大口径福泰祥注塑机设备及工艺

   山东福泰祥注塑机聚乙烯（PE）管材与传统的铸铁管、混凝土管和钢管相比，具有优异的物理化学性能：重量轻、耐腐蚀、不生锈、不结垢、阻力小、绝缘性能好；运输及安装相对方便，使用寿命长，广泛用作燃气管道和给排水管道，近几年来，随着聚乙烯（PE）管材专用料不断的开发和推出，聚乙烯（PE）管道使用的增长率已超过PVC，在我国供水燃气领域，聚乙烯管道的推广应用取得了长足的发展，从目前的发展趋势来看，聚乙烯（PE）管道的推广应用有非常广阔的前景。
    山东福泰祥公司大口径HDPE管材设备及特点
    （一）设备的基本要求及组成
    HDPE聚乙烯管材生产采用连续挤出成型，生产出性能优良的HDPE管材不但要正确使用原料，管理加工设备的选用也至关重要，因为聚合物管材的加工对设备最基本也是最重要的要求是将管材原料加工成管材并将原料性能转移至管材，由于HDPE原料具有熔融粘度较大，加工过程中吸放热量大，管壁较厚、进入定径套时温度较高，做设备制造者，如不掌握HDPE管材专用料的性能，在管材加工设备中未采用相应的措施来保证原料的性能在加工过程中不至遭到破坏或损失，是不可能生产出符合性能要求的HDPE管材的。
    福泰祥塑业公司HDPE大口径管材生产线由以下几部分组成：
    （1）高速高效单螺杆挤出机；
    （2）HDPE管材专用共挤模头；
    （3）定径、冷却系统；
    （4）多履带牵引机；
    （5）热印字机；
    （6）行星切割机；
    （7）自动卸料台；
    在HDPE管材加工过程中，随着原料的熔融，管坯的成型，冷却定径等，由于原料的分解、分子链的取向及冷却过程中的结晶均会造成管材性能的下降。所以，原料的塑化，均化，应力释放及管坯的冷却定径是控制挤出质量的关键即如何将原料的性能更好地转移至管材，对挤出设备而言，应满足以下几点：
    a。实现低熔融温度，最大程度地减小原料在熔融和塑化过程中的分解；
    b。使熔体具有优良均质化性能，在管坯成型过程中保证聚合物分子链不延纵向取向；
    c。模头有足够大的流道，以确保应力自然释放；
    d。实现均匀状态下冷却，以减小管材内应力；因此，挤出机螺杆机筒，挤出模头，冷却定径是整个生产线设计的关键。
    山东福泰祥塑业有限公司大口径管材生产线简介
    福泰祥公司，利用德国最新塑料挤出科技成果和大同集团现代化的生产制造平台，推出具有国际先进水平的大口径HDPE管材挤出生产线，管材生产范围16-800mm，挤出机挤出量180-125kg/h。
    1．高速高效单螺杆挤出机
    福泰祥单螺杆挤出机有45、60、75、100、120、150六种标准直径和30D、33D两种有效长度。
    为实现在低加工温度下高速挤出优质管材，（1）DEKUMA采用水冷却沟糟强制喂料机筒段设计，在喂料段，开设了形状、深度、数量合理的渐变沟糟，在大大提高输送能力的同时，确保有非常稳定的挤出。
    （2）优化设计的分离型带混炼头结构螺杆，螺杆的各段参数通过计算机优化和实际检验，在确保螺杆刚性和强度的同时大幅度提高挤出量。分离型螺杆设计提高了塑化效率，与沟槽机筒相结合使用，使物料的熔融过程更趋合理，从而提高挤出量约30%、例如DKM1-100/33单螺杆挤出机产量可达到700kg/h以上。通过分离间隙所产生的剪切力使物料达到良好的均化，并使塑化的过程得到控制。不仅保证了管坯的塑化效果，而且物料在整个螺杆上的各个区域，熔体压力较低、压力分布均匀。
    （3）采用APCS（Airpowercoolingsystem）机筒加热和冷却系统，精确控制机筒各段温度，彻底摆脱“PE材料加工温度差几度没关系”的误区，材料分子结构不因温度失控而产生破坏。
    2．标识线共挤技术
    （1）、福泰祥公司根据管材樗要求的不同，分别提供1、3、4、6、8条标识的共挤单螺杆挤出机。
    （2）、采用分色环导入共挤技术，使多根标识条挤出均匀一致。
    （3）、共挤和入口开在模头定心套处，克服了从口模挤入标识条造成的更换及维修困难，在生产不同口径的管材时，只需更换口模、芯模，而无需重新拆装共挤机。
    3、蓝式挤出模头
    对聚烯径材料的挤出，国外生产管材大多采用螺旋式或蓝式挤出模头。
    （1）、螺旋式模头：在螺旋式模头中，物料首先形成分离的料流，然后进入环绕在芯棒上的螺旋槽中，同时芯模与模头内环之间的间隙加大，由此形成料流在轴向和圆周方向的交叠，同支架式模头相比，螺旋式模头可更好的消除的模线，同时也可获得较好的热均匀性，通过对模头优化设计，采用这种模头可获得高质量的管材，但由于熔体流动复杂，压力流和漏流混合，直接计算出最佳的螺旋几何形状很困难，同时，由于其相对复杂的结构，螺旋式模头对原料的改变比较敏感，即使是粘度和流变特性的细小变化都会引起螺旋体中流动状态的改变，当出现芯模出口处物料成比例增减时，管壁可能会出现厚薄不均现象。
    （2）、篮式模头：在篮式模头，芯模通过带有型星孔的导流体固定在机头体上，物料通过多孔区段（筛篮），与其它形式的模头不同的是，通过筛篮的流体并非由轴向通过较小的截面，而是沿径向由里直外通过一个非常大的截面，融体流动出现两次换向，首先由轴向变为径向，再由径向变为轴向，单股料流之间能良好的混合，熔体更加均化。由于筛篮的断面面积比较大，篮式模头的模头压力明显低于其它结构形式，并且，物料经过两次换向，料流间产生叠加，筛篮像一个静态混合体一样，能实现很好的混容，即使在高挤出量时，也能实现良好的均化，在各种不同的物料粘度、挤出量和背压下，都能获得令人满意的高质量管材。
    为使管坯在模头中不产生流动取向效应，要降低模头的熔体压力，并尽量减小压缩比，福泰祥公司采用了篮式挤出模头，由于其分流流道径向截面积很大，与其他传统模头（如支架式模头）相比，其模头压力低，可保证在高挤出量下仍保持低熔体温度；物料在通过无数分流孔时，熔体流动从轴向到径向的双重方向改变。起到了良好的混合效果，使熔体具有卓越的融体均质化性能，有效的消除了熔体的应力记忆。
    4、生产线控制系统
    采用B&R公司专为挤出生产线设计制造的PCC挤出机电脑控制系统，操作变得直观方便，并增加了一些高级智能模块，采用温度控制模块进行温度控制，配合Apcs机筒加热冷却系统，控制精度在±1℃；挤出机转速采用英国欧陆直流调速装置控制，牵引机采用LENZ伺服电机同步控制，牵引机在低速下运行也相当稳定。
    5、其它辅机
    （1）、真空定型箱采用双室或单室定型结构、为锈钢材质、配有优质铜合金的定径套，水帘式或喷淋式定径方式，双管路设计、水位及水温自动控制系统，选用优质高效真空泵、水泵，能产生高速的喷淋涡流，实现了塑料管材的均匀、有效的冷却定型。
    （2）、喷淋箱箱体采用不锈钢制造，具有水温控制系统，实现了塑料管材的，有效的冷却。
    （3）、履带式牵引机采用LENZ伺服电机同步电驱动，运行平稳可靠，牵引力量大，速度稳定。
    （4）、管材切割采用锯片式（或行星式）切割方式，配备锯屑强力吸收装置、硬质合金刀片，采用原装进口PLC控制器，确保切割过程中的平稳、迅速、有效。
    三、HDPE管材挤出工艺分析
    HDPE管生产工艺与普通聚烯烃管材基本相同，在挤出过程中，工艺温度控制和冷却定径
    调节是生产合格管材的关键。
    提高挤出机熔融段和模头口模段温度有利于提高管材内、外表面质量，但过高的熔体温度会使原料分解，降低成型后管材的力学性能，因此，应以尽量低的工艺温度来高速挤出高品质的管材，冷却水的水质对HDPE管材的加工质量也相当重要，对于水质较硬的地区，生产线循环水应该经软化处理后使用。
    四、结束语
    要做好HDPE大口径实壁管，选择正确的原料和合理的工艺参数很重要，前提是有较好的挤出生产线作为基础，山东福泰祥塑业有限公司推出的具有国际先进水平的高性价比设备，相信是国内外管材制造商比较理想的选择。