浅谈PVC管材的生产工艺与设备操作

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摘要：PVC塑料是一种多组分塑料，根据不同的用途可加入不同添加剂，因组分不同，PVC制品呈现不同的物理力学性能，针对不同场合应用，而PVC塑料管在塑料管中所占的比例较大。文章对PVC管材的生产工艺与设备操作进行了分析探讨。

关键词：PVC管材；生产工艺；设备操作；RPVC管；CPVC管

中图分类号：TU532 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2012）33-0065-02

PVC管材分硬软两种，RPVC管是将PVC树脂与稳定剂、润滑剂等助剂混合，经造粒后挤出机成型制得，也可采用粉料一次挤出成型。RPVC管耐化学腐蚀性与绝缘性好，主要输送各种流体以及用作电线套管等。SPVC管材具有优良的化学稳定性、卓越的电绝缘性、良好的柔软性和着色性，此种管常用来代替橡胶管，用以输送液体及腐蚀性介质，也用作电缆套管及电线绝缘管等。

1 PVC管材的原料选择及配方分析

PVC管材的配方根据管材的不同用途而变得不同，其配方之中的各种原辅料之间的配比也是不同的。总的来说，PVC管材的配方就是以PVC粉末（主要是PVC SG-5）为主，再加上热稳定剂、润滑剂、加工改性剂、填料等等通过一定的配比配合而成。根据管材的使用环境和所需要的各种不同的性能，再加入各种不同的助剂，但是大致的助剂就是这些。表1以CPVC高压埋地管为例，进行PVC管材的配方的分析：

硬管生产中树脂应选用聚合度较低的SG-5型树脂，聚合度愈高，其物理力学性能及耐热性愈好，但树脂流动性差，给加工带来一定困难，所以一般选用黏度为（1.7～1.8）×10-3Pas的SG-5型树脂为宜。硬管一般采用铅系稳定剂，其热稳定性好，常用三盐基性铅，但它本身润滑性较差，通常和润滑性好的铅、钡皂类并用。加工硬管，润滑剂的选择和使用很重要，既要考虑内润滑降低分子间作用力，使熔体黏度下降有利成型，又要考虑外润滑，防止熔体与炽热的金属粘连，使制品表面光亮。内润滑一般用金属皂类，外润滑用低熔点蜡。填充剂主要用碳酸钙和钡（重晶石粉），碳酸钙使管材表面性能好，钡可改善成型性，使管材易定型，两者可降低成本，但用量过多会影响管材性能，压力管和耐腐蚀管最好不加或少加填充剂。

2 PVC管材生产工艺流程

一般来说，PVC管材的生产流程为：原料+助剂配制→混合→输送上料→强制喂料→锥型双螺杆挤出机→挤出模具→定径套→喷淋真空定型箱→浸泡冷却水箱→油墨印字机→履带牵引机→抬刀切割机→管材堆放架→成品检测包装。

RPVC管的成型使用SG-5型PVC树脂，并加入稳定剂、润滑剂、填充剂、颜料等，这些原料经适当的处理后按配方进行捏合，若挤管采用单螺杆挤出机，还应将捏合后的粉料造成粒，再挤出成型；若采用双螺杆挤出机，可直接用粉料成型。

另外，在生产中可与上述所示流程不同，即采取粉料直接挤出管材而不进行造粒，但应注意两点：其一，粉料直接挤出成型最好采用双螺杆挤出机，因粉料与粒料相比，少了一次混合剪切塑化工序，故采用双螺杆挤出机可加强剪切塑化，达到预期效果；其二，因粒料比粉料密实，受热及热的传导不良，故粉料的加工温度可比相应粒料的加工温度低10℃左右为宜。

3 PVC管材的成型工艺参数

管材的加工工艺参数，还要跟管材的直径以及壁厚的不同而导致它的生产工艺参数的不同。在实际的PVC管材制品的生产中，是没有特定的一成不变的工艺参数，因为影响实际生产的因素有很多，因此，能生产出合格的PVC管材的工艺生产参数就是好的工艺参数。

4 PVC管材工艺条件及控制

（1）温度控制。温度是影响塑化质量和产品质量的重要因素。温度过低，塑化不良，管材外观和力学性能较差，经分流器支架后，熔接痕明显或熔接处强度低。由于PVC热稳定性较差，温度过高会发生分解，产生变色、焦烧，使操作无法进行。具体温度应根据原料配方、挤出机及机头结构、螺杆转速的操作等综合条件加以确定。

（2）螺杆冷却。由于RPVC熔体黏度大，流动性差，为防止螺杆因摩擦热过大而升温，引起螺杆黏料分解或使管材内壁毛糙，必须降低螺杆温度，这样可使物料塑化好，管内表面光亮，提高管材内外质量。螺杆温度一般控制在80℃～100℃之间，若温度过低反压力增加，产量下降，甚至会发生物料挤不出来而损坏螺杆轴承的事故。因此，螺杆冷却应控制出水温度不低于70℃～80℃。冷却方法是在螺杆内部用通铜管的方法进行水冷却。

（3）螺杆转速。螺杆转速的快慢关系到管材的质量和产量。螺杆转速的调节根据挤出机规格和管材规格决定。原则上，大机器挤小管，转速较低：小机器挤大管，转速较高。一般Ф45单螺杆挤出机，螺杆转速为20～40r/min，Ф90单螺杆挤出机，螺杆转速为10～20r/min；双螺杆挤出机15～30r/min。提高螺杆转速虽可一定程序上提高产量，若过高地追求产量，不改变物料和螺杆结构的情况下，会引起物料塑化不良，管壁粗糙，管材强度下降。

（4）定径的压力和真空度管坯被挤出口模时，温度还很高。为了使管材获得较低的粗糙度、正确的尺寸和几何形状，所以，管坯离开口模时必须立即定径和冷却。RPVC管材一般均采用内压外定径的方法，管内通压缩空气使管材外表面紧贴定径套内壁定型并保持一定圆度，一般压缩空气压力范围在0.02～0.05MPa，压力要求稳定，可设置一贮气缸使压缩空气压力稳定。压力过小，管材不圆，压力过大，一是气塞易损坏造成漏气，二是易冷却芯模，影响管材质量，压力忽大忽小，管材形成竹节状。若采用真空法定径，其真空度约为0.035～0.070MPa。

（5）牵引速率。牵引速率直接影响管材生产的产量，同时影响管材壁厚，牵引速率不稳定会使管径出现忽大忽小的现象。牵引速度应与管材的挤出速率密切配合。正常生产时，牵引速率应比挤出线速度稍快1%～10%。牵引速率愈慢，管壁愈厚，牵引速率愈快，管壁愈薄，还会使管材纵向收缩率增加，内应力增大，从而影响管材尺寸、合格率及使用效果。生产中调节牵引速率可用以下简单方法，将挤出的管材放于牵引履带内，但履带不夹紧管材，观察履带与管材线速率差，若牵引速率比挤出速率慢，应调节加快到壁厚符合要求为止。

参考文献

[1] 贾明印，薛平，朱复华，梁斌.共挤出技术在聚合物成型加工中的应用及其设备的最新进展[J].工程塑料应用，2006，（1）.

[2] 张桂云，张联.聚丙烯热水管的开发现状[J].化工新型材料，2000，（8）.

作者简介：周志刚（1982-），男，湖南永州人，供职于中盐湖南株洲化工集团有限公司产业转移办公室，工程师，硕士，研究方向：城区老工业基地化工企业整体搬迁和产业升级。

（责任编辑：周 琼）