專利名稱：一種β-PP管材的擠出成型控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于PP管材的擠出控制領(lǐng)域，特別是涉及一種β -PP管材的擠出成型控制方法。
背景技術(shù)：
在五大通用塑料中，聚丙烯密度最小，綜合性能較高且較均衡，主要表現(xiàn)在相對密度小(0. 9-0. 91g/cm3)；表面光澤性好；有較好的耐熱性；機(jī)械性能如屈服強(qiáng)度、拉伸強(qiáng) 度、表面強(qiáng)度、剛性及耐磨性等都較優(yōu)異；尤其突出的是其良好的耐應(yīng)力龜裂及耐化學(xué)腐蝕 性能，使其在新型建筑管材，特別是熱水輸送管方面，獲得了極大的發(fā)展。目前市場上可供采購的聚丙烯原料有三種均聚聚丙烯(PP-H)、嵌段共聚聚丙烯 (PP-B)及無規(guī)共聚聚丙烯(PP-R)。PP-B和PP-H相比，沖擊性能，特別是低溫性能大有提 高，但拉伸強(qiáng)度和撓曲模量大大降低，熱變形溫度下降了約20°C，已不能作為熱水管使用； PP-R與PP-H相比，沖擊性能和低溫脆化性有所改善，耐熱性基本不變，是目前熱水用聚丙 烯管材的唯一使用材料。因此，獲得綜合性能良好、價格合適的聚丙烯原材料直接關(guān)系到聚 丙烯管材的廣泛應(yīng)用。增韌是PP高性能化的一大重要改性技術(shù)，目前PP的增韌技術(shù)主要是通過PP與乙 烯或α-烯烴的共聚或加入彈性體組份共混改性來解決。這種手段雖能顯著提高PP的韌 性，但也損失PP固有的高剛性和高熱變形性等優(yōu)勢。因此，如何解決上述矛盾，尋找既能改 善PP的韌性，又能保留PP的高剛性和高熱變形性就成為PP高性能化的共性、關(guān)鍵技術(shù)。在這種情況下，通過將PP進(jìn)行晶型改性，即將通常的α晶型PP轉(zhuǎn)變成β晶型ΡΡ， 以獲得高剛性、高韌性、高耐熱性，成為PP高性能化的一項創(chuàng)新性技術(shù)。自上世紀(jì)九十年代 以來，對β-PP的性能和應(yīng)用方面的研究十分活躍，已有的研究表明，與α-ΡΡ相比，β-ρρ 的沖擊韌性可提高一至三倍，熱變形溫度可提高十至三十度，而強(qiáng)度和模量只略為降低，既 能保留PP固有的較高強(qiáng)度、剛性和耐熱性，又能大幅度提升PP的韌性，為解決彈性體增韌 PP雖提升PP的韌性但顯著降低PP的剛性和耐熱性這一難以克服的矛盾開拓了一條新途 徑。在通常工藝條件下，PP絕大部份是以屬于單斜晶系的α晶型存在。屬于準(zhǔn)六方 晶系的β晶型在熱力學(xué)上屬亞穩(wěn)定狀態(tài)，在動力學(xué)上也較難生成。PP的β晶型早在1959 年就被Keith等人發(fā)現(xiàn)并報道，但是由于其要在特定的溫度梯度下或熔體經(jīng)受一定的剪切 作用下結(jié)晶才能生成，工藝條件很難控制，而且所生成的β晶型含量也不高，沒有明顯的 改性作用，因此在其后的幾年中很少被人研究。目前尚未見有通過改進(jìn)現(xiàn)有生產(chǎn)線，優(yōu)化擠出工藝參數(shù)來達(dá)到更多β晶形生成、 提高β晶形含量、提高β-PP管材質(zhì)量的相關(guān)報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供過一種簡單方便的β晶型PP管材的擠出成型控制方法。為了實現(xiàn)上述目的，采用的技術(shù)方案如下
一種β -PP管材的擠出成型控制方法，包括如下步驟 1)通過在冷卻水套前面安裝冷卻水環(huán)，采用該冷卻水環(huán)對從口模擠出的管材在進(jìn) 入冷卻水套前進(jìn)行初步冷卻；2)通過在冷卻水箱中設(shè)置恒溫器，使得管材進(jìn)入冷卻水套時通過該恒溫器控制冷 卻水箱的水溫在28-40°C的范圍內(nèi)，實現(xiàn)對管材的再次冷卻。上述技術(shù)方案中，所述步驟1)的圓錐形冷卻水幕成30-45°角度向管材外表面噴 水，形成均勻、柔和的圓錐形水簾來冷卻管材。所述步驟1)的冷卻水環(huán)所噴出的冷卻水，其水溫在70-80°C的范圍內(nèi)。因為此時 管材溫度180度以上，要梯度降溫，所以此時水溫為70-80°C。本發(fā)明所述步驟2)通過在冷卻水箱中設(shè)置電氣控制閥，通過電氣控制閥控制當(dāng) 冷卻水箱內(nèi)的水溫高于設(shè)定值時，打開進(jìn)出水閥，而水溫低于設(shè)定值時，則關(guān)閉進(jìn)出水閥并 接通內(nèi)加熱裝置進(jìn)行水溫加熱。所述步驟2)控制冷卻水箱的水溫呈遞減趨勢，將冷卻水箱分成四節(jié)，第一節(jié)水箱 水溫控制在35-40°C，第二節(jié)水箱水溫控制在32-35°C，第三節(jié)水箱水溫控制在30-32°C，第 四節(jié)水箱水溫控制到28-30°C。本發(fā)明所述控制方法還包括對口模的擠出溫度進(jìn)行控制，使得口模的擠出溫度保 持在180-200°C之間。所述對口模的擠出溫度進(jìn)行控制還包括當(dāng)料胚表面變粗糙時，降低5°C -10°C的 調(diào)整機(jī)制。本發(fā)明通過加裝具有溫控調(diào)節(jié)的冷卻水環(huán)，進(jìn)一步還在冷卻水箱加裝了控溫裝 置，更進(jìn)一步針對PP中β晶的形成條件特點，將傳統(tǒng)的PP管材擠出工藝的一些參數(shù)進(jìn)行 優(yōu)化改進(jìn)，從而得到一套適合β-PP管材的擠出控制生產(chǎn)線和工藝，本發(fā)明的特點如下所 示(1)加裝可控溫冷卻水環(huán)，加裝可控溫冷卻水環(huán)有幾個方面的好處，a)潤滑作用， 使管順利進(jìn)入定徑套；b)管表面定型作用，通過冷卻，使擠出料胚表面初步定型，穩(wěn)定連續(xù) 生產(chǎn)；c)通過控溫，避免表面急冷，建立適合β晶形成的溫度梯度。進(jìn)一步，通過調(diào)節(jié)冷卻 水環(huán)松緊、進(jìn)水量大小，使得冷卻水環(huán)成均勻、柔和圓錐形的水簾，成大約30-45°角度冷卻 管材，水溫控制在70-80°C。冷卻水環(huán)的噴淋環(huán)和水槽面板之間的距離為50-120mm，冷卻水 環(huán)的噴淋環(huán)和口模之間的距離為30-80mm。通過調(diào)節(jié)這些距離可以有效調(diào)節(jié)管材的模口膨 脹。(2)加裝冷卻水箱溫度控制裝置，通過加裝電器控制閥作為冷卻水箱的溫度控制 裝置，水箱內(nèi)進(jìn)出水閥通過溫度表控制，溫度高于設(shè)定值時，進(jìn)出水閥打開；溫度低于設(shè)定 值時，進(jìn)出水閥關(guān)閉并接通內(nèi)加熱裝置進(jìn)行水溫加熱。(3)擠出機(jī)機(jī)臺溫度優(yōu)化，在原有PP擠出溫度的基礎(chǔ)上提高5-10°C，使物料溫度 保持在180-200°C之間。本發(fā)明在具體操作過程中，必須視模具大小及實際擠出料胚表面情況調(diào)整溫度分 布，如果料胚表面變粗糙，應(yīng)及時降低機(jī)筒溫度5°C -10°C。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果1、本發(fā)明在進(jìn)冷卻水套前加裝可控溫冷卻水環(huán)。有幾個方面的好處，a)潤滑作用， 使管順利進(jìn)入定徑套；b)管表面定型作用，通過冷卻，使擠出料胚表面初步定型，穩(wěn)定連續(xù) 生產(chǎn)；c)通過控溫，避免表面急冷，建立適合0晶形成的溫度梯度。2、本發(fā)明將冷卻水箱中的水恒溫處理，保證水溫在28-40°C，不但能夠有效地冷卻 管材，保證順暢的冷卻定型而且有利于形成適合0晶轉(zhuǎn)化的特定溫度梯度；3、本發(fā)明根據(jù)0-PP管材的特點，對擠出工藝中的各種參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，能夠提高 后期a晶型PP轉(zhuǎn)變成0晶型PP的轉(zhuǎn)化率。


圖1為實施本發(fā)明的設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明。實施本發(fā)明的設(shè)備結(jié)構(gòu)如附圖1所示，在擠出口模4和冷卻水箱6之間設(shè)有冷卻 水環(huán)1，冷卻水環(huán)1的噴淋口噴出的水呈圓錐水幕2，冷卻水環(huán)1還連接有恒溫器3，擠出時， 熔體狀的PP原料5從擠出口模4擠出，成型管狀后由冷卻水環(huán)1在其外表面噴水冷卻，經(jīng) 過冷卻水環(huán)1的冷卻后進(jìn)入冷卻水箱6的定徑套7。下面以四個實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明。將0 -PP料在80°C烘干4h，加入擠出機(jī)料斗中，按以下工藝參數(shù)設(shè)置，擠出管材， 管材規(guī)格為25*3. 4mm。
實施例1實施例2實施例3實施例4水箱溫度1 (。c)38363535水箱溫度2 rc)35353232水箱溫度3 ("C )32323030水箱溫度4 rc)30303028冷卻水環(huán)水溫(°c)75807270物料溫度rc)上88192195196牽引速度(rpm)580596. 9548. 7553. 5主機(jī)扭矩(％)76787475主機(jī)轉(zhuǎn)翅1 (rpm)54. 558. 848.851. 2機(jī)筒溫度1區(qū)1851851911912區(qū)1851851851853區(qū)185190194194
5 檢測得管材的性能如下表
權(quán)利要求
一種β-PP管材的擠出成型控制方法，其特征在于所述控制方法包括如下步驟1)通過在冷卻水套前面安裝冷卻水環(huán)，采用該冷卻水環(huán)對從口模擠出的管材在進(jìn)入冷卻水套前進(jìn)行初步冷卻；2)通過在冷卻水箱中設(shè)置恒溫器，使得管材進(jìn)入冷卻水套時通過該恒溫器控制冷卻水箱的水溫在28-40℃的范圍內(nèi)，實現(xiàn)對管材的再次冷卻。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的0-PP管材的擠出成型控制方法，其特征在于所述步驟1)的 冷卻水幕成30-45°角度向管材外表面噴水，形成均勻、柔和的圓錐形水簾來冷卻管材。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的0-PP管材的擠出成型控制方法，其特征在于所述步驟1)的 冷卻水環(huán)所噴出的冷卻水，其水溫在70-80°C的范圍內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的0-PP管材的擠出成型控制方法，其特征在于所述步驟2) 通過在冷卻水箱中設(shè)置電氣控制閥，通過電氣控制閥控制當(dāng)冷卻水箱內(nèi)的水溫高于設(shè)定值 時，打開進(jìn)出水閥，而水溫低于設(shè)定值時，則關(guān)閉進(jìn)出水閥并接通加熱裝置進(jìn)行水溫加熱。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的3-PP管材的擠出成型控制方法，其特征在于所述 步驟2)控制冷卻水箱的水溫呈遞減趨勢，將冷卻水箱分成四節(jié)，第一節(jié)水箱水溫控制在 35-40°C，第二節(jié)水箱水溫控制在32-35°C，第三節(jié)水箱水溫控制在30-32°C，第四節(jié)水箱水 溫控制到28-30°C。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的3-PP管材的擠出成型控制方法，其特征在于所述控制方法 還包括對口模的擠出溫度進(jìn)行控制，使得口模的擠出溫度保持在180-200°C之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的0-PP管材的擠出成型控制方法，其特征在于所述對口模的 擠出溫度進(jìn)行控制還包括當(dāng)料胚表面變粗糙時，降低5°C -10°C的調(diào)整機(jī)制。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種β-PP管材的擠出成型控制方法，包括如下步驟1)通過在冷卻水套前面安裝冷卻水環(huán)，采用該冷卻水環(huán)對從口模擠出的管材在進(jìn)入冷卻水套前進(jìn)行初步冷卻；2)通過在冷卻水箱中設(shè)置恒溫器，使得管材進(jìn)入冷卻水套時通過該恒溫器控制冷卻水箱的水溫在28-40℃的范圍內(nèi)，實現(xiàn)對管材的再次冷卻。
文檔編號B29C47/88GK101856867SQ201010115878
公開日2010年10月13日 申請日期2010年2月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月11日
發(fā)明者劉詠平, 林少全, 陳濤 申請人:廣東聯(lián)塑科技實業(yè)有限公司