聚乙烯拉丝机组设备技术分析

张慕来

（连云港耐特网具有限公司，江苏 连云港 222000）

随着我国经济的高速发展，塑料制品在国民经济中发挥着重要作用，已成为工业、农业、渔牧业、国防建设、文教卫生和人们日常生活中不可缺少的制品，已被广泛用于各行各业，而且用量非常之大。同时，聚乙烯丝制品的应用领域也不断扩展和不断被创新。因此，本文将从生产聚乙烯丝设备的工作原理、生产工艺、设备机组配置等方面进行分析浅谈。

1 工作原理

聚乙烯丝是经过加热后挤出，并经过拉伸后得到的具有较高强度特点的线形聚合物。然后经进一步加工，成为人们所必需的产品，如：织网、制绳等材料。

聚乙烯颗粒原料在溶化过程中，随温度的提高，出现塑性流动，成为粘流态。粘流态的聚合物经螺杆的推进作用，以一定的压力从喷丝板流出。根据聚合物的种类和单丝要求的性能，挤出温度正常在160℃～310℃之间调整，拉伸温度在98℃～100℃之间调整，这样才能保证单丝有良好的物理性能和稳定性。

2 生产工艺

在此，以一次拉伸生产工艺流程为例,阐述聚乙烯的生产工艺。

2.1 原料选择

通常在生产时，生产的主要原料成分是高密度聚乙烯5000S，在此基础上可按一定比例添加其它的聚合物，使单丝的性能有所改变，满足产品不同的需要。

2.2 工艺流程

将配比好的原料由真空上料机输送到储料斗中，进入挤出机中被加热塑化成熔融状态，流经机头，从喷丝板喷出，然后进入冷却水箱冷却，再进入第一道牵伸机，而后进入恒温牵伸热水槽中，按一定倍数的拉伸,然后进入第二位牵伸机，最后卷绕在收丝的管芯上。一次拉伸生产工艺流程，如图1所示。

图1 一次拉伸生产工艺流程图

2.3 工艺条件

聚乙烯单丝的工艺条件包括：挤出温度、挤出速度、冷却温度、热牵伸温度、牵伸倍数、卷绕等。对于重要的参数，应根据不同的原料具体设定不同的工艺参数。

2.4 拉伸

拉伸是为了提高单丝强度，降低延伸率。从喷丝板孔挤出的单丝，在温度较低（常温）时，也可以进行拉伸，但拉伸倍率应较小，否则易断丝。单丝的拉伸强度随着拉伸倍率的增加而提高。但拉伸倍率增加到一定程度以后，其拉伸强度不再随之而增加。有的单丝甚至会有所下降，具体情况根据原料在生产时作不同的调整。对于不同的原料，拉伸倍数的高低又受拉伸温度的影响，如强行提高拉伸倍率，单丝断头会大量增加，造成无法操作。

3 设备生产线配置情况（以一次牵伸聚乙烯拉丝机组为例）

在此，以一次牵伸聚乙烯拉丝机组为例，叙述设备生产线的配置情况。

3.1 挤出机

对于生产单丝标准的挤出机是单螺杆挤出机，主要是由于其使用寿命长、投资少，且有最大的运行灵活性，从而得到广泛的应用。单螺杆挤出机由四部分组成：高聚合物熔融装置(螺杆、料筒和模头组成)、加热和冷却系统、传动系统及电器控制系统。挤出机的生产能力及其性能都与螺杆的几何形状和结构有关。其电加热控制温度可在生产前设定，不同原料所需的工艺温度不同。挤出温度控制范围在：160℃～310℃间。

（1）螺杆

为保证供料速度均匀，可适当加长螺杆，降低螺槽深度，减少料筒与螺杆的间隙，采用小口径机头和适当降低挤出温度，从而实现稳定挤出。螺杆加热区不同，对拉丝温度要求变化的影响各不相同。在整个拉丝挤出过程中，要能够根据螺杆各处的温度情况，使得拉丝温度达到工艺要求，根据对不同点的监测，确保整个螺杆的温度控制在工艺设定的范围之内。

（2）模头组件

塑料熔体由螺杆挤压，然后经过滤网而进入模头流道。模头流道的收缩角一般为30°，分流器扩张角通常取30°～80°。将流道设计成细瘦颈形，对物料形成一定阻力，然后把物料均匀地通过分流锥输送到喷丝板。在喷丝孔孔数一定的前提下，适当增大喷丝孔孔径，可使产量提高，但孔径不能太大，挤出料要在挤出机挤出量范围以内，否则会出现求大于供的现象，最终导致断丝现象。

（3）冷却水箱与喷丝板高度

聚乙烯单丝挤出时从模头的喷丝板孔出来的单丝温度比较高，为防止单丝间相互粘连，必须使其迅速冷却定型。喷丝板离冷却水箱中水表面的距离短一些较好，一般在1.5～4.0 cm以内，如距离太大，则单丝在高温下易氧化，对单丝性能有影响。同时应保证单丝在水箱内通过冷却长度在1 m以上。

3.2 牵伸机

第二道的牵伸速度与第一道牵伸速度之比为牵伸比。而牵伸是为了提高丝的强度，减低伸长率。每个牵伸机的所有牵伸筒是靠齿轮同步运转。第一道和第二道牵伸机的牵伸筒上都有橡胶压辊将单丝压紧，根据第一道和第二道牵伸的速度差使单丝沿轴向拉伸，使分子取向一致，达到提高单丝的强度目的。

对于5 000S聚乙烯原料，牵伸倍率正常在8～11之间，生产出来的丝的各项指标都在比较合适的范围之中。

3.3 热水机（拉伸槽）

为得到单丝特定的性质和稳定性，单丝必须在水温98℃～100℃的热水槽中进行拉伸。其由温度控制器控制加热元件的工作来达到水温的控制，以得到一个恒定的热水温度。为保证稳定品质，减少单丝携带的水分和温度的稳定是非常重要的。热水的控制温度范围：98℃～100℃。水温的变化对单丝颜色有很大的影响，会出现色差严重现象。

3.4 收卷机组

收卷系统主要有收丝管芯、收卷轴、力矩电机、液压系统、收卷成橄榄形状的横动控制系统、废丝收卷系统等组成。力矩电机的控制与液压系统的往复机构控制的配合，实现单丝的收卷工作。单丝被收卷到每个收丝管芯上时，调换横动控制上不同的齿轮，可以将单丝收卷成不同的橄榄型状。力矩电机的张力是通过调压控制器来控制其张力的大小，并保证收卷速度的恒定。

4 结束语

经检验，通过拉丝机生产出来的聚乙烯丝符合标准，同时，人们还可以根据塑料的不同性质，人们可以将其生产出不同的产品来，以满足不同的需求。我们相信只要进一步提高制品各种性能、降低制造成本，必能开拓单丝设备更加广阔的领域。

[1]成大先，王德夫，姬奎生，等.机械设计手册[M].北京：化学工业出版社，1969.

[2]申开智，叶淑静，倪世俊，等.塑料成型模具[M].北京：中国轻工业出版社，1982.

[3]张知先.塑料标准手册[M].浙江：科学技术出版社，1982.