pvc-u线材生产配方设计及工艺控制

pvc-u线材生产配方设计及工艺控制

1pvc-u性能优化工艺硬聚氯乙烯（u）是由未添加塑料（pvc-u）树脂生产的。与传统的金属管道、水泥管道和其他聚烯烃管道相比，具有耐腐蚀、轻重、低水流、良好的机械强度、环保卫生、施工方便、成本高、使用寿命长（未受到影响，通常50年以上）等优点。已在城市给排水、人饮工程、建筑给排水、农业节水灌溉、水产养殖、绿化,高尔夫球场工程等许多领域中得到广泛应用。然而由于我国现阶段生产的PVC-U管材质量还不够稳定,很大程度上限制了PVC-U管材的发展,鉴于此因,现将PVC-U管材生产工艺中需控制的几个因素与同行们一起探讨。影响PVC-U管材质量既有机械设备方面的因素,也有原材料和配方因素,同时也要考虑加工工艺的相应调整。因此,将各方面因素加以综合考虑分析、客观评价,然后进行优化,才能得到成本最低、性能最优的产品。2生产u型环保涂料的过程图3原辅材料检测由于PVC树脂属于热敏性材料其热稳定性和加工流动性较差,因此在配方中应加入稳定剂、润滑剂、填充料、抗冲改性剂、着色剂等助剂,以保证PVC-U管材能够顺利加工并具有良好的物理机械性能,所以原辅材料的选择相当重要,一般企业对原辅材料检测只是抽样检测,根据检测指标对原辅材料性能进行评价有一定的局限性,因此有经验的配方人员,除了参考原辅材料检测结果外,还进行一些额外的经验检验或上机试验,根据试验管材的检验结果,进一步确定原辅材料性能。3.1代理材料的选择3.1.1稳定性和基本质量给水用PVC-U管材应符合相应的卫生指标,且满足一定的物理机械性能。因此生产给水用PVC-U管材的PVC树脂必须达到国家标准(GB/T5761-2006)要求,其残留氯乙烯单体含量应达到食品级要求即小于5mg/kg,应使用钙锌复合稳定剂。根据多年从事PVC-U管材生产的经验和管材的试验结果来看,PVC树脂以SG-4、SG-5型为宜,粘数在(113ml/g～118ml/g),0.52g/ml≤表观密度,其余指标达到国家标准(GB/T5761-2006)要求即可,这类树脂用来生产PVC-U管材产品质量在从源头上有了保证。有关标准中涉及不到的PVC树脂粉的相对分子质量分布、热稳定时间、塑化性能,以及塑化成型后的产品抗冲/拉伸性能,只能通过其他更高层次的检测或试验才能确立,而这些指标也是PVC-U管材所需关注的指标。一般认为,在未建立完善的原辅料入厂检测手段以前,使用品牌信誉好、规模大、质量稳定的树脂粉是必要的。3.1.2流变性需加强这是一个要求最高、最难量化的因素。当然,生产的管材热稳定性好,不粘料、不变色,内外壁平整光滑,无合流线是基本要求;塑化性能好(二氯甲烷浸渍合格),加工稳定,是较高要求;流变性能好,工艺可调范围广,适合快速挤出,是更高要求。添加稳定剂是为了抑制PVC树脂在加工过程中制品变色、分解、性能变坏。目前国内大多数厂家使用的是铅盐复合稳定剂和钙锌复合稳定剂,铅盐复合稳定剂一般用于生产排水管和节水灌溉用管材,钙锌复合稳定剂主要用于给水管材的生产。可供使用的稳定剂种类和型号是很多的,关键是要稳定。一般认为,在未建立完善的原辅料入厂检测手段以前,使用品牌信誉好、规模大、质量稳定的复合稳定剂是必要的。3.1.3c分子与料筒模具间润滑润滑剂加入的目的:提高润滑性、减少有害摩擦、降低熔融物料对金属模具的界面粘附。一般分外润滑剂和内润滑剂,外润滑剂一般是非极性的(如半精炼石蜡、PE蜡等),在PVC分子与料筒模具间起到润滑作用,减少熔体流动过程中摩擦热的产生;内润滑剂一般带有极性(如硬脂酸、硬脂酸钙等)融化后可以渗到PVC分子内,减少PVC分子间的内摩擦,提高熔体的流动性,并且能帮助PVC的塑化。因此内外润滑剂的配比一定要合理,才能保证PVC-U管材的正常生产和产品的性能要求,特别是管材的液压试验。内外润滑剂的配比要平衡,其平衡的标志:物料熔融所需温度低,凝胶化时间短,挤出速度高,挤出量大,管材内外表面光泽度好,光滑细腻。内、外润滑剂对PVC-U挤出加工的影响见表1、表2。3.1.4好好以活化份数最好控制在10份左右,粒径越小,分散性越好(最好进行活化)。根据PVC-U管材的生产经验来看,要求轻质碳酸钙的沉降体积≥2.4ml/g,挥发物含量低的轻质碳酸钙较为经济、实用。3.1.5acr类抗冲改性剂PVC-U管材的拉伸强度与抗冲改性剂、加工改性剂的种类和添加数量密切相关。抗冲改性剂加入量少时可以提高拉伸强度,而加入量多时则降低拉伸强度;ACR类抗冲改性剂比CPE类抗冲改性剂对拉伸强度的影响较少,添加ACR类抗冲改性剂所生产的PVC-U管材液压性能较好。对于PVC-U管材生产,建议添加1～3份ACR类抗冲改性剂,配合1～2份ACR类加工改性剂。4工艺控制4.1提高高速混合机中的压力和温度这是一个容易忽略的因素。一般谈到捏合工艺,认为只要控制捏合温度即可。而实际上,混料与捏合,最重要的应是物料分散均匀,以及易挥发物挥发较彻底。物料分散不均匀,在挤出生产时就会出现产品性能不稳定;易挥发物挥发不彻底,挤出管材容易产生气泡和翻料,因而也就影响了产品性能。干混料的制备是PVC-U管材生产的前道工序,物料混合质量的好坏直接影响到最终产品的质量,混合的目的是使各种物料能够充分的均匀地混合,并能达到一定程度的塑化和排除物料中的水分。高速混合机温度是由物料的混合时间、干混料的表观密度和高速混合机中的加料量等因素所决定的,一般建议高速混合机的排料温度控制在115～135℃,高速混合机混料时间在8～10min,当物料中的水分较大时,排料温度要相应地提高,但必须防止物料温度过高而结块、分解。低速混合机的排料温度一般控制在45℃以下。干混料的表观密度控制在0.60～0.65g/ml,高速混合机的加料量应控制在高混室空容积的50～70%(例如高混室容积为800L的高速混合机,则加料量应控制在200KG～280KG之间建议在240KG上下)为宜。另外,易挥发物挥发时易在高速混合机顶盖内侧凝结,凝结量多时,形成液滴与PVC树脂粉、轻质碳酸钙、炭黑及其它物料凝聚成颗粒。这些颗粒在挤出生产时极易产生塑化不良的“晶点”,影响了管材的性能,液压试验时容易产生沙眼刺水,因此在原辅料投入使用前应严格控制其挥发份含量并保证高速混合机顶盖排气装置的畅通,预防“晶点”的产生,并对高混后的物料进行冷混至45℃以下放料,干混后的物料过振动筛(40～60目),是确保管材质量的一个十分必要的工序。4.2调整工艺及主要效果挤出工艺参数的控制:加工温度、螺杆转速、喂料转速、熔体温度、扭矩、熔体压力、牵引速度、排气及真空冷却定型之间匹配是保证产品质量的关键所在,因此,欲得到外观和内在质量兼优的管材制品,其挤出工艺参数的控制是十分重要又很复杂的,需依理论及实际生产的经验来确定,操作时还须根据实际操作的具体情况给予适当的调整。加工温度:机身温度控制在195～150℃,1～5区自高向低设置,机头温度相应的要控制的高一些,一般控制在165～210℃,且随着挤出量(或转速)增加,机身温度相应的要适当降低,机头温度相应的要提高。调整工艺其主要效果表现为调整PVC-U管材的塑化度。在配方合理的情况下,具体来讲螺杆转速控制在最高转速的50～70%为宜,如最高转速为35rpm的锥形双螺杆挤出机,则实际生产转速在17.5～25rpm左右,同时喂料转速与之匹配保证主机负载在60～80%左右,最终实现控制PVC-U管材的塑化度在60～65%范围(可通过二氯甲烷浸渍试验验证)。双螺杆挤出机的排气装置,是控制产品质量不可缺少的条件,特别注意挤出机真空排气装置要正常工作,保证真空度≥0.05MPa以上,才能将夹在在物料中的有害气体、挥发物、未塑化的粉末充分除去,才能增加物料的密实度,保证产品的内在和外观质量。另外,正常配方、工艺参数条件下,刚开机时的产品性能与正常生产时的产品性能也存在较大差异,因而要注意调整开机时的工艺参数,待生产正常后再调回正常工艺参数。4.3控制水温,保证材质真空冷却定型是在冷却水喷淋冷却下,借助于真空泵所形成的负压将管坯外壁吸附在定径套的内壁上而达到冷却成型,真空定型的真空度一般控制在0.02～0.05MPa,水温一般控制在23℃±5℃,真空箱中的喷淋水应呈雾状,以便达到最佳的冷却效果。在实际生产中真空度与水温的控制一定要严格,才能保证管材的外观质量,若真空度偏小,则管外径偏小;反之,真空度偏大,管径偏大,甚至出现抽胀现象,若水温过低,容易造成急冷,使得管材偏脆;水温过高,则冷却不好,导致管材容易发生变形。牵引速度一般应与主机的挤出速度相匹配,如过分地依赖牵引速度调整管材壁厚,则容易引起管材横向裂口,并且尺寸变化率超标。4.4冷却时间的确定扩口机的温度一般控制在250℃～310℃,加热时间、冷却时间一般是根据实际操作情况而定,在环境温度较高的情况下,加热时间可缩短,冷却时间要相对长;在环境温度较低的情况下,加热时间要延长,冷却时间相对要缩短。5温度确定ф315mm及以下规格的PVC-U管材加温:分三段加温:120℃恒温一小时,150℃恒温半小时,各区升至开机温度后20～30分钟内必须加清洗料开机。5.1物料塑化情况观察先低速启动螺杆转速,一般为5～10转,缓慢加清洗料,待模口清洗料出料正常后,加入正常生产料,从观察口观察物料塑化情况,物料塑化好后,打开主机机身上的真空泵。设备运转正常后,调整主机转速:喂料转速=1:1.3～1.75和牵引速度,使之处于一个合适的速比,在提高设备的单机台产量的同时,保证主机负载在60～80%范围内。5.2日常检查检查各区温度的真实性,检查各挤出参数是否在要求的范