3.4　塑料管件

管件是管路中的重要組成部分，也是必不可少的部分。它起到管件與管材的連接、控制或關閉管內流動介質及分配或改變管內輸送物的流量和方向的作用。當然，在塑料管線中所應用的管件應該是用塑料材料制作的。塑料管件的結構設計及加工質量直接影響到整個管線的質量。管路中經常出現的泄漏、堵塞等現象往往是由于管件的結構不合理或管件的制作質量較差而造成的。隨著塑料管道的普遍應用及新興塑料材料的不斷出現，塑料管件的結構設計及加工工藝已越來越受到重視。

根據熱塑性塑料的特點，普遍采用模塑成型來加工生產中、小口徑的管件。由于設備的限制等原因，大口徑管件還是由手工來制作。本節著重討論塑料管件的注塑成型加工工藝。

在塑料成型加工中注塑成型是主要的加工方法之一，也是最早能將塑料材料制作成有一定形狀的制品的加工方式。塑料加工技術的發展包含了注塑成型加工技術的發展。

在擠出成型加工中擠出機是主要設備，而在注塑成型加工中注塑機為主要設備。與擠出機一樣，注塑機也有料筒和螺桿。這兩種加工方式的不同為擠出生產是連續的，而注塑生產是間歇性的。它們的共同點是塑料原料都必須經過“塑化”這一過程。注塑成型加工中聚合物的塑化過程也是在注塑機的料筒中完成的。因此在注塑成型加工中“塑化”技術仍是加工技術的關鍵。注塑機的螺桿和料筒的原理和作用也與擠出機相似：塑料在螺桿和料筒中需經歷“態”的變化，所以在螺桿上仍然劃分了加料段、塑化段和均化段三個區段。在料筒外表安裝了加熱圈，塑料在料筒內依靠加熱圈所提供的熱量和通過螺桿與料筒的相對運動所產生對物料的擠壓力、摩擦力和剪切力的作用而產生的熱量，再由物料分子間的運動將熱量傳遞，使物料達到熔融塑化狀態。注塑機的螺桿或柱塞對熔融塑化后物料施以強大的壓力，使物料通過噴嘴注入閉合模具的流道和澆口直至充滿整個型腔。

不同的塑料原料具有不同的加工性能。因此各種不同的原料的加工條件都不一樣，甚至差別很大。因而對注塑機的螺桿結構及其相應功能的需求也不一樣。隨著塑料工業的不斷發展，注塑機械的品種和性能有了很大的創新和提高。塑化能力和塑化質量正在不斷提高，注射速度也有較大的提高，注射壓力已提高到超高壓水平，使注塑制品的成型收縮率大大降低。電腦自動化控制的應用不僅避免了操作錯誤的發生，同時可在生產現場及時和準確地修改工藝參數，使產品質量趨于完美。專用型注塑機的發展使一些具有特殊性能的熱塑性塑料制品得以發展。

國產注塑機的制造從無到有，發展很快，尤其是在其性能上的提高更是迅速。但與歐洲一些先進的注塑設備相比仍有一定的差距。特別是在大型和特大型注塑機的制造方面還屬空白。對中小型注塑機而言，國內產品的成型精密度還有待提高，控制系統中的溫度、壓力及時間等傳感器及其相應的儀表誤差較大，油路中的關鍵部件及控制系統都存在一定的缺陷，漏油現象比較普遍。尤其是背壓的控制經常發生故障。隨著塑料工業的發展，許多新穎的高性能材料不斷出現，注塑機螺桿和料筒的結構對某些塑料的加工還不完全適合。如氯化聚氯乙烯（CPVC）材料，其流動性較差，黏性大，且有一定的吸濕性，而通用螺桿的結構對這類材料的塑化和排氣不夠理想，因而易造成物料的分解或產品性能下降的現象。PPR材料的注塑加工難度雖然不大，但用通用注塑機所加工的管件分子取向明顯，成型時產生的內應力較大，使PPR注塑管件的性能比PPR材料的性能有較大的下降。

3.4.1　PVC、CPVC管件的加工條件

（1）設備　PVC與CPVC管件的主要生產設備是注塑機。通常采用通用注塑機并將螺桿配成PVC擠出螺桿。圖3-25為國產海天HTF630注塑機外形圖。

不同型號的注塑機的注射量不同，因此可根據管件的尺寸及生產量的大小選用不同型號的注塑機。表3-22為部分型號的注塑機的注射量。

表3-22中，機型即注塑機的合模力。例如，機型為150的注塑機的合模力為150kN。理論注射量以密度為1.05g/cm3的聚苯乙烯（PS）作為參照量。不同材料的塑料，因密度不一樣，注射量也會有所不同。最大PVC注射量是經驗值。另外，用配方不同，物料流動性就不同，因而注射量也會有所不同。正常生產時的注射量通常以PS的理論注射量的60％～70％進行核算。PVC的注射量可以在PS注射量的基礎上乘以經驗系數1.3。過去曾以注射量作為注塑機型號的標志，但它很不明確，而注射容積的參數比注射量的參數更明確。

由于注塑過程是一個復雜的過程，因此注射壓力、注射速率、塑化能力、移模行程、拉桿內間距、理論注射容積、理論注射量、合模力等均是注塑機的主要參數。合模力與注射壓力及注射量有一定的匹配關系，因而它也成為注射機的型號標志。

生產CPVC管件對注塑機的要求較高，由于CPVC材料有較大的吸濕性，且加工難度也較大，因此，要求注塑機采用排氣式螺桿，塑化能力能達到A級，具有三級注射、三級保壓、背壓可調節控制系統，并且由電腦程序控制，并設有按鈕和顯示屏，操作時可按動按鈕設置工藝參數，并在屏幕中顯示。這種電腦控制系統尤其適合工藝參數范圍較窄的材料的成型加工。

無論是PVC物料還是CPVC物料，受熱后易分解，其分解后產生的物質容易腐蝕加工設備，所以，設備在停止工作前需用ABS樹脂將PVC或CPVC物料排出料筒，以保證設備的良好性能。

此外，與擠出加工一樣，必須要有混料設備。混料設備的合適與否，會影響混料效果，并最終影響產品質量。混料設備的選擇可參考PVC擠出加工設備。

（2）模具　塑料管件的成型是通過塑料注塑模具完成的。注塑模具的設計和制造質量能直接影響塑料管件的質量。因此，合理的模具結構和良好的制造質量是生產塑料管件的又一重要加工條件。在模具設計中應重視以下幾個方面。

①噴嘴的構型　熔融的PVC物料通過噴嘴進入模具的流道內，它在預塑、注射、保壓等注塑過程中起著非常重要的作用。噴嘴的結構形式應根據物料的黏性和流動狀態來決定。考慮到PVC是一種易分解、黏性大且流動性差的材料，所以采用直通式噴嘴形式較為合理。圖3-26為PVC-U排水管件用噴嘴形式示意圖。

不同幾何形狀及壁厚的塑料管件，直通噴嘴的出料孔的孔徑和平直段的長度是不一樣的。另外，出料孔的孔徑應與模具流道入口處的孔徑相匹配。PVC-U噴嘴的出料段宜短不宜長，孔徑宜大不宜小，錐孔宜長不宜短。合理的噴嘴結構是管件質量的關鍵。否則，即使配方再好，管件質量也可能不理想。

②流道　模具中的流道是PVC熔融物料進入模具型腔的流動通道。流道有主流道和分流道。從噴嘴射出的PVC熔融料首先注入主流道。主流道的幾何形狀、尺寸大小及表面光潔度等直接影注射的全過程。對PVC這類流動性差的熱敏性塑料，主流道應設計為圓錐形，錐度為8°～10°，其截面積宜大不宜小。對于較大口徑管件的模具，其主流道的截面積應相應增加。主流道設在澆口套內，其目的是可以使用更優質的材料，提高熱處理質量和加工精度，便于裝拆和更換。主流道結構不合理會使成型后的管件表面產生紅紋、黃紋及氣泡等不正常現象。

分流道是PVC熔融物料由主流道進入澆口的通道。用于注塑PVC管件的分流道的截面形狀宜采用圓形，以減少壓力損失和料流阻力。但是圓形斷面的分流道的加工難度較大，所以多數管件模具的分流道采用U形斷面。有多個分流道時，可以一模八腔或一模十二腔等。分流道的分布應對稱均布，以確保進料的均勻性。分流道的斷面形狀、面積及長度等對PVC物料所受的壓力及其流動狀態都有直接的影響，在設計分流道時必須考慮與主流道的配合，以保證主、分流道內料流的穩定性。

③澆口　澆口是熔融的塑料進入型腔的進料口，是澆注系統中最關鍵，也是最短小的部位。它的斷面形狀、尺寸大小、在模具中分布的位置及其厚度都直接影響到注塑制品的質量。PVC注塑管件的澆口的斷面形狀應采用圓形。澆口宜大不宜小，盡量避免產生過高的剪切應力。澆口的制作很難一步到位，需在試模時不斷修改和完善。

④冷料穴　由于注塑加工是間歇式生產，在間歇過程中會產生冷料。冷料穴的設置就可將這種冷料儲存起來，并阻止它進入型腔。冷料穴的設置對注塑PVC管件尤為重要，結構合理的冷料穴可以消除制品中經常會出現在澆口處的冷料斑（又稱蝴蝶斑）。PVC管件注塑膜的冷料穴應設置在主流道的末端，其直徑必須大于主流道的大端直徑。適用于PVC-U制品的冷料穴形式通常有三種：一種是帶頂桿的冷料穴；另兩種是帶頂桿的倒錐形或圓柱形冷料穴。PVC-U注塑料的冷料穴要有足夠的長度，以確保冷凝料被全部儲存起來。有時為了更好地阻止冷料帶入型腔，在分流道末端處也可增設冷料穴。圖3-27為三種冷料穴的示意圖。

⑤排氣　PVC-U材料在注塑成型時會由于物料內的水分及其所含的低分子揮發物等在高溫下產生氣體，同時在型腔內也存在著氣體。這些氣體在注塑過程中如不能順利排出，將使制品產生氣泡，并嚴重影響其內在質量。一般情況下，在注射時氣體會通過模具分型面的間隙及型芯與頂桿間的間隙等模具中活動部件的間隙進行排氣，只有當利用間隙不能滿足排氣要求的情況下才考慮在模具上開設排氣槽。排氣槽的位置應開在分型面的型腔一面上，這樣更有利于氣體的排溢。如PVC-U管件產生了氣泡，則一般不會出現在澆口附近，而是離澆口處最遠的部位或壁厚最薄的部位，前一種情況是因為氣體在物料最后到達處被封閉。后一種情況是因為壁厚的不同，其阻力就不同，氣體最容易聚集在阻力較小的空間。此外，澆口位置應當設置在容易排出氣體的部位。

采用排氣式螺桿的注塑機排氣效果較好。這種排氣式螺桿的第二段為排氣段，此段的加工溫度應低于其它各段，以利于氣體的排出。排氣式螺桿能使熔融物料在注射前就先將所含的水分和其它揮發物排除，然后再進行注射成型。這種螺桿非常合適CPVC等有一定吸濕性的材料的注塑成型加工。

（3）原料　經注塑成型加工的PVC制品所采用的原料仍以PVC樹脂為主，但其牌號與擠出加工的PVC制品所用原料不同。由于注塑成型加工要求物料具有較好的流動性，因此，應選用聚合度低的樹脂。一般選用的PVC樹脂的型號為S700或S800，即SG-8型或SG-7型，通常情況下S700（SG7）的流動性更好，更適合于注塑成型加工。

生產CPVC管件的原料也應選擇注塑型CPVC樹脂，它相對于擠出型CPVC樹脂來說，流動性要好一些，加工難度也略低一些。

與生產PVC、CPVC管材一樣，除了樹脂外，還需穩定劑、潤滑劑等輔助材料。這些輔料中有些與可擠出加工的輔料通用，有些則略有區別。

3.4.2　PVC管件的生產

PVC管件按使用要求分，有兩大類別，即非壓力管件和壓力管件。非壓力管件是指在使用過程中無需承受壓力的管件，它包括建筑排水管件、排污管件、線纜護套管件等。壓力管件是指在使用過程中必須承受一定壓力的管件如給（飲）水管件、化工用管件等。對于不同使用要求的管件，其加工要求也不相同。但是生產PVC管件的主要條件是選擇合適的注塑設備、合理的模具及正確牌號的樹脂。

（1）PVC建筑用排水管件　PVC建筑排水管件是用量較大的管件品種之一，其特點是種類多，多種規格的管件可達一百多種。由于PVC建筑排水管件是直接安裝在建筑物內（或外）的，在使用過程中不易更換，因此其質量要求較高，且由于其種類繁多，因此模具結構也較復雜。

生產PVC建筑排水管件對設備的要求已在上文中簡述，但它的模具品種較多，有管箍、三通、彎頭等多種，這也導致了物料的流動等差異。因此在生產PVC建筑排水管件中配方及工藝參數顯得尤為重要。

①原料

a.PVC樹脂　注塑成型加工所選用的樹脂型號為S700（SG-8）或S800（SG-7），但最好選用S700（SG-8）。

b.穩定劑　熱穩定劑的類型通常選用鉛鹽類穩定劑。如三堿式硫酸鉛（3PbO·PbSO4·H2O）、二堿式亞磷酸鉛（2PbO·PbHPO3·）及含一定潤滑體系的鉛鹽復合穩定劑。由于注塑成型加工過程中注射壓力大，物料流速快，摩擦熱大，容易引起物料分解，所以熱穩定劑的用量應比擠出產品多。

c.潤滑劑　在PVC注塑過程中，分子之間的作用力比擠出加工時大，內摩擦力較大，所以必須重視對內潤滑劑的選用。常用的內潤滑劑有硬脂酸（HSt）和高效內潤滑劑G-30等。而外潤滑劑的作用是可以克服物料與設備及模具接觸面的黏附性，改善表觀質量和脫模性。常用的外潤滑劑有石蠟和高效外潤滑劑G-70等。

d.填充劑　填充劑在PVC注塑制品中不僅僅起到增量作用，其主要作用是能改善制品的尺寸穩定性、降低收縮率。另外，少量填充料的加入在一定程度上可降低物料的黏度，有利于注塑成型。常用的填充劑是輕質碳酸鈣（CaCO3）或活性輕質碳酸鈣（α-CaCO3）。CaCO3的細度對制品的影響較大，過細或過粗的CaCO3都會影響它在PVC樹脂中的分散性，同時還會影響到其它配料在PVC樹脂中的分散性。

e.加工助劑　目前使用的國產螺桿式注塑機多采用單螺桿，塑化能力一般，而PVC注塑對塑化質量的要求較高。為了能縮短物料的凝膠化時間、提高混煉效果、促進塑化、增加制品光澤、消除料流傷痕，在配方中需加入一定量的加工助劑。常用的加工助劑為丙烯酸酯類聚合物，如ACR-21、ACR-401或高效助劑PA-20、PA-21等。

f.改性劑　聚氯乙烯材料具有良好的力學性能和耐化學腐蝕性，阻燃性能也較好。但是它的低溫脆性大，抗沖擊性較差。為了改善PVC性能，在配方中加入一定量的改性劑，通過共混達到改善其性能的目的。常用的改性劑有氯化聚乙烯（CPE）、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物（EVA）、ABS、MBS等。

②配方　根據對以上原輔材料的分析，可以設計出注塑生產PVC建筑排水管件的配方。以下配方可供參考。

a.PVC建筑排水管件配方一

b.PVC建筑排水管件配方二

③生產工藝　PVC建筑排水管件的生產工藝不復雜，但是必須對其進行控制，確保其處于受控狀態，以保證產品質量處于穩定狀態。

注塑管件的生產過程是：將配方料經過高速混料機混合，再由低速拌和機冷拌后直接送入注塑機的加料斗而進入注塑機的螺桿，通過料筒電熱圈的加熱和由螺桿運動產生的剪切力、擠壓力和摩擦力的作用，使PVC物料在一定的溫度下成為熔融黏流態，隨后在螺桿的推動下，熔融物料由噴嘴射出，并經主、分流道快速進入模腔。在模腔內冷卻定型后即可取出，最后對制品上的區邊及澆口部位進行整修后即可。這種工藝過程是用粉料直接注塑。其工藝流程如下：

在上述工藝中，高速混合的溫度為115～125℃，低速冷拌溫度為40℃。注塑機料筒一區溫度為180～185℃；二區溫度排氣式螺桿為175～180℃，非排氣式螺桿為185～188℃；三區溫度為185～190℃。螺桿冷卻油溫為80～100℃，螺桿轉速為40～65r/min。

在實際操作中，除工藝溫度外，還需設定其它參數。如注塑生產ф110mm順水三通，可設定如下的工藝參數：

一級壓力：40～60MPa，保壓40～60MPa；

二級壓力：50～65MPa，保壓50～65MPa；

三級壓力：30～40MPa，保壓30～40MPa；

保壓時間：3s；

注射時間：9～12s；

冷卻定型時間：55～65s；

模具冷卻溫度：30～50℃。

工藝參數是根據設備性能、模具特性及制品規格和結構等綜合條件來確定的。生產條件不同，工藝參數也有所不同。與擠出加工一樣，注塑加工的關鍵技術也是物料的塑化。物料的塑化狀態和流動性好，則注塑制品的內在質量和外觀質量都比較好。采用對空注射的方法可判斷物料的塑化質量，如果空射物料流暢光亮，則物料的塑化質量好，可以正常生產。反之，則應調整工藝參數，或將配方料造粒后再進行注塑。

（2）PVC難燃絕緣冷彎電線電纜導管管件

PVC難燃絕緣冷彎電線電纜導管管件也屬非壓力管件的范疇，其生產過程和工藝參數與PVC建筑排水管相同。由于對電線電纜導管管件的質量要求略低一些，因此，為考慮降低生產成本，在設計配方時與建筑排水管管件應略有不同。以下為它的配方，供參考。

①PVC難燃絕緣冷彎電線電纜導管管件配方一

②PVC難燃絕緣冷彎電線電纜導管管件配方二

（3）PVC-U壓力管件　PVC-U壓力管件應具有一定的承壓能力，其所能承受的壓力不可低于同系列（等級）的管材所能承受的內壓。因此，管的壁厚不能小于同系列（等級）的管材壁厚。由于壓力管道的系列（等級）有0.6MPa、1MPa和1.6MPa等，為了減少模具數量，通常同一規格尺寸的管件僅采用一種壁厚，一般ф50mm以下的管件取1.6MPa系列的壁厚，ф50mm以上的管件取1MPa系列的壁厚。因此，壓力管件的壁厚較厚，屬厚壁注塑制品，這就使得PVC-U壓力管件的重量比PVC排水管件的重量要大得多。就材料本身而言，加工時其注射難度也相對較大。同時對注塑機性能、模具結構、配方、工藝控制等的要求也比排水管件高出許多。用于飲用水管路中的壓力管件還應有嚴格的衛生要求，其衛生指標應符合GB/T 10002.2—2003及GB/T 17219—1998中有關規定。

①設備　首先注塑機的螺桿一定要是PVC螺桿，最好是排氣式螺桿。其次，要求注射過程具備三級注射和三級保壓。其三，工藝參數最好由電腦儲存和控制，由顯示器熒屏顯示。目前國產注塑機基本上已能達到上述性能要求。

②模具　壓力管件的模具其主、分流道的容積應比排水管件大，澆口也應比排水管件大。由于壁厚的差異，相同規格的壓力管件的注射量比排水管件大，因此冷料穴的容積也應相應增加，注射過程中的排氣也比非壓力管件更為重要。

雖然在設計和制作壓力管件的注塑模具時基本上可參照排水管件注塑模具，但其設計參數的嚴謹性及制作要求的嚴格性均要高于非壓力管件。

③配方　PVC-U壓力管件的配方中所用原輔材料與建筑排水管件基本相同，但由于PVC壓力管件的產品性能要求高于非壓力管件，因此相對于PVC非壓力管件來說，其配方要求更高。

用于飲水管路中的管件，配方設計時還應考慮其應達到的衛生指標。而鉛鹽類穩定劑中鉛含量太高，不能達到衛生指標要求。因此，一般采用有機錫穩定劑如T395作為熱穩定劑。它用量少，熱穩定性高，且能保持制品的衛生性能，是目前熱穩定性能最好的穩定劑。以下所列的PVC-U壓力管件配方可供參考。

a.適用于粉料直接注射的給水用PVC-U管件配方

b.適用于粒料注射的給水用PVC-U管件配方

c.適用于粉料直接注射的飲水用PVC-U管件配方

d.適用于粉料直接注射的飲水用PVC-U管件配方（采用鈣/鋅穩定劑）

e.適用于粉料直接注射球閥閥體配方

f.適用于粉料直接注射的球閥閥芯配方

注：球閥手柄用PP材料注塑而成，球閥密封圈可用EVA材料注塑而成。

④生產工藝　PVC-U給（飲）水用管件的生產工藝流程與生產PVC建筑排水管件相同，即原輔料按配方配好后經高、低速混合，然后直接送入注塑機，或將混合后的粉料經造粒后再送入注塑機進行注塑成型加工。

在生產飲水用管件時必須采用有機錫穩定劑，而有機錫穩定劑多為液體。為了能使液體的有機錫穩定劑在PVC樹脂中均勻分散，充分發揮其有效作用，在物料混合時應先將PVC樹脂與有機錫穩定劑在高速混合機中單獨混合2～3min，然后再加入其它輔料按正常程序混合。另外，凡是使用硫醇有機錫穩定劑的生產現場包括混料間在內，必須與使用鉛鹽類穩定劑包括帶潤滑體系的復合鉛鹽穩定劑的生產場所隔離，以免產生污染，使產品發黑。這是因為硫醇有機錫中的硫與鉛鹽穩定劑中的鉛易起化學反應而產生黑色的硫化鉛，從而使產品，特別是白色產品受到污染。

由于給（飲）水管件為壓力管件，其壁厚較厚，且性能指標要求也較非壓力管件高。因此，其工藝溫度參數較排水管件有所改變。

PVC-U給（飲）水用管件的注塑工藝參數如下。

注塑機料筒溫度：1區175～180℃；2區180～185℃；3區190～198℃；噴嘴195℃。

各級壓力與保壓設定值：

預塑：60～70MPa；一級壓力：30～40MPa，保壓：40～60MPa；二級壓力：40～50MPa，保壓40～60MPa；三級壓力：40～50MPa，保壓40～60MPa。

以上參數僅供參考，實際生產中還需根據各自的設備、模具及原輔材料進行調整，以找到合適的工藝參數。

（4）PVC管件的主要性能及測試

①PVC排水管件的主要性能及測試　GB/T 5836.2—2006《建筑排水用硬聚氯乙烯（PVC-U）管件》標準中已規定了PVC建筑排水管件的質量性能指標，合格的PVC建筑排水管件的壁厚、物理機械性能等應能符合這一標準。管件的壁厚應大于等于符合國際的同規格管件的壁厚。其外觀、壁厚及物理機械性能等應符合表3-23中所列要求。根據表中所列的要求，在生產過程中，可隨時檢查產品的質量，以保證產品的穩定性。

②PVC建筑用絕緣電工套管管件　PVC建筑用絕緣電工套管管件同屬于非壓力管件，它除了要有較高的耐熱性能、阻燃性能及電氣性能外，其它物理機械性能要求不高。當然，對外觀、壁厚等也有一定的要求。具體指標可參閱國家建工標準JC/T3050—1998中有關章節。以下列出PVC建筑用絕緣電工套管管件的性能要求，以供參考。

a.墜落性能

指標：無震裂、破碎。

試驗方法：管件裝在三根760mm長的套管上，（-20±1）℃冷凍2h后取出立即進行試驗，將套管與混凝土地面呈45°角，且裝有管件的一端朝下；自由落下。第二次使試樣與混凝土地面平行，自由落下。下落高度為試樣最低點距離混凝土地面高1500mm。

b.耐熱性能

指標：Di≤2mm

試驗方法：將管件及耐熱試驗儀一起放入溫度為（60±2）℃的烘箱內，在試樣上放置下端帶有直徑為5mm的鋼珠錐形物，在20N壓力作用下保持1h后取出，然后測出Di值。

c.阻燃性能

a）自熄時間：tc=30s。

試驗方法：采用液化石油氣為燃氣源，噴嘴內徑為9mm的本生燈及秒表。點燃本生燈，使火焰高度為100mm，將管件垂直固定在燃燒裝置上，與藍色火焰接觸。試樣被點燃后應無明顯的火焰傳播。撤去火源后，用秒表測量熄滅的時間。

b）氧指數：OI≥32％

試驗方法：GB/T 2406測定氧指數，并按GB 50222規定其技術要求。

d.介電性能

指標：15min內不擊穿，R≥100MΩ。

試驗方法：略。

③PVC給（飲）水管件的主要性能及測試　PVC給（飲）水管件屬壓力管件，除了對外觀及壁厚要求較高外，其物理性能指標要求也相對較高，尤其是飲水用管件還必須要求衛生指標。GB 10002.2—2003《給水用硬聚氯乙烯（PVC-U）管件》嚴格規定了該產品的多項質量性能指標。表3-24列出了PVC給（飲）水管件的物理機械性能及測試方法，供參考。

對于飲水用壓力管件，其衛生指標也有相應的標準可依。以下所列為PVC飲水用管件的衛生指標及測定方法。

a.鉛的萃取值　第一次小于1.0mg/L，第三次小于0.3mg/L。試驗方法按GB 9644規定測定。

b.錫的萃取值　第二次小于0.02mg/L。試驗方法按GB 9644規定測定。

c.鎘的萃取值　三次萃取值均不大于0.01mg/L。試驗方法按GB 9644規定測定。

d.汞的萃取值　三次萃取值均不大于0.001mg/L。試驗方法按GB 9644規定測定。

e.氯乙烯單體含量　氯乙烯單體≤1.0mg/kg。試驗方法為：在管件的管壁上切取0.3～0.5g試樣，按GB 4615規定測定。

從以上數據可知，PVC飲水用管件在生產過程中除了對樹脂有一定要求外，應嚴格控制使用含鉛、錫、鎘、汞等重金屬的輔助材料。除以上所列內容外，國家標準對飲水用管件也有較為嚴格的要求。管件生產企業應予以重視。

（5）在PVC-U管件的注塑過程中常見的問題及其產生原因和解決方法

在注塑加工過程中，經常會出現產品質量不正常現象，這時，就必須分析原因，尋找解決方法。通常，豐富的實踐經驗有助于及時發現問題，并得到解決方法。以下是在PVC-U管件注塑加工過程中幾種常見的問題及排除方法，以供參考。

①制品不能注滿　注塑管件在加工時常會遇到模具不能注滿的現象。在注塑機剛剛開始工作時，由于模具溫度太低，PVC熔融物料的熱量損失大，容易產生早期凝固，模腔的阻力較大，物料無法充滿型腔。這種現象是正常的，也是暫時的，連續注射數模后即會自動消失。如果模具一直不能注滿，則要考慮以下情況，并作適當調整。

a.注射物料溫度偏低，流動性差，可適當提高加熱溫度，以提高物料的塑化性和流動性。

b.設定的注塑成型周期偏短，或供料不足，可適當增加成型周期或增加供料量。

c.設定的注射壓力偏低或從注射壓力轉換到保壓壓力的時間過早，可適當提高注射壓力或調整保壓轉換時間。

d.注射速率偏低，可適當提高注射速率。

e.澆注系統結構尺寸偏小，可適當增加主、分流道的容積或將澆口改大。

f.模具排氣不良，可適當修改澆口位置或開設排氣槽。

g.薄壁處充模困難，可調整制品結構或改善澆注系統。

②縮痕嚴重　此類問題的產生原因與注料不足的產生原因有共同之處。

a.設定的注射壓力偏低，可適當提高注射壓力。

b.設定的保壓時間不夠，可適當增加保壓時間。

c.設定的冷卻時間不夠，可適當增加冷卻時間。

d.供料略有不足，可適當增加供料。

e.模具冷卻不均勻，可調整冷卻回路，使模具各部位的冷卻均勻。

f.澆注系統結構尺寸偏小，可加大澆口或增加主、分流道截面大小。

③熔接痕線　在PVC-U壓力給（飲）水管件或較大口徑的排水管件上，經常會發現有明顯的熔接痕線，嚴重時會影響管件的內在質量，特別是壓力管件在承受壓力時破裂現象會發生在熔接痕線處，其產生原因及排除方法如下。

a.熔融物料溫度偏低，可適當提高料筒加熱溫度，尤其應提高噴嘴溫度。

b.注射壓力或注射速率偏低，可適當增加注射壓力或注射速率。

c.模具溫度偏低，可適當提高模具溫度。

d.澆口偏小或流道截面太小，可適當增大流道或加大澆口。

e.模具排氣不良，改善模具排氣性能，增設排氣槽。

f.冷料穴容積偏小，可適當加大冷料穴的容積。

g.配方中潤滑劑和穩定劑用量偏多，可調整它們的用量。

h.鑲嵌件設置不合理，可調整其布局。

④制品光澤差　PVC注塑制品的表面光澤很大程度上與PVC物料的流動性能有關。因此，提高物料的流動性是提高制品光澤的重要措施。具體表現如下。

a.由于熔融物料溫度偏低而形成了物料的流動性差，可適當提高物料的加熱溫度，尤其要提高噴嘴處的溫度。

b.配方不合理，使物料的塑化不到位或填充劑太多，應調整配方，通過加工助劑的合理配合提高物料的塑化質量和流動性，控制填充劑的用量。

c.模具冷卻不夠，改善模具的冷卻效果。

d.澆口尺寸偏小或流道截面偏小，阻力過大，可適當加大流道截面，加大澆口，減小阻力。

e.原料中水分或其他揮發物含量偏高，可將原料充分干燥，或通過造粒排除水分或揮發物。

f.排氣不良，可增加排氣槽或改變澆口位置。

⑤管件上產生氣泡　氣泡的產生原因，如物料中水分或其他揮發物過多、工藝溫度過高，工藝參數設置不當及模具原因等，具體分析如下。

a.因加熱溫度偏高而產生熱泡。過高的工藝溫度會使原料中的揮發物產生氣泡，且還會使PVC物料有部分分解而產生氣泡，這類氣泡即俗稱熱泡。可適當降低加熱溫度。

b.注射速度太快。因為PVC-U注塑制品的成型加工宜采用較低的注射速度和較高的注射壓力。可適當調整注射速度。

c.澆口偏小或流道截面偏小，料流阻力太大。可加大澆口和流道截面積，減少熔體流動阻力。

d.原輔料中的水分或其它揮發物含量過高或原輔料存放時間過長而吸收了空氣中的水分。采購輔料時嚴格控制原輔料中的揮發物含量，在空氣中濕度較大的期間或地區原輔料不宜存放太久。

⑥分層剝離現象　分層剝離現象是注塑PVC管件中較常見的現象，尤其易出現在厚壁制品上。這種現象大多是由于材料的注塑流動性能差而發生的。因此，只有采用合理的配方以提高物料的流動性能，降低物料黏度，降低塑化溫度和凝膠時間，才能阻止分層剝離現象的產生。配方中內、外潤滑作用要達到相對平衡，填充劑及潤滑劑的用量不宜過多。此外，工藝溫度偏低也是產生制品分層剝離的原因之一。適當提高工藝溫度，尤其是噴嘴溫度有利于改善這一現象。

⑦冷料斑（又稱蝴蝶斑或花斑）　PVC-U注塑制品在澆口附近出現冷料斑是經常發生的現象，特別是在注塑成型加工厚壁制品如PVC-U給（飲）水管件時，幾乎普遍存在這種現象。這種現象的發生原因復雜，因此要改善這一現象，是一個技術難題。根據我們的經驗，要從三個方面全面考慮，并加以合理的調整，才能消除這一現象。

首先是配方設計。一是應重點考慮物料在注塑加工中的塑化性能。配方中所使用的加工助劑品質要高，性能要好。二是要提高物料的流動性。配方中改性劑的選用應重點考慮改善PVC的流動性能，填充劑的用量必須控制在最小程度。

其二是工藝參數的調整。一旦確定配方上沒有太大的問題后，就要考慮調整工藝溫度，原則上工藝溫度的調整可減少或消除冷料斑。注塑機的工作溫度不僅僅來自加熱圈的溫度，物料的塑化溫度與背壓、螺桿轉速有直接關系。因此，要能掌握通過調整背壓（螺桿后退時的阻力）來調整物料的塑化溫度的方法以達到較好的效果。

其三是考慮模具的澆注系統結構是否合理。在注塑模具設計中，合理的澆注系統是保證注塑制品質量的關鍵。一是觀察模具冷料穴的容積大小或結構是否合理，如發現有問題，應進行修改。特別是PVC-U厚壁注塑制品的模具中的冷料穴要有足夠的容積以防止冷料進入模腔，必要時在分流道上也應增設冷料穴。二是加大澆口尺寸。PVC-U厚壁制品的澆口尺寸必須大幅度地加大，主、分流道的截面積也宜大不宜小。

通過以上三方面的全面調整，可使冷料斑明顯減少或消除。

⑧銀絲、紋　PVC-U注塑制品上出現銀絲或銀紋，這也是生產過程中常見的現象，特別是加工深色厚壁制品如PVC-U壓力管件，更容易出現這種問題。一般認為出現這一現象是由于原料中的水分形成的。但實際上還有其它原因會導致這一現象的發生。如物料在注塑機螺桿中擠壓至噴嘴處時剪切力過大或溫度梯度偏大，在整個注射過程中排氣不良，注射速度過大或冷料穴偏小等都能產生銀絲或銀紋。因此，要消除這一現象，除對配方料進行干燥或通過造粒排除水分外，在具體操作時還應適當調整工藝溫度、注射壓力和速率等工藝參數，從而克服這一現象的發生。

⑨紅、藍斑紋等變色現象　在注塑成型加工白色制品如建筑排水管件等時，易出現紅色或藍色斑紋。這種現象的出現，同樣與模具中的澆注系統有關。澆口是模具中非常重要的部位。由于澆口是熔體進入模腔的門戶，在這里料流阻力最大，溫度也最高，容易產生制品表面的變色現象。因此，在澆口設計中必須考慮能減少料流的阻力和溫度的變化。這就是為什么在澆注系統設計中要遵循“澆口尺寸宜大不宜小、澆口流道宜短不宜長、宜厚不宜薄”的原則。此外，熔體溫度過高、注射速度過快及模具排氣不良等也會產生制品表面變色現象，這些都可以通過調整工藝溫度和參數來得到解決。

PVC注塑產品的質量問題幾乎均與澆口的設計有關，合理的澆口設計必定會使注塑成型過程順利，從而獲得較好的產品質量。

⑩溢料或飛邊太多　注塑產品在成型加工過程中，往往會產生溢料或飛邊太多的現象，這種現象的產生有模具方面的原因、注塑設備方面的原因，也有工藝方面的原因。如模具材料剛性不足、配合不好，是造成飛邊的常見毛病。設備選用不當，合模力不夠或設備的液壓系統因長期工作使溢流閥調節螺絲松動、控制回路漏油、油泵漏油或損壞等造成系統壓力不足而導致合模力的不足，從而產生溢料或飛邊。在工藝控制上，溫度偏高、注射壓力偏大、注射壓力轉換到保壓壓力的轉換時間過遲等也會造成飛邊太多的現象。解決方法是尋找并消除其產生的原因。

脫膜困難　脫模困難有模具的原因，也有工藝不當的因素，但多數情況下是模具的脫模機構不當造成的。脫模機構中主要有：鉤料機構，它負責將主、分流道及澆口處的冷料鉤出；頂出機構，利用頂出脫模時要有足夠的氣體壓力，否則也會產生脫模困難現象。另外，分型面的抽芯裝置、螺紋退芯裝置等均是脫模機構中的重要部件，設計不當會造成脫模困難現象。因此，在模具設計中，脫模機構也是必須重視的部位。在工藝控制方面，溫度太高、供料太多、注射壓力太高、冷卻時間太長等也都會產生脫模困難現象。

綜上所述，PVC-U注塑產品在加工過程中雖然會產生各種質量問題，但所有問題的產生原因都在于設備、模具、配方及工藝等方面的不足，只要具有完善的設備及模具，合理的配方及工藝，就能避免這些問題的產生。但是實際生產中，往往會產生這些問題，或產生了問題而不知原因和解決方法，這就要經驗的積累。豐富的操作經驗也是確保產品完美的條件之一。

3.4.3　其它塑料管件

除PVC塑料管件的生產以外，還有與其它塑料管材配套的塑料管件，例如CPVC（氯化聚氯乙烯）管件，PE（聚乙烯）管件，PPR（聚丙烯）管件等，這些管料的配方都不使用CPE（氯化聚乙烯）作用改性劑，因此在這里就省略了。