聚乙烯拉絲機(jī)組設(shè)備技術(shù)分析

張慕來

（連云港耐特網(wǎng)具有限公司，江蘇 連云港 222000）

隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，塑料制品在國民經(jīng)濟(jì)中發(fā)揮著重要作用，已成為工業(yè)、農(nóng)業(yè)、漁牧業(yè)、國防建設(shè)、文教衛(wèi)生和人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢扇鄙俚闹破?，已被廣泛用于各行各業(yè)，而且用量非常之大。同時，聚乙烯絲制品的應(yīng)用領(lǐng)域也不斷擴(kuò)展和不斷被創(chuàng)新。因此，本文將從生產(chǎn)聚乙烯絲設(shè)備的工作原理、生產(chǎn)工藝、設(shè)備機(jī)組配置等方面進(jìn)行分析淺談。

1 工作原理

聚乙烯絲是經(jīng)過加熱后擠出，并經(jīng)過拉伸后得到的具有較高強(qiáng)度特點(diǎn)的線形聚合物。然后經(jīng)進(jìn)一步加工，成為人們所必需的產(chǎn)品，如：織網(wǎng)、制繩等材料。

聚乙烯顆粒原料在溶化過程中，隨溫度的提高，出現(xiàn)塑性流動，成為粘流態(tài)。粘流態(tài)的聚合物經(jīng)螺桿的推進(jìn)作用，以一定的壓力從噴絲板流出。根據(jù)聚合物的種類和單絲要求的性能，擠出溫度正常在160℃～310℃之間調(diào)整，拉伸溫度在98℃～100℃之間調(diào)整，這樣才能保證單絲有良好的物理性能和穩(wěn)定性。

2 生產(chǎn)工藝

在此，以一次拉伸生產(chǎn)工藝流程為例,闡述聚乙烯的生產(chǎn)工藝。

2.1 原料選擇

通常在生產(chǎn)時，生產(chǎn)的主要原料成分是高密度聚乙烯5000S，在此基礎(chǔ)上可按一定比例添加其它的聚合物，使單絲的性能有所改變，滿足產(chǎn)品不同的需要。

2.2 工藝流程

將配比好的原料由真空上料機(jī)輸送到儲料斗中，進(jìn)入擠出機(jī)中被加熱塑化成熔融狀態(tài)，流經(jīng)機(jī)頭，從噴絲板噴出，然后進(jìn)入冷卻水箱冷卻，再進(jìn)入第一道牽伸機(jī)，而后進(jìn)入恒溫牽伸熱水槽中，按一定倍數(shù)的拉伸,然后進(jìn)入第二位牽伸機(jī)，最后卷繞在收絲的管芯上。一次拉伸生產(chǎn)工藝流程，如圖1所示。

圖1 一次拉伸生產(chǎn)工藝流程圖

2.3 工藝條件

聚乙烯單絲的工藝條件包括：擠出溫度、擠出速度、冷卻溫度、熱牽伸溫度、牽伸倍數(shù)、卷繞等。對于重要的參數(shù)，應(yīng)根據(jù)不同的原料具體設(shè)定不同的工藝參數(shù)。

2.4 拉伸

拉伸是為了提高單絲強(qiáng)度，降低延伸率。從噴絲板孔擠出的單絲，在溫度較低（常溫）時，也可以進(jìn)行拉伸，但拉伸倍率應(yīng)較小，否則易斷絲。單絲的拉伸強(qiáng)度隨著拉伸倍率的增加而提高。但拉伸倍率增加到一定程度以后，其拉伸強(qiáng)度不再隨之而增加。有的單絲甚至?xí)兴陆?，具體情況根據(jù)原料在生產(chǎn)時作不同的調(diào)整。對于不同的原料，拉伸倍數(shù)的高低又受拉伸溫度的影響，如強(qiáng)行提高拉伸倍率，單絲斷頭會大量增加，造成無法操作。

3 設(shè)備生產(chǎn)線配置情況（以一次牽伸聚乙烯拉絲機(jī)組為例）

在此，以一次牽伸聚乙烯拉絲機(jī)組為例，敘述設(shè)備生產(chǎn)線的配置情況。

3.1 擠出機(jī)

對于生產(chǎn)單絲標(biāo)準(zhǔn)的擠出機(jī)是單螺桿擠出機(jī)，主要是由于其使用壽命長、投資少，且有最大的運(yùn)行靈活性，從而得到廣泛的應(yīng)用。單螺桿擠出機(jī)由四部分組成：高聚合物熔融裝置(螺桿、料筒和模頭組成)、加熱和冷卻系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)及電器控制系統(tǒng)。擠出機(jī)的生產(chǎn)能力及其性能都與螺桿的幾何形狀和結(jié)構(gòu)有關(guān)。其電加熱控制溫度可在生產(chǎn)前設(shè)定，不同原料所需的工藝溫度不同。擠出溫度控制范圍在：160℃～310℃間。

（1）螺桿

為保證供料速度均勻，可適當(dāng)加長螺桿，降低螺槽深度，減少料筒與螺桿的間隙，采用小口徑機(jī)頭和適當(dāng)降低擠出溫度，從而實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定擠出。螺桿加熱區(qū)不同，對拉絲溫度要求變化的影響各不相同。在整個拉絲擠出過程中，要能夠根據(jù)螺桿各處的溫度情況，使得拉絲溫度達(dá)到工藝要求，根據(jù)對不同點(diǎn)的監(jiān)測，確保整個螺桿的溫度控制在工藝設(shè)定的范圍之內(nèi)。

（2）模頭組件

塑料熔體由螺桿擠壓，然后經(jīng)過濾網(wǎng)而進(jìn)入模頭流道。模頭流道的收縮角一般為30°，分流器擴(kuò)張角通常取30°～80°。將流道設(shè)計(jì)成細(xì)瘦頸形，對物料形成一定阻力，然后把物料均勻地通過分流錐輸送到噴絲板。在噴絲孔孔數(shù)一定的前提下，適當(dāng)增大噴絲孔孔徑，可使產(chǎn)量提高，但孔徑不能太大，擠出料要在擠出機(jī)擠出量范圍以內(nèi)，否則會出現(xiàn)求大于供的現(xiàn)象，最終導(dǎo)致斷絲現(xiàn)象。

（3）冷卻水箱與噴絲板高度

聚乙烯單絲擠出時從模頭的噴絲板孔出來的單絲溫度比較高，為防止單絲間相互粘連，必須使其迅速冷卻定型。噴絲板離冷卻水箱中水表面的距離短一些較好，一般在1.5～4.0 cm以內(nèi)，如距離太大，則單絲在高溫下易氧化，對單絲性能有影響。同時應(yīng)保證單絲在水箱內(nèi)通過冷卻長度在1 m以上。

3.2 牽伸機(jī)

第二道的牽伸速度與第一道牽伸速度之比為牽伸比。而牽伸是為了提高絲的強(qiáng)度，減低伸長率。每個牽伸機(jī)的所有牽伸筒是靠齒輪同步運(yùn)轉(zhuǎn)。第一道和第二道牽伸機(jī)的牽伸筒上都有橡膠壓輥將單絲壓緊，根據(jù)第一道和第二道牽伸的速度差使單絲沿軸向拉伸，使分子取向一致，達(dá)到提高單絲的強(qiáng)度目的。

對于5 000S聚乙烯原料，牽伸倍率正常在8～11之間，生產(chǎn)出來的絲的各項(xiàng)指標(biāo)都在比較合適的范圍之中。

3.3 熱水機(jī)（拉伸槽）

為得到單絲特定的性質(zhì)和穩(wěn)定性，單絲必須在水溫98℃～100℃的熱水槽中進(jìn)行拉伸。其由溫度控制器控制加熱元件的工作來達(dá)到水溫的控制，以得到一個恒定的熱水溫度。為保證穩(wěn)定品質(zhì)，減少單絲攜帶的水分和溫度的穩(wěn)定是非常重要的。熱水的控制溫度范圍：98℃～100℃。水溫的變化對單絲顏色有很大的影響，會出現(xiàn)色差嚴(yán)重現(xiàn)象。

3.4 收卷機(jī)組

收卷系統(tǒng)主要有收絲管芯、收卷軸、力矩電機(jī)、液壓系統(tǒng)、收卷成橄欖形狀的橫動控制系統(tǒng)、廢絲收卷系統(tǒng)等組成。力矩電機(jī)的控制與液壓系統(tǒng)的往復(fù)機(jī)構(gòu)控制的配合，實(shí)現(xiàn)單絲的收卷工作。單絲被收卷到每個收絲管芯上時，調(diào)換橫動控制上不同的齒輪，可以將單絲收卷成不同的橄欖型狀。力矩電機(jī)的張力是通過調(diào)壓控制器來控制其張力的大小，并保證收卷速度的恒定。

4 結(jié)束語

經(jīng)檢驗(yàn)，通過拉絲機(jī)生產(chǎn)出來的聚乙烯絲符合標(biāo)準(zhǔn)，同時，人們還可以根據(jù)塑料的不同性質(zhì)，人們可以將其生產(chǎn)出不同的產(chǎn)品來，以滿足不同的需求。我們相信只要進(jìn)一步提高制品各種性能、降低制造成本，必能開拓單絲設(shè)備更加廣闊的領(lǐng)域。

[1]成大先，王德夫，姬奎生，等.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1969.

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