聚丙烯擠出成型工藝探討

程乾坤

（常州寶菱重工機械有限公司，江蘇 常州 213019）

聚丙烯是一種廣泛應(yīng)用的聚烯烴塑料，沒有毒，也沒有氣味，與其他材料相比，價格較低，抗彎性強，高分子材料強度高，被廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域中。比如，食品飲料、工程管道及高強度的包裝等都會使用這種材料。聚丙烯作為高分子材料，是采用了擠壓成型，工藝的操作質(zhì)量產(chǎn)品質(zhì)量具有直接的影響。

1 聚丙烯的基本介紹

聚丙烯（PP）化學(xué)成分上來看，是丙烯單體聚合后經(jīng)過化學(xué)課反應(yīng)形成的熱塑性樹脂。同位素聚丙烯與同位素聚合都屬于是同位素，為甲基排列，與丙烯和間規(guī)聚丙烯共同構(gòu)成了塑性聚丙烯。當(dāng)前的工業(yè)領(lǐng)域中，95%的企業(yè)生產(chǎn)這種材料，擠壓成型工藝是普遍應(yīng)用的。聚丙烯和共聚物塊聚丙烯的化學(xué)研究中得知，熔融指數(shù)（MFR）是1~10 g/m3，聚丙烯的物理形態(tài)上來看，是半透明的物質(zhì)，沒有顏色，沒有毒，也沒有氣味，化學(xué)結(jié)構(gòu)比較規(guī)整。從物理性質(zhì)上來看，其結(jié)晶性是非常高的，熔點也相對較高，具有很好的耐熱性和耐腐蝕性，晶體的密度要相對較低，在塑料材料中，不僅是最輕的材料，也是密度最大的材料，大約為每立方厘米0.9~0.91g。當(dāng)處于低溫環(huán)境中，其沖擊性能是非常差的，由于碳原子從化學(xué)結(jié)構(gòu)上來看，是極其不穩(wěn)定的，因此容易產(chǎn)生氧化反應(yīng)，如果長期在空氣中暴露，就容易產(chǎn)生老化的問題。

圖1 聚丙烯化學(xué)結(jié)構(gòu)

2 聚丙烯擠出成型工藝設(shè)備

2.1 聚丙烯擠出成型的螺桿材質(zhì)

螺桿的材質(zhì)和后處理技術(shù)會對螺桿的壽命產(chǎn)生影響，還會影響其使用的質(zhì)量，采用冷熱噴涂硬金屬工藝技術(shù)，結(jié)合使用滲氮工藝技術(shù)，經(jīng)過特殊的工藝處理之后，就可以進行雙金屬加工制造，這樣就可以保證螺桿的質(zhì)量，使其使用壽命得以延長。

2.2 聚丙烯擠出成型的螺桿直徑

一般采用單螺桿擠出機的應(yīng)用中，就是將聚丙烯采用工藝激素進行擠出成型。螺桿直徑大約為45~120 mm，如果比較大一些，也有超過120 mm，甚至可以超過200 mm，達到300m。螺桿直徑會對環(huán)擠壓量產(chǎn)生一定的影響，而且與螺桿直徑有著直接關(guān)系，直徑非常小，擠壓量也會相對小一些，因此，如果是小批量生產(chǎn)的情況下，就可以采用這種工藝技術(shù)。相反，如果直徑非常大，擠壓量也會相對大一些，在生產(chǎn)厚管厚片產(chǎn)品的時候，就可采用這種工藝技術(shù)。

2.3 聚丙烯擠出成型的螺桿長徑比

對擠出機的筒體來看，螺桿的長徑是需高度關(guān)注的參數(shù)。螺桿的長徑比可用（L/D）表示，就是螺桿的長度與螺桿直徑的之間的比值。在長徑相對較大時，就會提高塑化程度，熔融物也會更均勻，致密度相對高一些，這種情況下，從模頭所擠出的量就更均勻，此時產(chǎn)品的壁厚質(zhì)量更好，且具有很好的均勻性。但在具體應(yīng)用中，必然增加能源消耗量。產(chǎn)品不同，螺桿的長徑比也有所不同，在工藝技術(shù)上就要做出調(diào)整。通常而言，長徑比比可以低于28：1，否則，產(chǎn)品的塑化就會質(zhì)量不合格，如果長徑比超過了40：1，此時的的能量就會有所增加大約可以達到3.1桶的溫度。處于這個溫度下，就會集中在擠壓螺桿的核心區(qū)域。

表1 機筒加熱工藝參數(shù) ℃

3 聚丙烯擠出成型工藝種較為常見的問題

其一，聚丙烯擠出成型工藝技術(shù)的應(yīng)用中，會在片材的外觀上發(fā)現(xiàn)有晶點，分散在表面上，多數(shù)的晶點的直徑大約為1 mm，這種現(xiàn)象的發(fā)生必然會對成型效果產(chǎn)生不良影響。

其二，聚丙烯擠出成型工藝技術(shù)的應(yīng)用中，會在片材外觀出現(xiàn)發(fā)暗的現(xiàn)象，缺少透明度，主要呈現(xiàn)出混濁的視覺效果。

其三，聚丙烯擠出成型工藝技術(shù)的應(yīng)用中，會出現(xiàn)成品發(fā)脆的現(xiàn)象，這樣就會導(dǎo)致產(chǎn)品的沖擊缺少必要的強度。

其四，聚丙烯擠出成型工藝技術(shù)的應(yīng)用中，出現(xiàn)下料口出的下料不夠均勻的問題，無論是下料的多少，片材都會表現(xiàn)出均勻度不符合規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。

其五，聚丙烯擠出成型工藝技術(shù)的應(yīng)用中，溫控表上所顯示的溫度不符合標(biāo)準(zhǔn)，即設(shè)計溫度不符合實際的溫度，或者高于實際溫度，或者低于實際溫度，都是不符合要求的。

4 聚丙烯擠出成型工藝問題的解決策略

4.1 晶點問答的解決

對于擠出的機螺桿要設(shè)定的溫度比較低一些，不可以超過規(guī)定的溫度。螺桿區(qū)域在加熱的過程中，溫度上會出現(xiàn)正態(tài)分布的情況，此時就要注意調(diào)整溫度，要求壓縮段的溫度要高一些，而且按照規(guī)定一定要超過熔點的30~40℃。

4.2 外觀發(fā)暗問題的解決

在解決外觀發(fā)暗問題的時候，對于回料的比例要采取有效的控制措施，需要通過實驗的方法論證。通常而言，添加的比例要低于20%為宜，外觀的顏色會有所保證。

4.3 成品發(fā)脆問題的解決

回料的使用不可以超過5次，按照規(guī)定加入工助劑，抗沖擊強度就會有所提高。

5 結(jié) 語

綜上所述，文章對通過對聚丙烯擠出成型工藝進行研究，提出直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量的原因，并相應(yīng)地提出有效策略。通過對聚丙烯擠出工藝的研究，對于提高工業(yè)企業(yè)的生產(chǎn)水平意義重大。