浅谈PVC-U管材的生产工艺控制

摘要：PVC-U管材以其优异的性能，在多个行业得到广泛应用。其生产过程包括配方设计、混料与捏合、挤出、冷却定型及牵引、扩口等关键环节。科学合理的配方是保证产品质量的基础，而各工序的精细控制则是提高生产效率的关键。此外，规范的开停机操作也不容忽视。本文综合分析了影响PVC-U管材质量的各项因素，并提出相应的工艺控制策略，以期为塑料管材行业提供有益参考。

关键词：PVC-U管材；生产工艺；控制

引言：塑料管材以其轻质高强、耐腐蚀、施工便捷等特点，在现代社会得到越来越广泛的应用。PVC-U管材是最常见的塑料管材品种之一，市场需求量巨大。然而，PVC-U管材的性能和质量容易受到原料配比、生产工艺等多种因素的影响。部分厂家受利益驱使，在原料选用和工艺控制上偷工减料，导致产品质量难以保证，给下游用户带来隐患。因此，亟需加强PVC-U管材生产全流程的过程控制，建立科学规范的质量管理体系。

1 生产配方的设计

一个优秀的配方需要根据产品的应用领域、使用环境、性能要求等因素，来甄选原料、助剂的种类和用量。PVC树脂是PVC-U管材的主要成分，其聚合度、粒度分布等指标直接影响着制品的性能。聚氯乙烯的聚合度一般在600～1500之间，在保证强度的同时兼顾加工性能^[1]。选用的树脂粒度分布要均匀，过大或过小都会带来不利影响。此外，增塑剂、稳定剂、润滑剂、填充料等助剂的科学选用与搭配，可以显著改善PVC-U管材的柔韧性、耐候性、阻燃性、加工流变性等性能。在制定配方时，既要考虑各组分的相容性，防止析出和迁移，又要兼顾配方的经济性，降低生产成本。通过正交试验等手段优化配方组成，可在保证性能的同时，最大限度地节约原料。

2 工艺控制

2.1 混料与捏合

PVC粉料和助剂的混合均匀度，关系到PVC-U管材产品的质量稳定性。在混料之前，首先要对各种原辅料进行预处理。PVC粉料通常需要经过干燥，使其含水率控制在0.1%以下，以免水分在加工过程中引起分解或起泡^[2]。液体助剂可根据需要进行预热，使其粘度降低，便于与PVC粉料混合。计量时要准确无误，可采用自动配料系统避免人为误差。混合设备的选型要考虑到各组分的比例和物性，高速混料机适用于粉料之间的混合，而捏合机更适合粉料与液体的混合。混合时间既不能过短，导致分散不均匀，也不能过长，导致PVC受热降解。

2.2 挤出工艺的控制

挤出成型是PVC-U管材生产的核心环节，挤出工艺参数的优化控制对于提高产品质量至关重要。首先要根据管材的规格尺寸，选择合适的挤出机和模具。挤出机的螺杆直径、长径比、压缩比等参数，要与PVC的熔体特性相匹配。而模具的结构设计，如模唇间隙、压降分布等，则直接决定了管材的尺寸精度和表面质量。在挤出过程中，温度是最关键的工艺参数。PVC的加工温度窗口较窄，通常在180～200℃之间^[3]。温度过低会导致熔体粘度过大，而温度过高则会引起PVC的分解。因此，要严格控制各段加热区的温度，确保物料充分熔融的同时尽量缩短停留时间。此外，挤出压力、螺杆转速等参数也需要精确调控，过高的压力会导致熔体应力累积，而转速过快则会引起输出量波动。

2.3 冷却定型及牵引的控制

挤出成型后的PVC-U管材，需经过冷却定型和牵引，才能获得所需的尺寸性能。冷却过程的目的，是使管材外表面迅速降温，形成一层坚实的“皮”以固定管材形状，而内部则需要缓慢冷却，以减少应力集中和缩孔现象。因此，冷却介质的温度和流量要严格控制，既要保证足够的冷却能力，又要避免温度梯度过大引起的热应力。定型时要确保真空度稳定，牵引速度与挤出速度同步，防止管材变形。定径环和真空箱的规格尺寸要与管材型号相匹配，过松会导致管材外径偏大，而过紧则会使管材内应力增大。冷却定型及牵引的过程控制，不仅关系到管材的外观性能，更影响着管材的使用寿命。

2.4 扩口工艺的控制

扩口是塑料管材的一种常见连接方式，通过热熔胀管口，可方便地与管件连接。扩口操作不当，容易导致胀口不均匀、裂口、畸变等缺陷，严重影响管路的连接质量和密封性能。因此，扩口工艺的过程控制至关重要。首先要根据管材的材质和壁厚，选择合适的扩口温度。PVC-U管材的推荐扩口温度通常在150～160℃之间。温度过低会导致胀口不足或开裂，温度过高又会引起材料的分解或碳化。扩口时间的控制也很关键，时间过短，胀口不完全，容易产生应力集中，而时间过长，则会使翘曲变形，甚至引起材料性能的劣化。因此，要严格控制加热时间和冷却时间，既要保证管口充分软化，又要防止过度受热。 此外，扩口量的大小也直接影响连接质量，扩口量过小，会增大装配阻力，而过大则容易导致胀口处壁厚减薄，降低强度。

3 开停机注意事项

塑料管材挤出生产是一个连续化的过程，频繁的开停机不仅会降低生产效率，更容易引发各种质量问题。只有规范开停机操作，才能确保生产顺畅和产品质量稳定。在开机前，首先要对挤出系统进行全面检查，确认各部件运行正常，安全保护装置灵敏有效。原料的预处理也不容忽视，要确保PVC粉料充分干燥，助剂配比准确无误。开机时要根据工艺要求，合理设定温度、压力、速度等参数，并在设备空转稳定后再开始投料。上料时要控制好投料速度，防止飞扬和堵塞。在正式生产前，应对管材样品进行检验，确认各项指标合格后再大批量生产。停机时同样要遵循规范的操作流程。通常需要先降低螺杆转速，减少物料的输送量，然后依次关闭加热和冷却装置，最后再停止螺杆转动。停机过程要尽量缩短物料在机筒内的停留时间，必要时可在螺杆中掺入高熔指的聚乙烯，降低螺杆转动阻力。停机后要及时清理螺杆和机筒内的残留物料，避免高温分解产生积碳，影响下次开机品质。同时还要注意设备的维护与保养，及时更换易损件，确保整个系统的良好运转。

4结论

综上所述，PVC-U管材生产涉及配方设计、混料与捏合、挤出成型、冷却定型及牵引、扩口等多个关键环节，每个环节的工艺参数都对产品质量有着重要影响。只有根据产品的性能要求，优化原料配方，严格控制混料均匀度、挤出温度和压力、冷却定型速度与真空度、扩口温度和时间等关键因素，并遵守规范的开停机操作流程，才能最大限度地提高PVC-U管材产品的品质稳定性和生产效率。展望未来，随着原料改性、工艺优化、智能制造等新技术的不断发展和应用，PVC-U管材的生产工艺必将更加精细化、自动化、绿色化，以满足市场对高品质塑料管材日益增长的需求。

参考文献：

[1]张王康. PVC-U管材共用挤出机头优化研究[D]. 盐城工学院， 2023.

[2]王伟. PVC-U管材生产工艺与质量问题思考 [J]. 当代化工研究， 2020， （24）： 124-125.

[3]钟县楼. PVC-U管材生产工艺与质量提升探究 [J]. 低碳世界， 2019， 9 （06）： 324-325.