淺談PVC管材的生產工藝與設備操作

摘要：PVC塑料是一種多組分塑料，根據不同的用途可加入不同添加劑，因組分不同，PVC制品呈現不同的物理力學性能，針對不同場合應用，而PVC塑料管在塑料管中所占的比例較大。文章對PVC管材的生產工藝與設備操作進行了分析探討。

關鍵詞：PVC管材；生產工藝；設備操作；RPVC管；CPVC管

中圖分類號：TU532 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2012）33-0065-02

PVC管材分硬軟兩種，RPVC管是將PVC樹脂與穩定劑、潤滑劑等助劑混合，經造粒后擠出機成型制得，也可采用粉料一次擠出成型。RPVC管耐化學腐蝕性與絕緣性好，主要輸送各種流體以及用作電線套管等。SPVC管材具有優良的化學穩定性、卓越的電絕緣性、良好的柔軟性和著色性，此種管常用來代替橡膠管，用以輸送液體及腐蝕性介質，也用作電纜套管及電線絕緣管等。

1 PVC管材的原料選擇及配方分析

PVC管材的配方根據管材的不同用途而變得不同，其配方之中的各種原輔料之間的配比也是不同的。總的來說，PVC管材的配方就是以PVC粉末（主要是PVC SG-5）為主，再加上熱穩定劑、潤滑劑、加工改性劑、填料等等通過一定的配比配合而成。根據管材的使用環境和所需要的各種不同的性能，再加入各種不同的助劑，但是大致的助劑就是這些。表1以CPVC高壓埋地管為例，進行PVC管材的配方的分析：

硬管生產中樹脂應選用聚合度較低的SG-5型樹脂，聚合度愈高，其物理力學性能及耐熱性愈好，但樹脂流動性差，給加工帶來一定困難，所以一般選用黏度為（1.7～1.8）×10-3Pas的SG-5型樹脂為宜。硬管一般采用鉛系穩定劑，其熱穩定性好，常用三鹽基性鉛，但它本身潤滑性較差，通常和潤滑性好的鉛、鋇皂類并用。加工硬管，潤滑劑的選擇和使用很重要，既要考慮內潤滑降低分子間作用力，使熔體黏度下降有利成型，又要考慮外潤滑，防止熔體與熾熱的金屬粘連，使制品表面光亮。內潤滑一般用金屬皂類，外潤滑用低熔點蠟。填充劑主要用碳酸鈣和鋇（重晶石粉），碳酸鈣使管材表面性能好，鋇可改善成型性，使管材易定型，兩者可降低成本，但用量過多會影響管材性能，壓力管和耐腐蝕管最好不加或少加填充劑。

2 PVC管材生產工藝流程

一般來說，PVC管材的生產流程為：原料+助劑配制→混合→輸送上料→強制喂料→錐型雙螺桿擠出機→擠出模具→定徑套→噴淋真空定型箱→浸泡冷卻水箱→油墨印字機→履帶牽引機→抬刀切割機→管材堆放架→成品檢測包裝。

RPVC管的成型使用SG-5型PVC樹脂，并加入穩定劑、潤滑劑、填充劑、顏料等，這些原料經適當的處理后按配方進行捏合，若擠管采用單螺桿擠出機，還應將捏合后的粉料造成粒，再擠出成型；若采用雙螺桿擠出機，可直接用粉料成型。

另外，在生產中可與上述所示流程不同，即采取粉料直接擠出管材而不進行造粒，但應注意兩點：其一，粉料直接擠出成型最好采用雙螺桿擠出機，因粉料與粒料相比，少了一次混合剪切塑化工序，故采用雙螺桿擠出機可加強剪切塑化，達到預期效果；其二，因粒料比粉料密實，受熱及熱的傳導不良，故粉料的加工溫度可比相應粒料的加工溫度低10℃左右為宜。

3 PVC管材的成型工藝參數

管材的加工工藝參數，還要跟管材的直徑以及壁厚的不同而導致它的生產工藝參數的不同。在實際的PVC管材制品的生產中，是沒有特定的一成不變的工藝參數，因為影響實際生產的因素有很多，因此，能生產出合格的PVC管材的工藝生產參數就是好的工藝參數。

4 PVC管材工藝條件及控制

（1）溫度控制。溫度是影響塑化質量和產品質量的重要因素。溫度過低，塑化不良，管材外觀和力學性能較差，經分流器支架后，熔接痕明顯或熔接處強度低。由于PVC熱穩定性較差，溫度過高會發生分解，產生變色、焦燒，使操作無法進行。具體溫度應根據原料配方、擠出機及機頭結構、螺桿轉速的操作等綜合條件加以確定。

（2）螺桿冷卻。由于RPVC熔體黏度大，流動性差，為防止螺桿因摩擦熱過大而升溫，引起螺桿黏料分解或使管材內壁毛糙，必須降低螺桿溫度，這樣可使物料塑化好，管內表面光亮，提高管材內外質量。螺桿溫度一般控制在80℃～100℃之間，若溫度過低反壓力增加，產量下降，甚至會發生物料擠不出來而損壞螺桿軸承的事故。因此，螺桿冷卻應控制出水溫度不低于70℃～80℃。冷卻方法是在螺桿內部用通銅管的方法進行水冷卻。

（3）螺桿轉速。螺桿轉速的快慢關系到管材的質量和產量。螺桿轉速的調節根據擠出機規格和管材規格決定。原則上，大機器擠小管，轉速較低：小機器擠大管，轉速較高。一般Ф45單螺桿擠出機，螺桿轉速為20～40r/min，Ф90單螺桿擠出機，螺桿轉速為10～20r/min；雙螺桿擠出機15～30r/min。提高螺桿轉速雖可一定程序上提高產量，若過高地追求產量，不改變物料和螺桿結構的情況下，會引起物料塑化不良，管壁粗糙，管材強度下降。

（4）定徑的壓力和真空度管坯被擠出口模時，溫度還很高。為了使管材獲得較低的粗糙度、正確的尺寸和幾何形狀，所以，管坯離開口模時必須立即定徑和冷卻。RPVC管材一般均采用內壓外定徑的方法，管內通壓縮空氣使管材外表面緊貼定徑套內壁定型并保持一定圓度，一般壓縮空氣壓力范圍在0.02～0.05MPa，壓力要求穩定，可設置一貯氣缸使壓縮空氣壓力穩定。壓力過小，管材不圓，壓力過大，一是氣塞易損壞造成漏氣，二是易冷卻芯模，影響管材質量，壓力忽大忽小，管材形成竹節狀。若采用真空法定徑，其真空度約為0.035～0.070MPa。

（5）牽引速率。牽引速率直接影響管材生產的產量，同時影響管材壁厚，牽引速率不穩定會使管徑出現忽大忽小的現象。牽引速度應與管材的擠出速率密切配合。正常生產時，牽引速率應比擠出線速度稍快1%～10%。牽引速率愈慢，管壁愈厚，牽引速率愈快，管壁愈薄，還會使管材縱向收縮率增加，內應力增大，從而影響管材尺寸、合格率及使用效果。生產中調節牽引速率可用以下簡單方法，將擠出的管材放于牽引履帶內，但履帶不夾緊管材，觀察履帶與管材線速率差，若牽引速率比擠出速率慢，應調節加快到壁厚符合要求為止。

參考文獻

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作者簡介：周志剛（1982-），男，湖南永州人，供職于中鹽湖南株洲化工集團有限公司產業轉移辦公室，工程師，碩士，研究方向：城區老工業基地化工企業整體搬遷和產業升級。

（責任編輯：周 瓊）