第一组的项目二.doc

《塑料配料与捏合》课程任务报告书

任务二

挤出成型制备PE管材
高分子111 第 一 组

项目负责人：何刈
项目组成员: 董琴、石鑫、吕旭东、李成功
起止时间 ：2013.03.5~2013.03.13
指导老师 ：王 燕
绵阳职业技术学院材料工程系
2012-2013 学年第 2 学期
塑料配料与捏合课程任务书
班级 高分子111 部门（组 任务 2
一、任务题目：挤出成型制备PE管材
二、任务内容和要求：
（1）内容及要求：
内容：1、设计挤出PE管材配方；
2、PE管材成型工艺.
要求：1、准备原材料，并根据要求设计合理的配方；
2、设备
3、工艺流程及工艺参数
4、制品后处理；
5、设备清理及维护。
（2）任务报告要求
任务报告要求：包括封面、任务书、目录、前言、正文、总结（收获体会）、参考文献、字号大小字体格式（除封面外，其他页中，大标题用三号加粗。小标题用加粗小四号；内容用小四。字体统一为宋体）

指导老师：王燕

目录
前言……………………………………………………………………1
1、PE管材配方的实例以及各种助剂的用途…………………………2
2、PE的物理性能………………………………………………………3
3、PE成型性能…………………………………………………………3
4、挤出机类型的选择…………………………………………………4
5、挤出工艺……………………………………………………………5
6、工艺流程及其参数…………………………………………………5
7、制品的缺陷………………………………………………………6
8、制品的应用范围………………………………………………………6

挤出成型制备PE管材

前言：
塑料成型加工的塑料成型加工方法有很多种，如挤出成型、注塑成型、压延成型、吹塑成型、中空成型、发泡成型等了。其中挤出成型在塑料成型工艺工业中应用最早，并占有重要的地位。在我国塑料加工业中，几乎一半的塑料制品是通过挤出成型来完成的。
本报告主要是介绍一些挤出成型制备管材的配方实例、PE的物理性能、PE的成型特性、机械的选择以及成型工艺等等。从这份报告中可以清曦的了解PE的加工性能（熔点、吸湿性、降解温度、分子链柔性、成型收缩率）,挤出机的选用(一般都是单螺杆、直通式)，机筒温度的控制以及常见制品的缺陷等等。
挤出PE管材应用很广泛，在农业、建筑也、日常生活中等都有很广的应用。为了生产出高质量的产品，应严格遵守挤出机操作规程，同时对挤出机要进行维护和保养。总而言之，就是希望这份报告对挤出管材配方的设计有所帮助。

1、 配方实例
1.1超白PE硬管配方
PE树脂
100
轻质碳酸钙
8.0
三盐基硫酸盐
2.0
硬质酸丁酯
2.0
硬质硫酸铅
2.0
硬脂酸
0.4
聚乙烯蜡
0.4
钛白粉
1.0
增白剂
适量
—
—

1.2各种助剂的功能
三盐基硫酸盐是稳定助剂，起稳定作用；硬质硫酸铅盐是稳定助剂，起稳定作用；聚乙烯蜡是润滑剂，起润滑作用；增白剂是染色剂，将制品染白；硬脂酸丁酯，硬脂酸都是酯类稳定剂；钛白粉和轻质碳酸钙都是填充剂，同时也有增白的作用。
2、PE物理性能
聚乙烯是高分子有机化合物，密度在0．92～0．96克／厘米3之间。它不溶于水，吸水性很小，就是对一些化学溶剂，如甲苯、醋酸等，也只有在70℃以上温度时才略有溶解但是微粒状的聚乙烯，可以在15℃～40℃之间随温度的变化熔化或凝固，温度升高时熔化，吸收热量；温度降低时凝固，放出热量。又因为它吸水量很小，不易潮湿，有绝缘性能，因此是很好的建筑材料。
3、PE成型性能
1）PE为结晶性原料吸湿性极小，不超过0.01％，因此在加工前无需干干燥处理。  
2）PE分子联链柔性好，键间作用力小，熔体粘性低，流动性极好，因此成型时无需太高压力就能成型出薄壁长流程制品。 

3）PE的收缩率范围大，收缩值大，方向性明显，LDPE收缩率为1.22%左右，HDPE收缩率在1.5%左右。因此容易变形翘曲，模具冷却条件对收缩率的影响很大，故应该控制好模具温度，保持冷却均匀、稳定。   

4）PE的结晶能力高，模具的温度对塑件的结晶状况有很较大的影响。模温高，熔体冷却慢，塑件结晶度高，强度也就高。 

5）PE的熔点不高，但比热容较大，因此塑化时仍需要消耗较多的热量，故要求塑化装置要有较大的加热功率，以便提高生产效率。   

6）PE的软化温度范围较小，且熔体易氧化，因此在成型加工中应尽可能避免熔体与氧发生接触，以免降低塑件质量。   

7）PE制件质地较软，且易脱模，因此当塑件有浅侧凹槽时可以强力脱模。   

8）PE熔体的非牛顿性不明显，剪切速率的改变对粘度的影响较小，PE熔体粘度受温度的影响也较小。   

9）PE熔体的冷却速度较慢，因此必须充分冷却。模具应该有较好的冷却系统。若PE熔体在注射时采用直接进料口进料，易增大应力和产生搜索不均匀及方向性明显的增大变形，因此应注意选择进料口参数。   

11）PE的成型温度较宽，在流动状态下，温度的少许波动对注塑成型没有影响。   

12）PE的热稳定性较好，一般在300度以下无明显的分解现象，对质量没什么影响。  
4、挤出机类型的选择
聚乙烯管材挤出可用单螺杆或双螺杆挤出机成型，螺杆结构最好用渐变型，有时也可用通用型。喷嘴采用直通式。（选用的是单螺杆挤出机，其直径为90mm）
1） 单螺杆挤出机的组成: 单螺杆挤出机主要由传动系统、加料系统、塑化系统、加热与冷却系统、控制系统等组成。
2） 通常将螺杆分为加料段，熔融段，计量段
A,加料段（送料段）是指物料进入机筒至物料开始呈现熔融状态这一段。
B,熔融段（压缩段）是指螺杆中部的一段，即从物料开始熔融到完全熔融。
C，计量段（均化段）即是螺杆的最后一段。
3） 挤出系统是最主要的系统，它由料筒、螺杆、多孔板和过滤网组成。
4） 挤出机的辅助设备

5、挤出工艺
1）原料的准备
原料本身的吸湿性差，一般不需要干燥，但当原料水分含量超过0.1％时,必须进行干燥。即在70～80的热风环中干燥2～3h。
原料的着色方法，用浮染法或加入色母料，按比例加入粒料中，均匀混合搅拌。
2）工艺条件应注意以下方面
a）PE的熔体流动性极好，流动性对压力极敏感，成型时因高压注射，料温均匀。不宜用直接浇口，防止收缩不均匀，内应力大。
b）PE的热容量大，但成型加工温度却较低，成型加工温度主要取决于相对分子质量、密度和结晶度。LDPE在180℃左右，HDPE在220℃左右，最高成型温度不超过280℃。
c）熔融状态下，PE具有氧化倾向，因而成型加工中应尽量减少熔体与空气接触，以及在高温下的停留时间。
d)PE的熔体粘度对剪切速率敏感，随剪切速率的增大下降的较多。当剪切速率超过临界温度值后，易出现熔体破裂等流动缺陷。
e）制品的结果取决于成型加工对冷却速率的控制。无论采取快速冷却还是缓慢冷却，应尽量使制品各个部分冷却速率均匀一致，以免产生内应力，降低制品的力学性能。
f）收缩范围和收缩值大（一般成型收缩率为1.5％～5.0％），方向性明显，易翘曲变形，冷却速度宜慢，模具应有冷却料穴。

6、工艺流程及其工艺参数
1）工艺流程：
原料+色母料→混合→真空上料→原料干燥→单螺杆挤出机→四色线挤出机→定径套→喷淋真空定型箱→喷淋冷却水箱→色带印字机→履带式牵引机→行星切割机→管材堆放架→成品检测包装
2)参数：挤出管材的工艺参数主要包括温度、螺杆转速、冷却定径、牵引速度等。
a)温度的控制 挤出成型所需要控制的温度是是机筒温度、机颈温度、口模温度。
PE管材挤出成型温度的控制

原料
机身温度
机颈温度/℃
口模温度/℃
后部
中部
前部
低密度聚乙烯
90～100
100～140
140～160
140～160
140～160
高密度聚乙烯
100～120
120～140
160～180
160～180
160～180

管材挤出温度参照如下工艺温度。既：
a．下料段温度控制在60--120℃范围内；
b.料筒温度控制在180--200℃范围内；
c．机头温度控制在190--210℃范围内；
d.口模温度控制在200--220℃范围内；
e. 熔体温度一般不得超过200℃
f．停机后重新升温开机，应分段加热；第一段将各区温度设置在与工艺温度相差50-60℃，满值后稳定60min进行第二段加热，将各区温度设置在工艺温度范围，满值后稳定30min。
b)螺杆转速 螺杆转速提高，挤出量增加从而提高产量，但容易产生塑化不良。它与螺杆结构和所加工的材料、产品的形状和辅机的冷却速度而定。扭矩不得高于85%

我国挤出机推荐转速范围
螺杆直径
mm
30
45
65
90
120
150
200
螺杆转速
r/min
20～120
17～102
15～90
12～72
8～48
7～42
5～30
在这里选用的螺杆直径为90mm，因此螺杆转速为12～72r/min。
c)牵引速度 牵引速度与挤出速度相匹配。
7、制品的缺陷：
常见制品缺陷有表面无光泽、管材表面有鱼眼、管材厚度不均匀、管材弯曲、管材内壁有气泡凹坑等等。
为了得到光泽性光滑、厚度均匀的制品，在成型时要注意树脂的颗粒、设备干净整洁、控制好口模温度、要使口模心模同心等等。
8、应用范围
市政工程。可用于排水、排污管;
建筑工程。用于建筑物雨水管、地下排水管、排污管、通风管等;
电气电信工程。可用为各种动力电缆的保护管。
铁路、公路通信。用为通信电缆、光缆的保护管;
工业。广泛用于化工、医药、环抱等行业的排污水管;
农业、园地工程。用于农田、果园、茶园以及林带排灌;
道路工程。用作铁路、高速公路的渗、排水管;
矿场。可做矿井通风、送水排水管;开孔的双壁HDPE管材可作盐碱地高速公路的渗水排水管;
高尔夫球场、足球场工程。用于高尔夫球场、足球场的渗水排水管; 用语各种行业的排水、排污管。如大型码头、港口工程、机场工程。