高密度聚乙烯PE100和PE80给水用管材挤出缺陷分析及对策.doc

高密度聚乙烯(PE80、PE100)给水用管材挤出缺陷分析及对策摘要:从原料、配方、设备、模具和工艺等方面分析了高密度聚乙烯(PE80、PE100)给水用管材挤出过程中影响产品质量的因素,对管材在生产过程中常见的质量问题及产生缺陷的原因进行了分析、并提出了相应的解决办法。关键词:聚乙烯管材;质量缺陷;对策中图分类号:TQ325.1211、引言高密度聚乙烯给水管材是经挤出成型的新一代产品,主要有PE80、PE100等。该产品以强度高、耐老化、重量轻、安装施工方便等优点被广泛应用于城乡饮水、工业用水、农田水利灌溉等方面。由于高密度聚乙烯(PE80、PE100)给水管材的生产包括原料选型、配方、工艺、设备、模具等要素,所以制品难免出现各种各样的问题和缺陷,要快速有效地排除各种缺陷,就要从影响因素入手,科学合理地制定处理方案。2、高密度聚乙烯(PE80、PE100)给水管材的质量要求一般而言,高密度聚乙烯(PE80、PE100)给水管材的质量要求包括外观质量、规格与公差以及物理力学性能。外观质量:管材内外壁表面应清洁、光滑、不允许有气泡、明显的划伤、凹陷、杂质、颜色不均等缺陷。规格与公差及物理力学性能:某一规格的高密度聚乙烯管材,其外径、内径壁厚和不圆度、静液压强度、伸长率、纵向回缩率等要符合GB/T13663-2000标准。3、影响高密度聚乙烯(PE80、PE100)给水管材的成型质量的因素3.1原料及配方高密度聚乙烯管材的配方要根据产品使用类型及性能选择好原材料,设计出最佳配方。3.1.1树脂原料的选择高密度聚乙烯管材所用树脂是依照材料的LCL(材料20、50年长期静液压强度的97.5%置信下限)和MRS(材料最小要求的静液压强度)值进行选择,如表1所示。表1树脂原料的选择 LCL范围/MPaMRS值/MPa材料分级数6.307.996.3638.009.998.08010.0011.1910.0100从上表可看出不同材料级别,其MRS不同。因此,在选择树脂时,要结合制品的使用性能和成型工艺要求选择正确的原料。3.1.2着色剂首先所选用的着色剂应与树脂相容性良好,水抽出率低;其次,要考虑对成型机械和模具的影响,着色剂在树脂熔化成型过程中,会沉积在模具表面,导致制品表面产生缺陷。3.2生产设备生产高密度聚乙烯(PE80、PE100)给水管材的设备有:挤出机、机头或模具、真空定径装置、冷却装置、牵引机等。3.2.1挤出机作为塑化、输送物料和提供成型压力的挤出机决定着物料的塑化效果混合程度、温度的均匀性和挤出压力的稳定性等。塑化效果对制品的内在质量和外观光泽均有很大的影响；混合程度会影响制品各点的性能均匀性；挤出物温度不均匀，容易使制品尺寸不均、变形，降低制品的性能；挤出压力的波动会引起制品的尺寸波动，生产不稳定，甚至出现制品被卡死或被拉断的现象。目前，高密度聚乙烯给水管材所用设备基本为单螺杆挤出机，螺杆为双波加销钉的结构形式，长径比为33（或34）：，料筒加料口增加了强制进料功能，这样改进后在生产中进料量大、稳定、塑化效果好，生产压力稳定，出料稳定，提高了产品质量。3.2.2机头或模具机头主要使熔融塑化的树脂在一定的压力下成型为所需要的截面形状，它决定着制品的外形尺寸、公差和表观质量，影响制品的物理力学性能，生产效率和操作的稳定性。如螺旋机头进料槽设计不合理会造成熔接痕，并影响熔接处的强度。机头内流道不平滑，造成物料流动不流畅，出料不均匀；机头的芯模和口模的间隙及同心度对制品的壁厚均匀性有很大影响。目前，使用的机头有支架式、螺旋式、筛篮式。高密度聚乙烯给水管材以螺旋式、筛篮式两种为主。3.2.3真空定径装置真空定径装置使管材型坯定径成一定圆度的管材，它决定着管材外径尺寸及不圆度的大小，定径套短、定径不好、外径尺寸变小；定径套长、管材与定径套摩檫力增大、要加大牵引动力。3.2.4辅助设备冷却装置起到固定管材外径，使管材外表光洁度提高，管材力学性能提高。稳定的牵引装置，使管材符合一定的厚度及公差尺寸。3.3工艺控制挤出工艺参数的设计和控制直接影响制品的质量和生产效率。高密度聚乙烯（PE80、PE100）给水管材生产工艺参数有挤出温度、螺杆转速、机头压力、真空度、牵引速度等。3.3.1原料的配制树脂和各助剂的配比用量要准确，充分搅拌使各料混合均匀，并利用干燥装置，使原料得到充分干燥，除去水分。保证管材内外壁不产生气泡。3.3.2挤出温度挤出机工艺温度的高低直接影响成型过程及管材的质量。温度过低、物料塑化不好，成型产品表面粗糙；温度过高，塑料又易与模具、定径套表面黏结，使制品表面有划痕，因此选择适合的加工温度很重要。3.3.3螺杆转速螺杆转速是挤出成型工艺中极为重要的工艺参数之一，提高转速，产量增加，剪切速率增大，物料黏度下降，有利于物料的塑化；但转速的提高还需考虑挤出机的塑化能力和熔体压力范围，否则物料流速过快有可能导致物料还未完全塑化就被压人机头，严重影响产品质量；因此，刚开机时螺杆转速调的较低，逐步提高转速。3.3.4机头压力机头压力即熔体压力，一般来说，增加机头压力，熔体体积被压缩，分子链堆积紧密，物料黏度增加，流动性减小，挤出产量下降，但挤出产品密实，产品质量提高；如果机头压力过小，成型时管坯易被吸破，力学性能也会下降。3.3.5真空度真空度是衡量管材型坯进入定径套后管材定径好坏的一个重要指标值，通常真空度越大，管材型坯定径越好，如果真空度小，管材型坯定径不好，管材外径偏小，不圆度偏差大。3.3.6牵引速度牵引速度和挤出速度相匹配，过快，容易造成管材管壁拉薄而断裂；过慢则会使壁厚增加或造成管内局部堆积。、缺陷分析与对策在高密度聚乙烯（PE80、PE100）给水管材挤出成型过程中，常见的缺陷有以下几种，见表：缺陷分析及解决方法不正常现象原因分析排除方法管材表面粗糙1、物料含水份太多1、调高干燥器温度使物料干燥2、料温低2、调整工艺温度3、口模不洁净3清洁口模4、挤出速度过快4调整挤出速度管材表面有光亮的斑块1、口模温度过高1、降低口模温度2、冷却不够2、加强冷却管材表面出现规则斑纹粉坯与定径套有粘附调大定径套入口的水幕量管材表面不平1、物料发生脉动1、调整挤出速度2、牵引速度不稳2、修理牵引调整系统管壁厚度不均1、口模和芯棒没有对中1、调整口模和芯棒对中2、口模周围温度不均2、检查修理电热圈3、牵引偏离挤出机轴线3、调整牵引机位置管材不圆1、真空度小1、调整真空度2、挤出速度过快2、调整挤出和牵引速度3、牵引前冷却不够3、调整冷却水量和温度4、冷却水槽水位过高4、降低冷却水槽水位管材直径沿轴向波动1、挤出不稳1、调整挤出速度2、牵引不稳2、调整牵引速度或夹紧力管材中有杂质1、滤网破损2、更换滤网2、塑料发生降解2、调整工艺温度3、劣质填料或着色母粒3、更换填料或着色母粒管材弯曲1、管材壁厚不均匀1、调整管材壁厚2、管材冷却不均匀2、调整冷却水喷嘴3、管材冷却不充分3、调整冷却水量和温度或者降低挤出速度出现合料链1、口模