PPS 阻燃風(fēng)管注塑工藝及擠壓成型



 

在現(xiàn)代工業(yè)與建筑***域，PPS阻燃風(fēng)管因其卓越的性能而備受青睞。它不僅具備出色的阻燃***性，能有效降低火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)，還擁有******的機(jī)械強(qiáng)度、化學(xué)穩(wěn)定性以及耐高溫性能，確保在各種復(fù)雜環(huán)境下穩(wěn)定運(yùn)行。以下將深入探討 PPS 阻燃風(fēng)管的注塑工藝及擠壓成型技術(shù)。

 

 一、PPS 材料***性概述

PPS 是一種高性能的熱塑性工程塑料，分子結(jié)構(gòu)中含有硫原子和苯環(huán)，賦予了它******的性能。其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度約為 85  95℃，熔點(diǎn)在 280  290℃之間，熱變形溫度可達(dá) 260℃以上，長(zhǎng)期使用溫度范圍寬泛，能在 160℃下持續(xù)工作。PPS 具有較高的拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度和模量，剛性***且抗蠕變性能******，即使在高溫高負(fù)荷條件下，也能保持******的尺寸穩(wěn)定性。同時(shí)，PPS 對(duì)多種化學(xué)物質(zhì)如酸、堿、有機(jī)溶劑等具有***異的耐受性，不易被腐蝕。此外，通過(guò)添加阻燃劑改性后，PPS 能夠達(dá)到 UL94 V  0 級(jí)等高阻燃標(biāo)準(zhǔn)，燃燒時(shí)發(fā)煙量低，符合嚴(yán)格的消防安全要求，這些***性使其成為制造阻燃風(fēng)管的理想材料。

 

 二、PPS 阻燃風(fēng)管注塑工藝

 （一）原料預(yù)處理

PPS 樹脂通常以顆粒狀形式供應(yīng)，由于其在儲(chǔ)存過(guò)程中可能會(huì)吸收少量水分，而水分在注塑過(guò)程中會(huì)汽化產(chǎn)生氣泡，影響制品質(zhì)量，因此在使用前必須進(jìn)行干燥處理。一般采用熱風(fēng)循環(huán)干燥機(jī)，干燥溫度設(shè)定在 130  150℃，干燥時(shí)間為 3  6 小時(shí)，使原料的含水量控制在 0.1%以下。同時(shí)，根據(jù)風(fēng)管的性能要求，還需準(zhǔn)確稱量并混合適量的阻燃劑、增強(qiáng)劑（如玻璃纖維）、潤(rùn)滑劑等助劑。例如，添加 30%  40%的玻璃纖維可顯著提高 PPS 的強(qiáng)度和耐熱性，但要注意纖維的長(zhǎng)度和直徑分布，以確保******的分散性和加工性能。

 

 （二）注塑機(jī)選型與模具設(shè)計(jì)

選擇合適的注塑機(jī)對(duì)于 PPS 阻燃風(fēng)管的生產(chǎn)至關(guān)重要?？紤]到 PPS 的高熔融溫度和粘度，應(yīng)選用螺桿式注塑機(jī)，其塑化能力強(qiáng)、注射壓力穩(wěn)定。注塑機(jī)的注射量要根據(jù)風(fēng)管的尺寸和壁厚進(jìn)行計(jì)算確定，一般預(yù)留 10%  20%的余量。模具設(shè)計(jì)方面，需采用耐高溫、耐腐蝕的材料制造，如***質(zhì)的模具鋼。風(fēng)管的模具結(jié)構(gòu)要考慮到脫模的便利性，通常采用滑塊或***針脫模機(jī)構(gòu)。澆口設(shè)計(jì)也尤為關(guān)鍵，為避免熔體流動(dòng)不均勻產(chǎn)生應(yīng)力集中和表面缺陷，可采用多點(diǎn)澆口或熱流道系統(tǒng)，使熔體能夠平穩(wěn)、快速地填充型腔，保證風(fēng)管的尺寸精度和外觀質(zhì)量。

 

 （三）注塑工藝參數(shù)設(shè)置

 溫度控制：料筒溫度分為多個(gè)區(qū)段，從料斗到噴嘴逐漸升高。進(jìn)料段溫度一般在 160  180℃，壓縮段溫度升至 200  220℃，均化段溫度則達(dá)到 230  250℃，噴嘴溫度略低于均化段，約 220  240℃，以防止熔體在噴嘴處滴漏。模具溫度同樣重要，合適的模具溫度有助于減少制品的內(nèi)應(yīng)力和表面粗糙度，通?？刂圃?120  150℃，可通過(guò)油溫機(jī)或電加熱裝置***調(diào)節(jié)。

 壓力調(diào)節(jié)：注射壓力要根據(jù)風(fēng)管的結(jié)構(gòu)和尺寸進(jìn)行調(diào)整，一般在 80  150MPa 之間。保壓壓力約為注射壓力的 60%  80%，保壓時(shí)間根據(jù)風(fēng)管壁厚而定，通常在 10  30 秒，以確保熔體充分填充型腔并補(bǔ)償收縮。背壓主要用于調(diào)節(jié)螺桿的塑化速度和物料的混合均勻性，一般在 5  15MPa 范圍內(nèi)。

 注射速度與時(shí)間：注射速度不宜過(guò)快，以免產(chǎn)生噴射紋和氣穴現(xiàn)象，但也要保證熔體能夠在規(guī)定時(shí)間內(nèi)充滿型腔。一般采用多級(jí)注射速度控制，初始階段較慢，中間階段加快，***后階段適當(dāng)減速。整個(gè)注塑周期包括合模、注射、保壓、冷卻和開模等階段，總時(shí)間***約在 30  60 秒，其中冷卻時(shí)間占比較***，約占 50%  70%，具體取決于風(fēng)管的尺寸和厚度。

 

 （四）后處理工藝

注塑成型后的 PPS 阻燃風(fēng)管可能存在一些內(nèi)部應(yīng)力和微觀缺陷，需要進(jìn)行后處理以提高其性能。常見的后處理方法是退火處理，將風(fēng)管置于烘箱中，在 150  180℃的溫度下保溫 2  4 小時(shí)，然后緩慢冷卻至室溫。退火過(guò)程可以消除內(nèi)應(yīng)力，使分子鏈重新排列更加規(guī)整，從而提高風(fēng)管的韌性和尺寸穩(wěn)定性。此外，對(duì)于一些有***殊表面質(zhì)量要求的風(fēng)管，還可以進(jìn)行打磨、拋光等表面處理工藝，改善其外觀質(zhì)感。

 三、PPS 阻燃風(fēng)管擠壓成型工藝

 （一）原料準(zhǔn)備與擠出設(shè)備調(diào)試

與注塑工藝類似，擠壓成型***先要對(duì) PPS 原料進(jìn)行干燥處理，確保含水量達(dá)標(biāo)。在擠出設(shè)備方面，主要選用單螺桿或雙螺桿擠出機(jī)。單螺桿擠出機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適用于小規(guī)模生產(chǎn)；雙螺桿擠出機(jī)則具有******的混煉和塑化效果，更適合***規(guī)模連續(xù)生產(chǎn)。在開機(jī)前，要對(duì)擠出機(jī)的各個(gè)部件進(jìn)行檢查和預(yù)熱，***別是螺桿、料筒和模具部分。預(yù)熱溫度逐步升高，避免局部過(guò)熱，一般料筒各段溫度預(yù)熱至 200  230℃，模具溫度達(dá)到 210  240℃。同時(shí)，調(diào)整***螺桿轉(zhuǎn)速、牽引速度等參數(shù)，確保設(shè)備處于***工作狀態(tài)。

 

 （二）擠出成型過(guò)程

 加料與塑化：干燥后的 PPS 原料通過(guò)自動(dòng)加料裝置均勻地加入擠出機(jī)料筒。在螺桿的旋轉(zhuǎn)作用下，原料被向前輸送并逐漸受熱熔化，經(jīng)過(guò)壓縮、剪切和混合等作用，形成均勻穩(wěn)定的熔體。在這個(gè)過(guò)程中，要密切關(guān)注料筒內(nèi)的壓力變化和熔體的塑化情況，如有異常應(yīng)及時(shí)調(diào)整工藝參數(shù)。

 模具成型：塑化***的熔體通過(guò)過(guò)濾器進(jìn)入模具，模具的形狀和尺寸決定了風(fēng)管的***終形狀。在模具出口處，熔體在壓力差的作用下被擠出，形成具有一定截面形狀的管材。為了控制管材的尺寸精度和表面質(zhì)量，模具的設(shè)計(jì)和制造精度要求極高，并且要根據(jù)不同的管材規(guī)格進(jìn)行調(diào)整。例如，對(duì)于較***直徑的風(fēng)管，可能需要采用***殊的擴(kuò)口模具或分段成型工藝。

 冷卻定型：剛擠出的管材溫度較高，需要立即進(jìn)行冷卻定型，以保證其形狀和尺寸的穩(wěn)定性。常用的冷卻方法有水冷和風(fēng)冷兩種。水冷方式冷卻速度快，適用于薄壁管材，一般采用噴淋或浸浴的方式，使管材表面迅速降溫；風(fēng)冷則相對(duì)溫和，適用于厚壁管材或?qū)鋮s速度要求不高的情況，通過(guò)風(fēng)扇或鼓風(fēng)裝置吹送冷空氣，使管材均勻冷卻。冷卻過(guò)程中，要嚴(yán)格控制冷卻介質(zhì)的溫度和流速，避免因冷卻不均勻?qū)е鹿懿漠a(chǎn)生彎曲、變形等缺陷。

 

 （三）切割與后續(xù)加工

當(dāng)管材冷卻定型后，按照所需的長(zhǎng)度進(jìn)行切割。切割設(shè)備可以是圓鋸、激光切割機(jī)等，無(wú)論采用何種方式，都要保證切口平整光滑，無(wú)毛刺和裂紋。切割后的風(fēng)管可能還需要進(jìn)行一些后續(xù)加工，如打孔、連接等。打孔操作要使用合適的工具和工藝，確保孔的位置準(zhǔn)確、***小合適，并且不影響風(fēng)管的整體強(qiáng)度。連接方式主要有法蘭連接、承插連接等，根據(jù)實(shí)際安裝需求選擇合適的連接方法，并在連接部位進(jìn)行密封處理，防止漏風(fēng)。

 

 四、注塑工藝與擠壓成型工藝比較

 產(chǎn)品形狀與尺寸適應(yīng)性：注塑工藝能夠制造出形狀復(fù)雜、結(jié)構(gòu)精細(xì)的風(fēng)管部件，適合生產(chǎn)小型、異形的風(fēng)管零件，如彎頭、三通等，但對(duì)于***型、長(zhǎng)尺寸的風(fēng)管生產(chǎn)，模具成本高且生產(chǎn)效率較低。相比之下，擠壓成型工藝更擅長(zhǎng)生產(chǎn)直線型、***口徑的長(zhǎng)風(fēng)管，能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)，效率高，但在制造復(fù)雜形狀的產(chǎn)品時(shí)具有一定的局限性。

 產(chǎn)品質(zhì)量與性能差異：注塑工藝生產(chǎn)的風(fēng)管在尺寸精度和表面質(zhì)量方面表現(xiàn)較***，由于注塑過(guò)程中熔體在高壓下快速填充型腔，產(chǎn)品的密度較高，力學(xué)性能相對(duì)均勻。然而，在注塑過(guò)程中容易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，若處理不當(dāng)，可能導(dǎo)致產(chǎn)品在使用過(guò)程中出現(xiàn)開裂等問(wèn)題。擠壓成型的風(fēng)管在軸向方向上的力學(xué)性能較為一致，但由于擠出過(guò)程中熔體的壓力和流速分布相對(duì)較難***控制，可能在管材的壁厚均勻性和表面粗糙度上稍遜一籌。不過(guò)，通過(guò)***化工藝參數(shù)和改進(jìn)模具設(shè)計(jì)，這些問(wèn)題可以得到一定程度的改善。

 生產(chǎn)成本與效率對(duì)比：從生產(chǎn)成本來(lái)看，注塑工藝的設(shè)備投資相對(duì)較低，但模具費(fèi)用較高，尤其是對(duì)于高精度、復(fù)雜的模具。而且注塑生產(chǎn)過(guò)程中的廢品率相對(duì)較高，增加了原材料的消耗。擠壓成型工藝雖然設(shè)備價(jià)格較高，但可以實(shí)現(xiàn)***規(guī)模連續(xù)生產(chǎn)，單位產(chǎn)品的能耗和人工成本較低，模具的使用壽命較長(zhǎng)，綜合生產(chǎn)成本在一定程度上更具***勢(shì)。在生產(chǎn)效率方面，擠壓成型明顯***于注塑工藝，能夠滿足市場(chǎng)對(duì)***批量風(fēng)管的需求。

 

綜上所述，PPS 阻燃風(fēng)管的注塑工藝和擠壓成型工藝各有***點(diǎn)，在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品的具體需求、生產(chǎn)規(guī)模和成本預(yù)算等因素綜合考慮，合理選擇加工工藝，或者將兩種工藝結(jié)合使用，充分發(fā)揮各自的***勢(shì)，以生產(chǎn)出高質(zhì)量、高性能的 PPS 阻燃風(fēng)管產(chǎn)品，滿足不同***域的應(yīng)用需求。