胶管芯棒-胶管用增强聚丙烯芯棒生产工艺研究

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前言

1/1芯棒在高压胶管生产过程中是作为重复利用的模具来使用的，属于控制胶管内径的精细工艺器具，其外径精度直接影响到胶管内径精度其使用寿命影响胶管的生产成本

目前国内高压胶管生产流程上使用的pp软芯中间都有一个直径1-2mm大小的中心孔，其外径公差一般在±0.2mm。这种带中心孔的芯棒在经过高压胶管的高温硫化工序(150℃*90min)后容易出现弯曲变形轴向收缩、径向膨胀等问题而导致报废，增加生产成本。而且由于其外径精度不高，导致芯棒吹出工序的液压系统负荷大、设备磨损严重的问题而且脱芯难的问题也限制了胶管的单根长度

针对以上问题研发一种新型的pp软芯棒是具有抗拉抗弯的金属材料增强骨架的 pp 软芯棒，可以按需随时生产所需长度和外径尺寸的软芯又可以将弯曲或变形或断裂的短芯子粉碎回收，重新加工成新软芯降低成本损耗

实验部分1 主要原材料

1.1PP 材料改性

PP 材料改性主要包括两个方面:提高材料的热稳定性，能承受包塑瞬间和整型器产生的高温以及降低pp材料的脆性

为有助于PP材料热性能稳定，能承受包塑瞬间和整形器产生的高温需要在朔料配方中加入热稳定剂可适当抑制PP材料因外界高温所引起的破坏作用。选择防氧能力强的抗氧剂，兼用相对高分子质量和挥发度低的酚类和硫撑二丙烯酸酯类，两者浓度约为 0.01~0.05%，通过实验找出   浓度配比

为降低塑料的软化温度范围，提高其加工性、柔韧性，可加入相应低挥发性或挥发性可忽略的增朔剂。采用邻本二甲酸二辛脂(DOP)，对 PP 的相容性好、增朔效率高、挥发度低、化学稳定性高、对光热稳定性好且无色、无臭、、不燃、吸水量低等优点，其相容性好，能符合大多数制品要求，光执稳定性好、挥发性小、耐低温

1.2骨架材料选择 

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考虑到骨架材料成本以及拉伸强度、回收利用等因素，将两种方案分别进行了试验对比:(1)采用钢丝帘线作为芯棒增强层，在原始缠绕钢丝股外再增加一股钢丝绕线，从而提高骨架材料的强度以及耐抽出性能。(2)采用 PP绳作为芯棒增强层。经过试验对比，两个方案具有以下特点:(1)PP绳材料与PP软芯同为PP材料，收缩率相同。经过若干次使用后不易变形，且在后期回收利用的过程中可省去抽出环节，直接粉碎回收;(2)PP绳价格低廉，可大大降低 PP软芯生产成本;(3钢丝帘线强度大，与 PP 材料包覆良好，适合小规格 pp 芯棒。兼用以上两种方案，68及以下规格使用钢丝帘线，610及以上规格使用PP绳

2要设备和工

2.1骨架材料进机头前增加预热装置

PP材料遇高温熔融、低温固化，钢丝帘线若以常温进机头接触熔副态PP.会引起少量PP塑料遇冷固化，直接影响塑料与骨架材料的粘着力。在挤出工序上增加预热装詈，调整预热装詈与机头在同一水平线，通过电加温，使骨架材料在通过预热装置时提高其表面温度，避免挤出塑料接触到常温骨架材料后瞬间固化，影响粘着力

2.2改造挤出半成品冷却设备冷水槽，增加了挤出材料对骨架材料的包覆力。

在芯棒进入冷却水槽的地方增设辅助工装，防止芯棒弯曲变形。工装在使用过程中整体浸没在冷却水中，使用前先选择与芯棒适应的口型安装，一般口径大于芯棒外径约5~8mm，芯棒挤出后进人冷却水槽，通过该工装可保持平行移动冷却，避免向下倾斜、弯曲

2.3PP 芯棒表面干燥工装的研究

PP芯棒经过冷却水槽冷却定型后，表面附带有少量水渍，若不进行干燥处理，在整形环节时经过加热环形刀具，时间长了易使高精度刀具产生锈斑影响其精度。设计一种干燥装詈，利用环形压缩空气集中喷向

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PP芯棒，来达到水渍迅速滴落并干燥的目的

1/1 芯棒整形 后的半成品 PP 软芯冷却定型，然后通过专用整形设备对其进 

行拉刮整型。专用整型设备的环形刀具根据软芯的外径尺寸相应更换，刀具内径小于待整型软芯外径0.2mm-0.3mm。通过加热装置使环形刀具的温度上升到350-450℃，待整型PP棒经过高温锋利的环形刀拉刮整形后，外径均匀，表面光滑，公差±0.05mm

2.5焊接设备的研发

通过对局部断裂或受损较轻pp软芯的焊接，实现胶管的连续大长度生产。通过反复试验找到焊接  温度，然后利用整型工装工具对焊接后的软芯进行修整。焊接后目视检验:在焊接前、中、后目视使其不可产生焊接突缘不平整、太大或太小、两管不在同一轴线上、焊接突缘表面有光泽(代表过热且产生过大之冷却应力)等情形

26PP软芯回收利用的工艺工装设计研发

PP在一定的温度条件下能软化或熔融成任意形状，冷却后形状不变:这种状态可多次反复而始终具有可塑性，且这种反复只是一种物理变化。称这种塑料为热塑性塑料。PP软芯在经过多次使用后若因扭曲变形、膨胀收缩、折断或其他原因而不能使用，可进行粉碎造粒后再作为原材料重新使用。尺寸方面，以生产外径为8mm 的 PP 软芯为例，如果生产芯棒外径超出标准值0.5mm以内，即小干8.5mm，可通过芯棒整形设备对芯棒进行拉刮整形，达到标准外径。如果产品外径超过标准值0.5mm 以上即大于8.5mm，可作为骨架材料再包覆PP材料以达到更大规格的标准值要求，比如10mm、12.5mm等

3 试样制备

初次试验时使用钢丝绳芯，只在整形设备后加一台牵引机，整形套温度设定为380℃左右，因在整形过程中阻力大，影响 PP塑料挤出机挤出稳定性，在整形前芯子外径不均匀，给后面的整形造成很大的困难，整形后的芯子外表面有波纹，所有规格芯子使用两次后均有变形、波纹度明显。芯子外径增大0.1~0.2mm，不好脱芯

为使朔料挤出过程保持连续性，在整形设备前加装了一台牵引，将整形温度设定为400℃左右，经反复试验不断总结，确定将整形前 PP 芯子外径比整形口型外径大0.6-0.8mm 左右，整形后芯子外表面较光滑，但使用两次以上波纹度增大，PP芯子外径增大0.1~0.2mm，影响脱芯。严重时影响管体

经分析认为由于所用的钢丝绳与PP的收缩率不一样导致在硫化过程中产生变形。为解决此问题提出了两种方案:、加大钢丝绳与PP芯内孔的间隙，使钢丝绳在发生伸缩时有足够的空间:第二故选取收缩率和 PP 塑料相同的 PP 绳取代钢丝绳。方案实施后生产的芯子在使用过程中未发现变形，外径增大0.1~0.2mm，易于脱芯。选取 PP 绳时要求其外表面要平滑不能有绳头，否则影响芯子外径的均匀度。整形刀要控制好不能太深以免划伤芯子。冷却时要保证芯子全部人水，否则会因冷却不均匀而失圆

结果与讨论

试验出来的产品 PP 芯棒外观优良、尺寸 、稳定性好、易操作。 PP 塑料配方合理，性能稳定，设计并调试出符合标准及我生产条件的生产工艺,且改进了塑料挤出机机头,解决了PP芯棒材料挤出不均匀等问题同时还开发了PP料回收再利用的工艺，降低了生产成本

参考文献

1、黄锐，曾邦禄，塑料成型工艺学，北京:中国轻工业出版社，2005.8

2、杜小清，陶筱梅，纳米SiO2填充改性聚丙烯的研究，广东化工，1007-18652013，vol.040，no.019，p.28-31

3、佟大威.聚丙烯工艺技术进展研究.中国化工贸易.2013，vol.005，no.006， p.216-216

作者简介:钟艳玲(1985-)，女，助理工程师，从事橡胶工艺与配方工作

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