件。對物料的塑化及制品的質(zhì)量和產(chǎn)量有著(zhù)十分重要的影響。塑料擠出理論溫度窗口是在粘流溫度和降解溫度之間。對于聚烯烴來(lái)說(shuō)溫度范圍較寬。通常在熔點(diǎn)以上,280度以下均可加工。要正確控制擠出成型溫度,必先了解被加工物料的承溫限度與其物理性能的相互關(guān)系。找出其特點(diǎn)和規律,才能選擇一個(gè)較佳的溫度范圍進(jìn)行擠出成型。因此,在各段溫度設定應考慮以下幾個(gè)方面:一是聚合物本身的性能,如熔點(diǎn),分子量大小和分布,熔體指數等。其次考慮設備的性能。有的設備,進(jìn)料段的溫度對主機電流的影響很大。再次,通過(guò)觀(guān)察管模頭擠出管坯表面是否光滑。有無(wú)氣泡等現象來(lái)判斷。

          擠出溫度包括加熱器的設定溫度和熔體溫度。加熱溫度是指外加熱器所提供的溫度。熔體溫度是指螺桿前段與機頭連接間物料的溫度。

          機筒溫度分布,從喂料區到模頭可能是平坦分布,遞增分布,遞減分布及混合分布。主要取決于材料物點(diǎn)和擠出機的結構。

          機頭設置溫度,為了獲得較好的外觀(guān)及力學(xué)性能,以及減小熔體出口膨脹,一般控制機身溫度較低,機頭溫度較高。機頭溫度偏高,可使物料順利進(jìn)入模具,但擠出物的形狀穩定性差,收縮率增加。機頭溫度低,則物料塑料不良,熔體粘度大,機頭壓力上升。雖然這樣會(huì )使制品太得較密實(shí),后收縮率小,產(chǎn)品形狀穩定性好,但是加工較困難,離模膨脹較大,產(chǎn)品表面粗糙。還會(huì )導致擠出機背壓增加,設備負荷大,功率消耗也隨之增加。

          口模設置溫度,口模和芯模的溫度對管子表面光潔度有影響,在一定的范圍內,口模與芯模溫度高,管子表面光潔度高。通常來(lái)講,口模出口的溫度不應超過(guò)220度,機頭入口的熔體溫度為200度,機頭入口和出口熔體溫差不應超過(guò)20度。因為熔體與金屬間較高的溫度差將導致鯊魚(yú)皮現象。過(guò)高的熔體溫度導致口模積料。但具體要根據實(shí)際情況決定。

          熔體溫度是指在螺桿未端測得的熔體實(shí)際溫度,因而是因變量。主要決定于螺桿轉速和機筒設置溫度。聚乙烯管材擠出的熔體溫度上限一般規定為230度。一般控制在200度左右為佳。聚丙烯管材擠出的熔體溫度上限一般為240度。熔體溫度不宜過(guò)高。一般考慮物料的降解,同時(shí)溫度過(guò)高也會(huì )使管材定型困難。

           

          3.壓力控制

          擠出過(guò)程中最重要的壓力參數是熔體壓力,即機頭壓力,一般來(lái)講,增加熔體壓力,將降低擠出機產(chǎn)量,而使制品密實(shí)度增加,有利于提高制品質(zhì)量。但壓力過(guò)大,會(huì )帶來(lái)安全問(wèn)題。熔體壓力大小與原料性能,螺桿結構,螺桿轉速,工藝溫度,過(guò)濾網(wǎng)的目數,多孔板等因素有關(guān)。熔體壓力通??刂圃?0-30MPa之間。

          4.真空定型

          真空定型主要控制真空度和冷卻速度兩個(gè)參數。通常在滿(mǎn)足管材外觀(guān)質(zhì)量的前提下,真空度應盡可能低,這樣管材內應力小,產(chǎn)品在存放過(guò)程中變形小。

          5.冷卻

          聚乙烯管材擠出成型中冷卻水溫要求一般較低,通常在20度以下,在生產(chǎn)PPR管材時(shí),第一段溫度可以稍高,后段較低,從而形成溫度梯度。調節冷卻水流量也是相當重要的。流量過(guò)大,管材表面粗糙,產(chǎn)生斑點(diǎn)凹坑。流量過(guò)小,管材表面產(chǎn)生亮斑易拉斷,如分布不均勻,管材壁厚不均,或橢圓。

          6.螺桿轉速與擠出速度

          螺桿轉速是控制擠出速率,產(chǎn)量和制品質(zhì)量的重工參數。單螺桿擠出機的轉速增加,產(chǎn)量提高。剪切速率增加,熔體表觀(guān)粘度下降。有利于物料的均化。同時(shí)由于塑化良好,使分子間的作用力增大,機械強度提高。但螺桿轉速過(guò)高,電機負載過(guò)大,熔體壓力過(guò)高,剪切速率過(guò)高,離模澎脹加大,表面變壞,且擠出量不穩。

          7.牽引速度

          牽引速度直接影響產(chǎn)品壁厚,尺寸公差,性能及外觀(guān),牽引速度比須穩定,且牽引速度與管材擠出速度相匹配。牽引速度與擠出線(xiàn)速度的比值反映出制品可能發(fā)生的取向程度,該比值稱(chēng)為拉伸比,其數值必須等于或大于1.牽引速度增加,冷卻定型的溫度條件不變時(shí),牽引速度快,則制品在定徑套,冷卻水槽中停留的時(shí)間也就比較短,經(jīng)過(guò)冷卻定型后的制品內部還會(huì )殘余較多熱量,這些熱量會(huì )使制品在牽引過(guò)程中已經(jīng)形成的取向結構發(fā)生解取向,從而引起制品取向程度降低。牽引速度越快,管材壁厚越薄,冷卻后的制品其長(cháng)度方向的收縮率也越大。牽引速度越慢,管材壁厚越厚,越容易導致口模與定徑套之間積料。破壞正常擠出生產(chǎn)。因此,擠出成型中擠出速度與牽引速度必須很好控制。

          8.管材的在線(xiàn)質(zhì)量控制與后處理

          聚烯烴屬結晶聚合物,剛下線(xiàn)管材的性能與管材制品交付使用時(shí)的尺寸和性能時(shí)有差距的。主要原因有,第一,聚烯烴熔體冷卻過(guò)程中要發(fā)生結晶作用,結晶度及晶型與溫度及熱歷史,放置的時(shí)間有關(guān)。第二,剛下線(xiàn)管材的溫度通常高于常溫。第三,剛下線(xiàn)的管材內應力較大。為了達到性能及尺寸的穩定性,一般的聚乙烯管材應下線(xiàn)放置24小時(shí),聚丙烯管材需放置48小時(shí)后,可依照相應的標準進(jìn)行性能測試。

           

          三、 聚烯烴管材生產(chǎn)中常見(jiàn)問(wèn)題與處理

          聚烯烴熔體具有粘彈性。在加工中常出現兩種現象,即離模澎脹和熔體破裂。在此,不詳細列解。下面列出管材生產(chǎn)中常見(jiàn)的異常情況及產(chǎn)生原因和處理方法。

           

          常見(jiàn)問(wèn)題:表面暗淡無(wú)光

          產(chǎn)生原因:

          1.原料水分 

          2.熔體溫度不合適 

          3.擠出機擠出的熔融物料不均勻 

          4.定徑套過(guò)短 

          5.口模成型段過(guò)短    

           推薦解決方法

           產(chǎn)生原因:

          1.原料預處理 

          2.調整溫度 

          3.增加背壓,用較細的過(guò)濾網(wǎng),設計適宜的螺桿結構 

          4.加長(cháng)定徑套 

          5.加長(cháng)口模成型段。

           

          常見(jiàn)問(wèn)題:表面斑點(diǎn)    

          1.原料中有水分 

          2.水槽中的管子上有氣泡    

           推薦解決方法

          1.干燥原料 

          2. 消除氣泡。調整工藝溫度。 

           

          常見(jiàn)問(wèn)題:外表面呈現光亮透明的塊狀(俗稱(chēng)眼晴)    

          產(chǎn)生原因:

          1.機頭溫度過(guò)高 

          2.冷卻水太小或不足,或不均勻    

          1.降低機頭溫度 

          2.冷卻水開(kāi)大或清理定徑套 

           

           

          常見(jiàn)問(wèn)題:管材光滑外表面規則的斑紋    

          產(chǎn)生原因:管材趨向粘附定徑套 加大冷卻水流量清理水路或降速 

          產(chǎn)生原因:管材外表面深的波紋 定徑套口模沒(méi)對中對中,保持定徑箱與口模在同一軸線(xiàn) 

           

          常見(jiàn)問(wèn)題:內表面粗糙    

          產(chǎn)生原因:

          1.原料潮濕 

          2.芯模溫度低 

          3.口模與芯模間隙過(guò)大。 

          4.口模定型段太短   

          推薦解決方法:

          1.原料烘干,或預處理 

          2.提高溫度或延長(cháng)保溫時(shí)間 

          3.換芯模 

          4.換定型段較長(cháng)的口模 

           

          常見(jiàn)問(wèn)題:管內壁波紋狀    

          產(chǎn)生原因:

          1.擠出機產(chǎn)量變化,下料不穩 

          2.牽引打滑 

          3.管材冷卻不均 

          推薦解決方法:   

          1.降低螺桿喂料區溫度。 

          2.調節牽引氣壓。 

          3.調節水路 

           

          常見(jiàn)問(wèn)題:管內壁有凹坑

          產(chǎn)生原因:

          1.原料水分大 

          2.填充料分散性差未塑化,雜質(zhì) 

          推薦解決方法:   

          1.原料預熱干燥 

          2.換料,調節溫度,清潔原料 

           

          常見(jiàn)問(wèn)題:管內壁有焦粒

          產(chǎn)生原因:    

          1.擠出機機頭與口模內壁不干凈 

          2.局部溫度過(guò)高 

          3.口模積料嚴重

          推薦解決方法:    

          1.清模 

          2.檢查熱電偶是否正常。 

          3.清模,適當降低口模溫度 

           

          常見(jiàn)問(wèn)題:外徑或壁厚隨時(shí)變化 

          產(chǎn)生原因:   

          1.擠出速度變化 

          2.牽引速度發(fā)生變化或打滑 

          3.下料不穩(回料粒徑不均) 

          4.熔體的不穩定性 

          5.冷卻不均

          推薦解決方法:    

          1.檢查牽引機 

          2.適當提高壓力 

          3.原料過(guò)篩或造粒 

          4.提高料溫,降低線(xiàn)速度,增加??陂g隙 

          5.清理水路 

           

          常見(jiàn)問(wèn)題:管材壁厚不均 

          產(chǎn)生原因:   

          1.口模沒(méi)對中 

          2.口模溫度不均 

          3.牽引機,定徑套,口模沒(méi)對中 

          4.定徑套與口模距離太遠 

          推薦解決方法:   

          1.調節口模同心 

          2.調節溫度 

          3.保持在同一軸線(xiàn)上 

          4.拉近距離 

           

          常見(jiàn)問(wèn)題:熔接縫不良

          產(chǎn)生原因:    

          1.口模成型段太短 

          2.熔融溫度低 

          3.模頭中塑料分散 

          4.機頭機結構不合理  

          推薦解決方法:  

          1.使用較長(cháng)的口模成型段 

          2.提高料溫 

          3.清理模頭 

          4.更換或改造 

           

          常見(jiàn)問(wèn)題:管材過(guò)早損壞穿孔

          產(chǎn)生原因:    

          1.水泡 

          2.氣泡 

          3.雜質(zhì) 

          4.顏料或填充料分散不良

          推薦解決方法:    

          1.干燥原料 

          2.除濕或降低溫度 

          3.清潔原料或用過(guò)濾網(wǎng) 

          4.調節溫度或更換原料 

           

          常見(jiàn)問(wèn)題:管材過(guò)早損壞脆性破壞 

          產(chǎn)生原因:   

          1.料溫低 

          2.溫度過(guò)高,原料分解 

          推薦解決方法:   

          1.提高料溫 

          2.清理模具,降低溫度

           

          常見(jiàn)問(wèn)題:管材開(kāi)裂 

          產(chǎn)生原因:   

          1.機頭溫度低,擠出速度快 

          2.冷卻水太大    

          1.升溫,降速 

          2.減小冷卻水流量 

           

          常見(jiàn)問(wèn)題:管材圓度不好,彎曲   

          產(chǎn)生原因: 

          1.口模,芯模中心位置不正 

          2.機頭溫度四周不均 

          3.冷卻水離口模太近 

          4.冷卻水噴淋力度過(guò)大 

          5.冷卻水噴淋太小 

          6.水位過(guò)高 

          7.牽引機壓力過(guò)大  

          推薦解決方法:  

          1. 調整同心 

          2.調節溫度 

          3.調整冷卻水位置 

          4.調節噴頭角度 

          5.清理水路 

          6.排水 

          7.調節氣壓

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