(工艺技术)硬质PVC管材配方与工艺设计原则

硬质PVC管材配方与工艺设计原则

塑料管材的性能及用途管材是挤出成型法加工的主要产品之一。

塑料管材的突出优点：相对密度小，相当于金属的1/4-1/7 ；电绝缘性能、化学稳定性优良；安装、施工方便，维修容易；单位能耗低廉。但与金属相比，它的力学性能较低，使用温度范围较窄，膨胀收缩变形较大。

塑料管材的用途是输送液体、固体、气体，并可以作为电线电缆护套和结构材料。主要应用范围是：建筑给水管、建筑排水管、埋地排水管、燃气管、护套管、农业用管、工业用管。住宅建设，环境保护与治理，农业节水灌溉，交通、通讯、水利、能源等基础建设工程使得塑料管材有着非常广阔的市场

设计配方的原则

设计配方的原则是根据使用要求，根据我国已经制定了各类管材标准进行，管材配方中包含：PVC 树脂，抗冲击改性剂，稳定剂，加工改性剂，填充剂、色料及外润滑剂等成分

1、PVC 树脂为了获得迅速与均匀的塑化，应该采用悬浮法疏松型

树脂、树脂的型号多为

SG—5（相当于旧型号XS—4）

——用于双壁波纹管的树脂，特别应具有良好分子量分布和杂质量，以减少管材中的“鱼眼”，避免管材波纹的塌陷和管壁的破裂。

——用于给水管的树脂，应属“卫生级”，树脂中残留氯乙烯在lmg ／kg 以内。为了保证管材的质量，减少次品率，树脂的来源要稳定。

2、稳定剂目前国内采用的主要热稳定剂为：三碱式硫酸铅与二碱式铅盐,金属皂类并用、复合铅盐稳定剂、稀土复合稳定剂、有机锡稳定剂

含重金属的稳定剂（如含Pb, Ba, Cd）对人体健康有害，这些

稳定剂在给水管配方中的用量有限制.。单螺杆挤出流程，

物料受热历史较双螺杆挤出流程要长，稳定剂用量前者较后者要增加25％以上。双壁波纹管的机头温度较高，物料在机头内停留时间较长，配方中稳定剂的用量比普通管配方要多。

3、填料

填料的作用是可降低成本。尽量采用超细活性的填料,（价格

较高）.管材用量比型材大.填料用量过大会造成抗冲击性降低和管耐压性下降，所以，在化工用管和给水管中，填料用量在10 份以内。排水管，冷弯穿线套管中填料用量可多些，同时加大CPE 的用量来改变冲击性能的下降。对管材性能要求较低的管材，和落雨管，填料量可很大，但是对双螺杆挤出机磨损较严重。

4、改性剂

（1）、加工改性剂：普通管材可以少用或不用；波纹管和薄壁管多用.

（2）、冲击改性剂：比型材用量少, 两方面原因:1.性能,耐低温, 拉伸强度2.成本

（3 ）、其他助剂：颜色：钛白用量,型材作为耐老化剂来使用, 必须用.硬PVC 管的配方中主要是色素，主要是钛白粉或炭黑，可依管材外观要求选用。

5、外润滑剂与稳定剂的匹配设计。

（1） 、根据稳定剂选择与之匹配的外润滑剂

a. 有机锡稳定剂。有机锡稳定剂与 PVC 树脂有较好的相容性，

有严重的粘附金属壁的倾向，与之匹配的最便宜的外润滑剂是 以石蜡为主的石蜡-硬脂酸钙体系。

b. 铅盐稳定剂。铅盐稳定剂与 PVC 树脂相容性差，仅附在 PVC

粒子表面，阻碍了 PVC 粒子间的融合，通常采用硬脂酸铅 -硬脂 酸钙外润滑剂与之匹配。

（2） 、外润滑剂的用量。如果调整外润滑剂用量仍不能满足物料 加工的要求，则可以考虑添加少量的内润滑剂。

当使用抗冲击增韧改性剂时，由于熔体粘度大，粘附到金 属表面

的可能性就大，往往需要增加外润滑剂的用量；用同一 种设备挤出的薄壁管比同一规格的厚壁管所需的外润滑剂要 多。当加工温度高时，熔体粘附金属表面的倾向大，所加入的 外润滑剂就多。

工艺设定原则

硬质PVC 管材生产工艺流程见下图：

成品—切割 一牵引 4—冷却定型 ——挤出

（1）混合工艺

在高速混合时，助剂渗入 PVC 树脂的空隙，使助剂在树 脂中

均匀分散，考虑到温度在 1000

C 以上有利于物料中水蒸气 蒸出，所以一般热混机的温度设在 100〜1200C 。为了让助剂充 分地与PVC 微粒接触，减少填充剂对助剂的吸附作用，应该在 加入 PVC 树脂后即启动热混机，再按如下顺序投料：稳定剂、 各种加工助剂、色料、填充剂。在实际生产中，大都是将原辅 料全都投入后再启动热混机。

PVC 树脂一 速混合

助剂 低速混合

热混机放出的混合料温度很高，需立即进行冷却，若散热不及时会引起物料分解和助剂挥发。冷混一般控制在料温400C

左右时出料。

（2）挤出成型工艺

挤出机螺杆分 3 个区段：加料段（送料段）、熔化段（压缩段）、计量段（均化段），这三段相应的对物料组成了3 个功能区：固体输送区、物料塑化区、熔体输送区。

固体输送区的料筒温度一般控制在100~1400C 。若加料温

度过低，使固体输送区延长，减少了塑化区和熔体输送区的长度，会引起塑化不良，影响产品质量。

物料塑化区的温度控制在170〜190°C。控制该段的真空度是

一个重要的工艺指标，若真空度较低，会影响排气效果，导致管材中存有气泡，严重降低了管材的力学性能。为了使物料内部的气体容易逸出，应控制物料在该段塑化程度不能过高，同时还要经常清理排气管路以免阻塞。料筒真空度一般为0.08〜0.09MPa。

熔体输送区的温度应略低一些，一般为160〜180°C。在该

段提高螺杆转速、减小机头阻力及在塑化区提高压力都有利于输送速率的提高，对于PVC这样的热敏塑料，不应在此段停留

时间过长，螺杆转速一般为20〜30r/min 。

机头是挤出制品成型的重要部件，它的作用是产生较高的熔体压力并使熔体成型为所需的形状。各部分工艺参数分别为：口模连接器温度1650C, 口模温度170°C、170°C、1650C、180°C、1900C。

（3）定型工艺从机头口模挤出来的管状物要经过冷却，使它变硬而定型。定型一般用定径套进行外径定型和内径定型两种方式。其中外径定型结构较为简单，操作方便，我国普遍采用。外径定型的定径外套长度一般取其内径的3 倍，定径套的内径应略大于（一般不超过2mr）管材处径的名义尺寸。管材的冷却方法有水浸式冷却和喷淋式冷却，较