汽车用多层燃油管挤出成型技术

白春生，姚 勤

（1.德科摩橡塑科技 （东莞）有限公司，广东 东莞 523118；2.泰州长力树脂管有限公司，江苏 泰州 225300）

近些年来，随着世界各国的汽车排放法规和标准日趋严格，以及添加乙醇／甲醇的混合燃料的推广和使用，使得现有的单层燃油管路不能满足使用要求，尤其是在低的燃油渗透率、导电和各种燃油适应性等方面。为了提高管路的抗渗透性和耐各种燃油的适应性，这促使了多层燃油管的研发和在汽车燃油管路中的使用。

多层结构的燃油管主要是采用特殊的阻隔层与聚酰胺材料等，通过共挤加工工艺获得，从而达到阻隔燃油渗透的目的。目前采用的阻隔层材料主要有：EVOH——乙烯-乙烯醇共聚物；PVDF——聚偏二氟乙烯；ETFE——乙烯-四氟乙烯。

以上不同的阻隔材料，在不同的燃油环境下，耐燃油渗透性也会有所不同。在甲醇汽油的环境下，PVDF、ETFE的耐燃油渗透性表现比较好，而在乙醇汽油环境下，EVOH的耐燃油渗透性表现比较好。就目前燃油市场而言，乙醇汽油使用较为广泛，所以多层燃油管主要选用EVOH作为阻隔层材料。

多层管结构主要有以下几种形式：①PA12+Tie+EVOH+Tie+PA12；②PA12+Tie+PA6+EVOH+Tie+PA12；③PA12+Tie+EVOH+PA6；④PA12+Tie+PA6；⑤PA12+ETFE／ETEP。使用者会根据使用的要求不同，选择不同的多层管结构。目前，市场上汽车燃油管广泛采用PA12+Tie+EVOH+Tie+PA12五层结构的多层管，主要是因为该结构一方面具有PA12单层管所特有的优良耐化学性能和物理性能，同时EVOH又提供了非常出色的对乙醇燃油的阻隔性能。下面以φ8×1 mm该结构多层管为例，介绍汽车用多层燃油管挤出成型技术。

1 原材料和主要生产设备

1.1 原材料

1）PA12聚酰胺树脂，主要用于软管内外层。

2）Tie粘接剂，主要用于PA12和EVOH之间的粘接。

3）EVOH阻隔剂，主要用于阻隔乙醇燃油的渗透。

1.2 主要生产设备 （中国 德科摩橡塑科技 （东莞）有限公司制造）

1）PA12单螺杆挤出机：螺杆直径45 mm，长径比30，螺杆转速5～100 r／min，料筒4段加热。

2）Tie单螺杆挤出机：螺杆直径40 mm，长径比28，螺杆转速5～100 r／min，料筒3段加热。

3）EVOH单螺杆挤出机：螺杆直径45 mm，长径比30，螺杆转速5～100 r／min，料筒4段加热。

以上挤出机均配了定量熔体泵，实现溶体流量和溶体压力的精确闭环控制。

4）除湿干燥一体机：用于原材料的除湿烘干。

5）真空定径槽：真空度0～-0.06 MPa，有效长度4 m。

6）在线测控系统：①超声波测厚仪；②双向激光测径仪。

7）表面火焰处理机：用于消除管材内应力，提高管材的断裂伸长率。

8）激光打标机：用于管材的表面标识打印。

2 生产工艺流程和工艺控制要点

2.1 工艺流程和工艺条件

2.1.1 工艺流程

原材料烘干→加料→五层共挤→抽真空定径→在线壁厚检测→水冷却→在线测径→火焰处理→水冷却→激光打标→切割→包装。

2.1.2 工艺条件

1）内外层PA12阿科玛MA4411挤出机型号DKMEI45X30，工艺的温度：机筒1区220℃、机筒2区225℃、机筒3区230℃、机筒4区230℃。

2）粘接剂TIE阿科玛S442挤出机型号 DKM-EI40X28，工艺温度：机筒1区225℃、机筒2区230℃、机筒3区235℃。

3）阻隔层EVOH可乐丽LA170B挤出机型号DKMEI45X30，工艺温度：机筒1区200℃、机筒2区205℃、机筒3区205℃。

4）挤出模头型号DKM-EGM032，工艺温度：模头1区235℃、模头2区235℃、模头3区235℃、模头4区235℃。

生产过程的熔体泵速度和螺杆的转速形成闭环自动控制，例如：生产8×1.0 mm设备运行数据见表1。

表1 生产8×1.0 mm设备运行数据

2.2 工艺控制要点

1）除湿干燥 由于PA12、粘接剂TIE、阻隔层EVOH等材料都具有较高的吸水性，为避免因原包装袋损坏或打开放置时间较长，原材料含水量过高，导致后续无法挤出生产，原材料应在85℃条件下除湿干燥处理4 h，使原材料含水量小于0.1%。新开袋的原材料不需要除湿干燥处理，可直接用于生产。

2）五层共挤定径 挤出机、模头达到设定温度后，更换符合生产产品规格的口模、芯模。通过调节口模压板上的4个螺栓来调整口模与芯模的间隙，使口模、芯模同心，保证管体挤出壁厚均匀。芯模内孔必须与大气相通，保证抽真空定径。

启动挤出机和牵引机。当熔料从口模挤出后，检查熔料塑化品质和管坯壁厚，调节正常后，将管坯引入定径套、冷却水槽、牵引机。调节真空槽真空度、定径套水润滑、牵引机牵引速度，检查生产管材品质及尺寸。当管材品质符合技术要求后，挤出正常生产。

定径套采用碟片式结构，材质为耐磨铜合金。真空定径的原理是真空泵对真空槽抽真空，在真空槽内部形成负压，负压通过定径套碟片间的间隙作用于软化状态的管坯，利用管坯的内外压差，使管坯外表面贴附在定径套内壁上，从而实现冷却定径。

3）火焰处理 火焰处理主要是通过对软管四周外表面进行均匀加热，有效消除由于管坯快速冷却过程中产生的内应力，提高管材的断裂伸长率，并可去除管体表面细微缺陷。

4）牵引 牵引机主要通过上下2条同步运动的皮带为管坯提供牵引力和牵引速度，利用牵引速度来调节管材的壁厚。牵引速度是否稳定会影响管材挤出壁厚的尺寸。

3 产品尺寸及性能

3.1 产品尺寸 （表2）

表2 产品尺寸 mm

3.2 产品性能 （参照QC／T798-2008标准） （表3）

表3 产品性能检测项目

3.3 产品品质缺陷和原因分析 （表4）

表4 产品品质缺陷和原因分析

4 结束语

多层燃油管结构，一方面满足了严苛的汽车排放法规和标准 ，另一方面又保留了单层尼龙管优异的力学性能和耐化学性能，但对管体的制造生产提出了更高的要求。在生产过程中，为了保证产品品质，生产者应该掌握各种原材料的特性以及挤出工艺的原理和工艺要求，及时排除产生产品品质缺陷的各种因素。