汽車用多層燃油管擠出成型技術

白春生，姚 勤

（1.德科摩橡塑科技 （東莞）有限公司，廣東 東莞 523118；2.泰州長力樹脂管有限公司，江蘇 泰州 225300）

近些年來，隨著世界各國的汽車排放法規和標準日趨嚴格，以及添加乙醇／甲醇的混合燃料的推廣和使用，使得現有的單層燃油管路不能滿足使用要求，尤其是在低的燃油滲透率、導電和各種燃油適應性等方面。為了提高管路的抗滲透性和耐各種燃油的適應性，這促使了多層燃油管的研發和在汽車燃油管路中的使用。

多層結構的燃油管主要是采用特殊的阻隔層與聚酰胺材料等，通過共擠加工工藝獲得，從而達到阻隔燃油滲透的目的。目前采用的阻隔層材料主要有：EVOH——乙烯-乙烯醇共聚物；PVDF——聚偏二氟乙烯；ETFE——乙烯-四氟乙烯。

以上不同的阻隔材料，在不同的燃油環境下，耐燃油滲透性也會有所不同。在甲醇汽油的環境下，PVDF、ETFE的耐燃油滲透性表現比較好，而在乙醇汽油環境下，EVOH的耐燃油滲透性表現比較好。就目前燃油市場而言，乙醇汽油使用較為廣泛，所以多層燃油管主要選用EVOH作為阻隔層材料。

多層管結構主要有以下幾種形式：①PA12+Tie+EVOH+Tie+PA12；②PA12+Tie+PA6+EVOH+Tie+PA12；③PA12+Tie+EVOH+PA6；④PA12+Tie+PA6；⑤PA12+ETFE／ETEP。使用者會根據使用的要求不同，選擇不同的多層管結構。目前，市場上汽車燃油管廣泛采用PA12+Tie+EVOH+Tie+PA12五層結構的多層管，主要是因為該結構一方面具有PA12單層管所特有的優良耐化學性能和物理性能，同時EVOH又提供了非常出色的對乙醇燃油的阻隔性能。下面以φ8×1 mm該結構多層管為例，介紹汽車用多層燃油管擠出成型技術。

1 原材料和主要生產設備

1.1 原材料

1）PA12聚酰胺樹脂，主要用于軟管內外層。

2）Tie粘接劑，主要用于PA12和EVOH之間的粘接。

3）EVOH阻隔劑，主要用于阻隔乙醇燃油的滲透。

1.2 主要生產設備 （中國 德科摩橡塑科技 （東莞）有限公司制造）

1）PA12單螺桿擠出機：螺桿直徑45 mm，長徑比30，螺桿轉速5～100 r／min，料筒4段加熱。

2）Tie單螺桿擠出機：螺桿直徑40 mm，長徑比28，螺桿轉速5～100 r／min，料筒3段加熱。

3）EVOH單螺桿擠出機：螺桿直徑45 mm，長徑比30，螺桿轉速5～100 r／min，料筒4段加熱。

以上擠出機均配了定量熔體泵，實現溶體流量和溶體壓力的精確閉環控制。

4）除濕干燥一體機：用于原材料的除濕烘干。

5）真空定徑槽：真空度0～-0.06 MPa，有效長度4 m。

6）在線測控系統：①超聲波測厚儀；②雙向激光測徑儀。

7）表面火焰處理機：用于消除管材內應力，提高管材的斷裂伸長率。

8）激光打標機：用于管材的表面標識打印。

2 生產工藝流程和工藝控制要點

2.1 工藝流程和工藝條件

2.1.1 工藝流程

原材料烘干→加料→五層共擠→抽真空定徑→在線壁厚檢測→水冷卻→在線測徑→火焰處理→水冷卻→激光打標→切割→包裝。

2.1.2 工藝條件

1）內外層PA12阿科瑪MA4411擠出機型號DKMEI45X30，工藝的溫度：機筒1區220℃、機筒2區225℃、機筒3區230℃、機筒4區230℃。

2）粘接劑TIE阿科瑪S442擠出機型號 DKM-EI40X28，工藝溫度：機筒1區225℃、機筒2區230℃、機筒3區235℃。

3）阻隔層EVOH可樂麗LA170B擠出機型號DKMEI45X30，工藝溫度：機筒1區200℃、機筒2區205℃、機筒3區205℃。

4）擠出模頭型號DKM-EGM032，工藝溫度：模頭1區235℃、模頭2區235℃、模頭3區235℃、模頭4區235℃。

生產過程的熔體泵速度和螺桿的轉速形成閉環自動控制，例如：生產8×1.0 mm設備運行數據見表1。

表1 生產8×1.0 mm設備運行數據

2.2 工藝控制要點

1）除濕干燥 由于PA12、粘接劑TIE、阻隔層EVOH等材料都具有較高的吸水性，為避免因原包裝袋損壞或打開放置時間較長，原材料含水量過高，導致后續無法擠出生產，原材料應在85℃條件下除濕干燥處理4 h，使原材料含水量小于0.1%。新開袋的原材料不需要除濕干燥處理，可直接用于生產。

2）五層共擠定徑 擠出機、模頭達到設定溫度后，更換符合生產產品規格的口模、芯模。通過調節口模壓板上的4個螺栓來調整口模與芯模的間隙，使口模、芯模同心，保證管體擠出壁厚均勻。芯模內孔必須與大氣相通，保證抽真空定徑。

啟動擠出機和牽引機。當熔料從口模擠出后，檢查熔料塑化品質和管坯壁厚，調節正常后，將管坯引入定徑套、冷卻水槽、牽引機。調節真空槽真空度、定徑套水潤滑、牽引機牽引速度，檢查生產管材品質及尺寸。當管材品質符合技術要求后，擠出正常生產。

定徑套采用碟片式結構，材質為耐磨銅合金。真空定徑的原理是真空泵對真空槽抽真空，在真空槽內部形成負壓，負壓通過定徑套碟片間的間隙作用于軟化狀態的管坯，利用管坯的內外壓差，使管坯外表面貼附在定徑套內壁上，從而實現冷卻定徑。

3）火焰處理 火焰處理主要是通過對軟管四周外表面進行均勻加熱，有效消除由于管坯快速冷卻過程中產生的內應力，提高管材的斷裂伸長率，并可去除管體表面細微缺陷。

4）牽引 牽引機主要通過上下2條同步運動的皮帶為管坯提供牽引力和牽引速度，利用牽引速度來調節管材的壁厚。牽引速度是否穩定會影響管材擠出壁厚的尺寸。

3 產品尺寸及性能

3.1 產品尺寸 （表2）

表2 產品尺寸 mm

3.2 產品性能 （參照QC／T798-2008標準） （表3）

表3 產品性能檢測項目

3.3 產品品質缺陷和原因分析 （表4）

表4 產品品質缺陷和原因分析

4 結束語

多層燃油管結構，一方面滿足了嚴苛的汽車排放法規和標準 ，另一方面又保留了單層尼龍管優異的力學性能和耐化學性能，但對管體的制造生產提出了更高的要求。在生產過程中，為了保證產品品質，生產者應該掌握各種原材料的特性以及擠出工藝的原理和工藝要求，及時排除產生產品品質缺陷的各種因素。