滴灌带通过螺杆式挤出机挤出成型,在挤出机中通过加热、加压而使物料以流动状态连续通过口模成型。滴灌带生产设备主要为为单螺杆挤出机( 主机) 、辅机及收卷机。
一、单螺杆挤出机的基本结构
主要由传动装置、加料装置、机筒、螺杆、机头和口模等五部分组成。
1、传动装置:即带动螺杆传动的部分,通常使由电动机,减速器机构和轴承等组成,在稳定的挤出过程中,螺杆转速必须保持恒定,以防止挤出量波动,为了满足不同生产要求,螺杆应变速驱动,挤出机的传动装置一般采用无级变速。
2、加料装置:加料装置一般都采用锥形加料斗,在加料口周围设有冷却水套,用以除去高温机筒向料斗传来的热量以防止塑料在加料口升温而粘结,导致加料不匀或料流受阻。
3、机筒:是挤出机的主要部件之一,塑料的塑化和加压过程都是在其中进行,挤出时的机筒内的压力可达30—50Mpa,温度一般为150—300℃,机筒的内部设有分区加热和冷却装置。
4、螺杆:螺杆是挤出机的关键性部件,由于螺杆的转动,机筒内的塑料才发生移动,得到增压和部分的热量,螺杆的几何参数对螺杆工作性能有重大影响,螺杆的主要参数为:螺杆的直径、长径比、压缩比等,现在滴灌挤出机螺杆主要为直径40、50mm,长径比约为30: 1—40: 1。
5、机头与口模:机头是口模与机筒之间的过度部分,口模是制品截面的成型部件,它是用螺栓或其它方法固定在机头上的。机头与口模是否合理,对制品的产量和质量影响很大,尺寸是根据实践经验或流变学知识来确定的。
6、辅机:辅机主要为成型模具、牵引机及参数控制系统。其主要作用是制品成型、制品冷却、制品参数控制等。
7、收卷机:主要为制品收卷为成品,并记录米数。
二、滴灌带的挤出成型机理
塑料由料斗进入机筒后,随着螺杆的旋转被逐渐推向机头方向,在加料段物料被逐渐压实,当物料进入压缩段后,由于螺纹逐渐变浅,并且由于滤网直角流道及口模等处所产生的阻力,使物料中形成很大的压力。将物料逐渐压密实,同时在机筒外加热和内部螺杆与机筒内壁对物料的混合剪切所产生的剪切热的作用下,塑料的温度逐渐升高,大约在压缩段的三分之一处,开始达到粘流温度,越往机头挤出方向,熔融的物料量逐渐增多,而未熔融的物料量逐渐减少,大约在压缩段的结束处,全部物料熔融而转变为粘流态,但这时各点的温度还很不均匀。在经过均化段的均化作用后,螺杆将熔融后的物料定压,定量,定温的挤入机头。机头里的口模是个成型部件,物料通过机头口模形成一定截面的几何形状和尺寸,再经过成型轮上的真空成型、冷却、切割等才得到完整的制品。
三、滴灌带的挤出成型
滴灌带的挤出成型是生产中的最重要环节,关系到生产稳定和原料佩服设计因素。影响滴灌带挤出成型的因素有:
1、塑化工艺温度及模具控制温度
温度是挤出成型的重要条件之一,也是挤出成型的必要条件。物料塑化挤出时的工艺温度,如前所述,物料从加入料斗到最后挤出成型,经历了玻璃态,高弹态,粘流态三种物理状态,才得以从机头中挤出来进行后序的成型,这个过程需要大量的热能。在这一过程中,热量的来源主要有两个,一是机筒外部的加热装置提供的热量,二是物料与物料之间,物料与螺杆,机筒之间的摩擦剪切所产生的热量。温度的高低调节则是靠机筒加热控制系统来完成,如温度过高,控制系统自动启动冷却风机工作进行降温,温度偏低超出设定值时,控制系统启动加热装置工作,从而保证整个过程有一个相对稳定的温度,来保证物料的均匀速化,以满足挤出生产。滴灌带的生产,如工艺温度过低,会使制品表面粗糙,灰暗无光泽,产品的承压强度降低,反之温度过高,会使物料的流动性太大,而造成生产难以控制,制品温度过高,给后续工序的冷却成型切割产生一定的影响,所以要依据不同的原料配比,依据产品的质量要求调整挤出机的生产工艺温度。
压力轮和成型轮(成型模具) 的控制温度。滴灌带的生产线上有进、出水孔及迷宫流道,它们在成型轮经过抽真空成型的,它对滴灌带的质量影响。滴灌带的生产对压力轮与成型轮的温度都有一定的要求,如果压力轮与成型轮温度过热,容易造成滴灌带的进、出水空吸死,这样生产的滴灌带制品无法滴水,从而造成废品的产生。在生产中随时去掌握压力轮及成型轮的温度,通过增大或减小冷却水的流量来控制两轮温度,生产合格的产品。
2、原料对成型的影响。滴灌带产品的原料是几种不同种类的聚乙烯原料按一定比例配合而制成的,即共混改性。共混改性是指两种或两种以上的聚合物通过物理或化学方法共同混合而形成均匀连续的固体高分子材料,以满足某些特殊性能的需要。滴灌带所用原料共混改性的目的——既使产品抗拉强度、承压能力、耐环境应力开裂性、耐热性等一些性能更好,产品质量更优。塑料成型前为满足制品成型工艺和使用性能的要求,须选用合适的树脂及一定功能的助剂,进行配方的设计,并配制成成型用物料。塑料配方设计对塑料成型的难易、制品的使用性能以及产品的成本等有很大影响。软硬程度不同、透明度和透光性不同,耐热程度不同的塑料制品,要求设计出不同的塑料配方。在成型方面,同一种制品由于成型工艺不同,所要求的配方也不十分相同。
3、成型轮(即成型模具)对成型的影响。滴灌带的成型是在成型轮上完成的,当经机头口模挤出吹塑形成所需要的管泡,经压力轮和成型轮的压合后,就得到了两根相对应的滴灌带,在压合的同时,也就是在压力轮和成型轮相接触的点上,成型就连续不断的开始了。成型轮就是一个预先加工好进出水孔及流道形状的一个非常复杂的模具,它的内部还有真空系统和冷却系统,由真空泵抽真空,在特定的扇面处产生负压,当成型轮带着管泡转到这一位置时,由于负压的原因,还很热的管泡被吸附在成型轮上,这时紧贴在成型轮上的热的管泡又被吸出迷宫流道及进、出水孔,此时由于成型轮冷却系统的作用,它又被迅速冷却定型,并随即被切割成两根带子,由此连续不断的生产出了滴灌带。