FEP管在擠出過程中,因材料熔融流動性敏感、工藝參數波動等原因,易出現壁厚不均、橢圓度超標、尺寸偏差等問題。要避免擠出偏差,需從原料控制、設備精度、工藝參數、模具設計等多環節協同優化,具體方法如下:
一、嚴格控制原料質量與預處理
FEP的熔融流動性(受熔融指數MI影響)和純度直接影響擠出穩定性,是避免偏差的基礎:
保證原料純度與一致性:
選用高純度FEP樹脂(雜質含量<50ppm),避免混入金屬顆粒、粉塵或其他聚合物雜質——雜質會導致擠出時局部流動受阻,形成壁厚突變或凹陷。
同一批次原料的MI波動需控制在±0.5g/10min內(測試標準:372℃/5kg),MI差異過大會導致熔融流動性不穩定,引發管材尺寸波動(如MI偏高時,物料易過度流動導致壁厚偏?。?。
原料干燥處理:
FEP吸濕性較低,但儲存過程中可能吸附少量水分,擠出前需在80~100℃下干燥2~4小時,避免水分在高溫熔融時蒸發形成氣泡,間接導致壁厚不均。
二、優化擠出設備精度與穩定性
設備的機械精度和運行穩定性是控制偏差的核心,重點關注以下部件:
螺桿與機筒的匹配性:
螺桿需采用耐腐蝕合金(如哈氏合金),并保證表面光潔度(Ra≤0.8μm),避免物料黏附導致局部滯留、降解,引發流動不均。
定期檢查螺桿與機筒的間隙(正常范圍0.1~0.3mm,根據管材直徑調整),間隙過大易導致物料“回流”,擠出量波動;間隙過小則可能因摩擦過熱導致局部溫度過高,破壞FEP流動性。
傳動系統穩定性:
螺桿轉速需通過變頻電機控制,轉速波動≤±1rpm(尤其低速擠出時),避免因轉速忽快忽慢導致擠出量不穩定(如轉速驟升會使瞬時出料量增加,導致管材局部變厚)。
檢查減速箱、聯軸器等部件,確保無異響或松動,防止因機械振動引發螺桿徑向跳動,導致物料擠出偏心。
加熱系統均勻性:
料筒分段加熱(通常3~5段),每段溫度偏差需控制在±2℃內,避免局部過熱或溫度不足:
進料段溫度過低(<260℃)會導致FEP熔融不充分,形成“固體顆粒”阻塞流道,引發局部出料減少;
均化段溫度過高(>320℃)會導致FEP降解,流動性驟增,形成局部薄點。
三、設計與調試模具系統
模具是決定管材形狀和尺寸的關鍵,需通過結構優化保證物料均勻分布:
模具同心度校準:
模芯(內模)與模套(外模)的同心度偏差需≤0.02mm,否則會導致物料在環形流道內分布不均(一側間隙大、一側小),直接引發壁厚偏差(如偏心)。
安裝模具時,通過百分表檢測模芯與模套的徑向跳動,調整定位螺栓或墊片,確保兩者軸線重合。
流道結構優化:
模具流道需采用“漸變式擴張”設計,避免直角或突然變徑結構——直角流道會導致物料流動時形成渦流,局部滯留后因過熱產生流動性差異,引發壁厚波動。
流道表面需拋光至Ra≤0.4μm,減少物料流動阻力,確保沿圓周方向流速一致。
口模間隙與定型匹配:
口模間隙需根據管材壁厚和收縮率計算(FEP冷卻收縮率約3~5%),例如目標壁厚1mm的管材,口模間隙可設為1.05~1.1mm,避免因收縮不均導致尺寸偏差。
口模出口與定徑套入口的距離需控制在5~10mm(根據管材直徑調整),距離過遠會導致熔融管材在進入定徑前因自重下垂,形成橢圓度偏差。
四、優化擠出工藝參數協同性
FEP擠出是“溫度-轉速-牽引-冷卻”多參數協同的過程,需通過匹配減少偏差:
溫度與轉速的匹配:
螺桿轉速與料筒溫度需聯動調整:低速擠出時(如<10rpm),需降低均化段溫度(避免物料滯留過熱);高速擠出時(如>30rpm),需提高溫度(保證物料充分熔融,減少流動阻力)。
牽引速度與擠出量的同步:
牽引速度需與螺桿擠出量嚴格匹配(牽引速度=擠出量/管材橫截面積),偏差需控制在±0.5%內:
牽引過快會導致管材被拉伸變薄,甚至出現“竹節狀”波動;
牽引過慢會導致物料堆積,管材變厚或橢圓。
建議采用“閉環控制”系統(如激光測徑儀實時反饋尺寸,自動調整牽引速度),動態修正偏差。
冷卻系統的均勻性:
采用“分段冷卻”設計:一段(靠近口模)用30~40℃溫水快速定型,避免管材變形;后續用20~25℃冷水緩慢降溫,減少內應力(內應力過大會導致管材冷卻后收縮不均,出現尺寸偏差)。
冷卻水槽內的水流需沿管材圓周均勻分布(如采用環形噴淋或同心水套),避免單側冷卻過快導致管材向冷側彎曲(橢圓度超標)。
五、環境與操作規范控制
環境穩定性:
車間溫度控制在20~25℃(波動≤±2℃),避免環境溫度驟變導致模具或冷卻系統溫度波動;相對濕度<60%,減少水汽對原料或設備的影響。
操作標準化:
開機前需對模具、螺桿進行預熱(按“階梯升溫”程序,避免局部溫差過大),預熱時間≥30分鐘(根據設備大小調整)。
換料或停機時,需用清潔料(如純FEP)清洗流道,避免殘留物料降解后污染新料,引發流動不均。
總結
FEP管擠出偏差的控制核心是“均勻流動、穩定定型”,需通過原料純度保障、設備精度校準、模具結構優化、工藝參數協同(溫度-轉速-牽引-冷卻)、環境與操作規范等多維度聯動,終實現管材尺寸(壁厚、橢圓度、直徑)偏差控制在行業標準范圍內(如壁厚偏差≤±5%,橢圓度≤3%)。對于高精度場景(如半導體行業),需進一步提升控制精度(偏差≤±2%),并通過在線監測系統實時反饋調整,確保穩定性。