塑料加工業是一項綜合性很強的技術型產業。它涉及到高分子化學,高分子物理,界面理論,塑料機械,塑料加工模具,配方設計原理及工藝控制等方面。擠出理論主要研究塑料在擠出機內的運動情況與變化規律。擠出機中塑料在一定外力作用下,于不同溫度范圍內出現的高聚物的三種物理狀態,與螺桿結構,塑料性能,加工條件之間的關系。從而進行合理工藝控制。以達到提高塑料制品產量與質量的目的。塑料高分子材料,在恒定的壓力下受熱時,于不同溫度范圍內,出現玻璃態,高彈態,粘流態三種物理狀態。一般塑料的成型溫度在粘流溫度以上。
1.原材料的預處理
聚烯烴是非吸水性材料,通常水分含量很低,可以滿足擠出的需要,但當聚烯烴含吸水性顏料,如炭黑時,對濕度敏感。另外,在使用回料及填充料時,含水量會增大。水分不但導致管材內外表面粗糙,而且可能導致熔體中出現氣泡。通常應對原料進行預處理。一般采用干燥處理,也可加相應的具有除濕功能的助劑。如消泡劑等。PE 的干溫度一般在 60一90 度。在此溫度下,產量可提高 10%--25%。
2.溫度控制
擠出成型溫度是促使成型物料塑化和塑料熔體流動的必要條件。對物料的塑化及制品的質量和產量有著十分重要的影響。 塑料擠出理論溫度窗口是在粘流溫度和降解溫度之間。對于聚烯烴來說溫度范圍較寬。通常在熔點以上,280 度以下均可加工。要正確控制擠出成型溫度,必先了解被加工物料的承溫限度與其物理性能的相互關系。找出其特點和規律,才能選擇一個較佳的溫度范圍進行擠出成型。因此,在各段溫度設定應考慮以下幾個方面:一是聚合物本身的性能,如熔點,分子量大小和分布,熔體指數等。其次考慮設備的性能。有的設備,進料段的溫度對主機電流的影響很大。再次,通過觀察管模頭擠出管壞表面是否光滑。有無氣泡等現象來判斷。
擠出溫度包括加熱器的設定溫度和熔體溫度。加熱溫度是指外加熱器所提供的溫度。熔體溫度是指螺桿前段與機頭連接間物料的溫度。機簡溫度分布,從喂料區到模頭可能是平坦分布,遞增分布,遞減分布及混合分布。主要取決于材料物點和擠出機的結構。
機頭設置溫度,為了獲得較好的外觀及力學性能,以及減小熔體出口膨脹,一般控制機身溫度較低,機頭溫度較高。機頭溫度偏高,可使物料順利進入模具,但擠出物的形狀穩定性差.收縮率增加。機頭溫度低,則物料塑料不良,熔體粘度大,機頭壓力上升。雖然這樣會使制
品太得較密實,后收縮率小,產品形狀穩定性好,但是加工較困難,離模膨脹較大,產品表面粗糙。還會導致擠出機背壓增加,設備負荷大,功率消耗也隨之增加。口模設置溫度,口模和芯模的溫度對管子表面光潔度有影響,在一定的范圍內,口模與芯模溫度高,管子表面光潔度高。通常來講,口模出口的溫度不應超過 220 度,機頭入口的熔體溫度為 200 度,機頭入口和出口熔體溫差不應超過 20 度。因為熔體與金屬間較高的溫度差將導致鯊魚皮現象。過高的熔體溫度導致口模積料。但具體要根據實際情況決定。熔體溫度是指在螺桿未端測得的熔體實際溫度,因而是因變量。主要決定于螺桿轉速和機筒設置溫度。聚乙烯管材擠出的熔體溫度上限一般規定為 230 度。一般控制在 200 度左右為佳聚丙烯管材擠出的熔體溫度上限一般為 240 度。熔體溫度不宜過高。一般考慮物料的降解,同時溫度過高也會使管材定型困難。