硬質PVC管材配方與工藝設計原則

一、選材與配方設計

硬質PVC管材的配方設計主要有3個方面的工作：確定穩定劑系統、潤滑劑配合設計和加工改性劑的選用。

（1）穩定劑系統的確定及用量。

鉛鹽穩定劑是這幾種穩定劑中最經濟的穩定劑體系，成型加工也最容易，它的熱穩定劑和潤滑性都比有機錫和金屬皂類穩定劑好，但有毒性。選擇何種穩定劑體系的依據是生產成本好和是否有法律法規限制和安全衛生方面的要求。

穩定劑的用量主要是根據加工方式確定。如用雙螺桿擠出機擠出時，PVC樹脂受熱過程較短，穩定劑用量比單螺桿擠出機擠出時要少。考慮穩定劑用量時還要留有充分余地，否則當加工溫度選擇不當、溫度失控會因穩定劑量不足而發生PVC分解。

（2）外潤滑劑與穩定劑的匹配設計。

①根據穩定劑選擇與之匹配的外潤滑劑

a、有機錫穩定劑。有機錫穩定劑與PVC樹脂有較好的相容性，有嚴重的粘附金屬壁的傾向，與之匹配的最便宜的外潤滑劑是以石蠟為主的石蠟-硬脂酸鈣體系。

b、鉛鹽穩定劑。鉛鹽穩定劑與PVC樹脂相容性差，僅附在PVC粒子表面，阻礙了PVC粒子間的融合，通常采用硬脂酸鉛-硬脂酸鈣外潤滑劑與之匹配。

②外潤滑劑的用量。如果調整外潤滑劑用量仍不能滿足物料加工的要求，則可以考慮添加少量的內潤滑劑。

當使用抗沖擊增韌改性劑時，由于熔體粘度大，粘附到金屬表面的可能性就大，往往需要增加外潤滑劑的用量；用同一種設備擠出的薄壁管比同一規格厚壁管所需的外潤滑劑要多。當加工溫度高時，熔體粘附金屬表面的傾向大，所加入的外潤滑劑就多。

（3）加工改性劑的選用。

目前用于硬質PVC管材的較好的加工改性劑是聚丙烯酸酯類（簡稱ACR）。ACR作為加工改性劑主要功能是促進樹脂熔融、改善熔體流變性能。

（4）填充劑。

選擇適當的填充劑和填充量，能使硬質PVC管材獲得較高的沖擊強度和撕裂強度，并能降低成本。

（5）著色劑。

硬質PVC管材常用的著色劑是顏料，主要品種有：

①鈦白粉。鈦白粉即二氧化鈦，在陽光下非常穩定，不溶于稀硫酸，耐熱性好，著色遮蓋力強，是白色顏料中最優良的品種。

②炭黑。炭黑可單獨作為著色劑，也可配合其他著色劑調制成灰色或咖啡色。

③酞菁藍。酞菁藍是一種有機顏料，無遷移性，遮蓋力強。

二、工藝設定原則

（1）混合工藝

在高速混合時，助劑滲入PVC樹脂的空隙，使助劑在樹脂中均勻分散，考慮到溫度在100℃以上有利于物料中水蒸氣蒸出，所以一般熱混機的溫度設定在100~120℃。為了助劑充分地與PVC微粒接觸，減少填充劑對助劑的吸附作用，應該在加入PVC樹脂后即啟動熱混機，再按如下順序投料：穩定劑、各種加工助劑、色料、填充劑。在實際生產中，大都是將原輔料全都投入后再啟動熱混機。

熱混機放出的混合料溫度很高，需立即進行冷卻，若散熱不及時會引起物料分解和助劑揮發。冷混一般控制在料溫400℃左右時出料。

（2）擠出成型工藝

擠出機螺桿分3個區段：加料段（送料段）、熔化段（壓縮段）、計量段（均化段），這三段相應的對物料組成了3個功能區：固體輸送區、物料塑化區、熔體輸送區。

固體輸送區的料筒溫度一般控制在100~140℃。若加料溫度過低，使固體輸送區延長，減少了塑化區和熔體輸送區的長度，會引起塑化不良，影響產品質量。

物料塑化區的溫度控制在170~190℃。控制該段的真空度是一個重要的工藝指標，若真空度較低，會影響排氣效果，導致管材中存有氣泡，嚴重降低了管材的力學性能。為了使物料內部的氣體容易溢出，應控制物料在該段塑化程度不能過高，同時還要經常清理排氣管路以免阻塞。料筒真空度一般為0.08MPa~0.09MPa。

熔體出送區的溫度應略低一些，一般為160~180℃。在該段提高螺桿轉速、減小機頭阻力及在塑化區提高壓力都有利于輸送速率的提高，對于PVC這樣的熱敏塑料，不應在此段停留時間過長，螺桿轉速一般為20~30r/min。

機頭是擠出制品成型的重要部件，它的作用是產生較高的熔體壓力并使熔體成型為所需的形狀。各部分工藝參數分別為：口模連接器溫度165℃，口模溫度170℃、165℃、180℃、190℃。

（3）定型工藝

從機頭口模擠出來的管狀物要經過冷卻，使它變硬而定型。定型一般用定徑套進行外徑定型和內徑定型兩種方式。其中外徑定型結構較為簡單，操作方便，我國普遍采用。外徑定型的定徑外套長度一般取其內徑的3倍，定徑套的內徑應略大于（一般不超過2mm）管材外徑的名義尺寸。管材的冷卻方法有水浸式冷卻和噴淋式冷卻，較常用的是噴淋式冷卻。

真空冷卻成型是借助于真空泵將真空槽抽成真空，使管坯外壁吸附在定型套的內壁上而達到冷卻定型。真空定型的工藝條件一般為：真空度20.0~53.3kPa，水溫15~25℃，真空槽中的水成霧狀為最佳。若真空度偏小，導致管外徑偏小，小于標準尺寸；反之，若真空度偏大，管徑偏大，甚至會出現抽脹現象。若水溫過低，定型不完全，且會使管材脆性增大；若水溫過高，則會造成冷卻不良，致使管材易發生變形。

（4）牽引工藝

牽引裝置的作用是給機頭擠出的管材提供一定的牽引力和牽引速度，均勻地引出管材，并通過調節牽引速度調節管子的壁厚。牽引速度取決于擠出速度，一般牽引速度比擠出速度快1%~3%。