1、聚乙烯、聚丙烯管材生產工藝限制及質量問題處理一、原材料介紹聚乙烯管材的原材料的性能要求針對不同用途的管道,由于使用的壓力等級和壽命不同,所以對于聚乙烯原料的要求也有不同.一般來說,管材原料都應有較好的耐環境應力開裂性能測試方法為ASTMD169城GUT1842和較好的耐長期靜液壓強度測試方法為GB/T611185.管材用原料還需應有良好的焊接性和衛生性.用于不同用途的管材材料由管材的具體規定而確定.下表列出各種標準對聚乙烯材料等級的要求.表.標準對聚乙烯材料等級的要求標準燃氣管給水管灌溉管波紋管ISO4437-1997-1995ISO4427-1996GB/T13663-2000ISO/DIS

2、8770-1999PrENPE80PE80PE32PE63PE32PE63PE100PE40PE80PE40材料等級PE63PE100PE63PE80PE80PE100表.我國生產的適用于管材的PE管材料牌號等級主要用途共聚單體生產廠家DGDB2480PE80水管、燃氣管丁烯1r齊魯石化公司6100MPE80土建、管道丁烯1大慶石化公司PEYZ2300EPE80管材丁烯1揚子石化公司6000MPE80管材丁烯1燕山石化公司TR400PE80管材、燃氣管、內襯己烯一1上海金山石化公司TR480FSPE80燃氣管、供水管己烯一1上海金山石化公司DGDA2401PE80管材丁烯1茂名石化公司DGDA

3、2483BKPE80小口徑管材己烯一1天津聯合化工公司51-35BPE80燃氣管、波紋管丁烯1撫順石化公司P703PE80大口徑管材丁烯1撫順石化公司P803PE80大口徑管材丁烯1撫順石化公司YGH051TPE80壓力管,氣管,大口徑管雙峰上海石化YGH041TPE100壓力管,氣管,大口徑管雙峰上海石化YGM091TPE80壓力管,氣管,大口徑管雙峰上海石化國外生產的幾種特殊的PE管材料牌號密度主要用途共聚單體生產廠家DGDA2480水管、燃氣管己烯一1聯碳公司DOWLEW2344E鋁塑管、采暖管道辛烯1道化學LLDPEGD1588管材、波紋管己烯一1三井化學聚丙烯原材料:丙烯聚合物分為三

4、種類型：PP-H均聚聚丙烯,分子序列結構為PPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPP-B嵌段共聚聚丙烯分子序列結構為PPPPPPPPPPPEEEEEEPPPPPPPPPPPP-R無規共聚聚丙烯,分子序列結構為PPPPEPPPEPPPPPPPPPEPPPPEPPPPPPPPP-H剛性較好,耐熱性好,但耐沖擊性能、抗長期蠕變性能較差；PP-B耐沖擊性能較好,但耐長期抗蠕變性能比PP-H略好.PP-R剛性較低,熱變形溫度低,但耐沖擊性能較好,抗長期蠕變性能優秀.PP-R有較大的分子量,重均分子量MW大名勺為60-100萬,其分子量分布MW/D大約為5,相應的流動比FRR=MFiR

5、MFR大約為13-17.MFRfi為,材料這么高的分子量和如此窄的分子量分布直接導致的問題是共混和擠出加工困難.在聚合工業上,采用高產率的催化劑在不同的反響條件下,用兩個或幾個反應器促進共聚單體的分散,生產出寬分子量分布、高分子量的無規共聚聚丙烯PP-R.共聚單體無規分布聚合在聚丙烯長鏈中破壞了整個聚丙烯鏈的規整性,形成乙丙結構,這能很好地提升管材料的抗蠕變性能和韌性.低分子量局部和高分子量無規共聚物局部一起改善了材料的加工性.不含或微含乙烯的局部使材料較硬,賦予管材以剛性.二、工藝限制擠出成型工藝的限制參數包括成型溫度、壓力、螺桿轉速、擠出速度、牽引速度、加料速度以及冷卻定型等.1 .原材料

6、的預處理聚烯燒是非吸水性材料,通常水分含量很低,可以滿足擠出的需要,但當聚烯燒含吸水性顏料,如炭黑時,對濕度敏感.另外,在使用回料及填充料時,含水量會增大.水分不但導致管材內外外表粗糙,而且可能導致熔體中出現氣泡.通常應對原料進行預處理.一般采用枯燥處理,也可加相應的具有除濕功能的助劑.如消泡劑等.PE的干溫度一般在60-90度.在此溫度下,產量可提升10%-25%2.溫度限制溫度工藝的定義及設定原那么.料筒溫度主要提升物料塑化程度,一般料筒溫度設定根本保持一致.料筒溫度過低,可能導致物料塑化缺乏,從而使產品出現內壁凹點、發麻等,嚴重時可能導致電流過高而停機.料筒溫度過高,可能導致物料塑化過度

7、,從而使各項性能達不到要求,嚴重時可能導致螺桿結焦而損害螺桿.模具溫度主要作用為提升管材內外壁光潔度,一般口模溫度設定高于其它溫度.模具溫度過低時,可能導致產品外壁發麻、產品沒有光澤度等.模具溫度過高時,可能導致產品外外表特別光亮,產品發胖、花紋等異常情況.擠出成型溫度是促使成型物料塑化和塑料熔體流動的必要條件.對于聚烯燒來說溫度范圍較寬.通常在熔點以上,280度以下均可加工.模和芯模的溫度對管子外表光潔度有影響,在一定的范圍內,口模與芯模溫度高,管子外表光潔度高.通常來講,口模出口的溫度不應超過220度,機頭入口的熔體溫度為200度,機頭入口和出口熔體溫差不應超過20度.聚乙烯管材擠出的熔體

8、溫度上限一般規定為230度,一般限制在200度左右為隹.聚丙烯管材擠出的熔體溫度上限一般為240度.3 .壓力限制熔壓過低,會導致物料塑化不好,從而造成產品發麻等.熔壓過高會使產品塑化過度,從而導致發胖、生產不穩定等異常情況,并且對模具由一定的損傷.擠出過程中最重要的壓力參數是熔體壓力,即機頭壓力.熔體壓力通常限制在10-30MPa之間.4 .真空定型真空定型主要限制真空度和冷卻速度兩個參數.通常在滿足管材外觀質量的前提下,真空度應盡可能低,這樣管材內應力小,產品在存放過程中變形小.5 .冷卻聚乙烯管材擠出成型中冷卻水溫要求一般較低,通常在20度以下,在生產PPR管材時,第一段溫度可以稍高,后

9、段較低,從而形成溫度梯度.6 .螺桿轉速與擠出速度螺桿轉速是限制擠出速率,產量和制品質量的重工參數.單螺桿擠出機的轉速增加,產量提升.剪切速率增加,熔體表觀粘度下降.有利于物料的均化.7 .牽引速度牽引速度直接影響產品壁厚,尺寸公差,性能及外觀,牽引速度比須穩定,且牽引速度與管材擠出速度相匹配.牽引速度與擠出線速度的比值反映出制品可能發生的取向程度,該比值稱為拉伸比,其數值必須等于或大于1.8 .管材的在線質量限制與后處理聚烯燒屬結晶聚合物,剛下線管材的性能與管材制品交付使用時的尺寸和性能時有差距的.主要原因有：第一,聚烯燒熔體冷卻過程中要發生結晶作用,與溫度和時間有關.第二,剛下線管材的溫度

10、通常高于常溫.第三,剛下線的管材內應力較大.為了到達性能及尺寸的穩定性,一般的聚乙烯管材應下線放置24小時,聚丙烯管材需放置48小時后,可依照相應的標準進行性能測試.三、生產工藝流程圖j料筒模具科斗jrrJIT;,5歲吐庫.四、質量問題管材生產中常見現象的產生原因和處理方法常見現象產生原因推薦解決方法外表喑淡無光1.原料水分1.原料預處理2.熔體溫度不合適2.調整溫度3.擠出機擠出的熔融物料不均勻3.增加背壓,用較細的過濾網,設計適宜的螺桿結構：4.定徑套過短4.加長定徑套5.口模成型段過短5.加長口模成型段.外表斑點1.原料中有水分1.枯燥原料2.水槽中的管子上有氣泡2.消除氣泡.調整工藝溫

11、度外外表呈現光亮透明的塊狀俗稱眼晴1.機頭溫度過高1.降低機頭溫度2.冷卻水太小或缺乏,或不均勻2.冷卻水開大或清理定徑套管材光滑外外表規那么的斑紋管材趨向粘附定徑套加大冷卻水流量清理水路或降速管材外外表深的波紋定徑套口模沒對中對中,保持定徑箱與口模在同一軸線內外表粗糙1.原料潮濕1.原料烘干,或預處理2.芯模溫度低2.提升溫度或延長保溫時間3.口模與芯模1可隙過大3.換芯模4.口模定型段太短4.換定型段較長的口模管內壁波紋狀1.擠出機產量變化,下料不穩1.降低螺桿喂料區溫度12.牽引機打滑2.調節牽引氣壓3.管材冷卻不均3.調節水路管內壁有凹坑1.原料水分大1.原料預熱枯燥2.填充料分散性差

12、未塑化,雜質2.換料,調節溫度,清潔原料管內壁白焦粒1.擠出機機頭與口模內壁/、干凈1.清模2.局部溫度過高2.檢查熱電偶是否正常3.口模積料嚴重3.清模,適當降低口模溫度外徑或壁厚隨時變化1.擠出速度變化1.檢查牽引機2.牽引速度發生2.適當提升壓力變化或打滑3.下料不穩回料粒徑不均3.原料過篩或造粒4.熔體的不穩定性4.提升料溫,降低線速度,增加模間隙5.冷卻不均5.清理水路管材壁厚不均1.口模沒對中1.調節口模同心12.口模溫度不均2.調節溫度3.牽引機,定徑套,口模沒對中3.保持在同一軸線上4.定徑套與口模距離太遠4.拉近距離熔接縫不良1.口模成型段太短1.使用較長的口模成型段2.熔融

13、溫度低2.提升料溫3.模頭中塑料分散3.清理模頭4.機頭機結構不合理4.更換或改造管材過早損壞穿孔1.水泡1.枯燥原料:2.氣泡2.除濕或降低溫度3.雜質3.清潔原料或用過濾網4.顏料或填充料分散不良4.調節溫度或更換原料管材過早損壞脆性破壞1.料溫低1.提升料溫2.溫度過高,原料分解2.清理模具,降低溫度管材開裂1.機頭溫度低,擠出速度快1.升溫,降速2.冷卻水太大2.減小冷卻水流量管材圓度不好,彎曲1.口模,芯模中央位置/、止1.調整同心2.機頭溫度四周不均2.調節溫度3.冷卻水離口模太近3.調整冷卻水位置4.冷卻水噴淋力度過大4.調節噴頭角度5.冷卻水噴淋太小5.清理水路6.水位過高6.

14、排水7.牽引機壓力過7.調節氣壓X注：表中加粗局部為PE管材生產比擬容易產生的各種問題分析及解決方法.PPR管材質量的各種因素廠品缺陷產生原因解決方法局部變色,以致外觀色澤不均勻一致?PP-R管材是由PP-R樹脂經擠出機擠出成型而成.擠出機的作用能使PP-R樹脂從晶體塑化到高彈態,進而再塑化到熔融粘流態這一過程中,如果PP-R原料在擠出成型時所受到熱量和壓力不當,會使原料狀態變化時發生分子構型改變.過高塑化溫度破壞PP-R的分子結構并產生分解變色.同時擠出速度過快,在機筒內產生較圖的摩擦熱,使物料溫度升局用分解及色.要求PP-R管材擠出加工過程中,應預防塑化溫度過高和擠出速度過快,引起PP-R

15、樹脂分子結構的改變外表斑點,以致外觀色澤不均勻一致?生產管材的PP-R樹脂原料中如有水分,可能導致擠出成型管材表間形成斑點.管材在擠出成型加土過程中采用真空槽式定徑時,水槽中的管子上如有氣泡,也會導致擠出成型管材外表形成斑點.?去除原料中的水分或消除水槽中管子上的氣泡.為保證水槽管子上無氣泡,必須做到：預防水槽的循劃、泵產生氣蝕,水槽中的水面保持在水口以上,增加水槽中水的循環量.外表暗淡無兒?生產管材的原料中有水分,可能導致管材外表喑淡無光.擠出加工熔體溫度不適宜,擠出機擠出的熔融物料不均勻,定徑套過短,口模成型段過短等都可能導致管材外表暗淡無光.?去除原料中的水分或調整管材加工的工藝參數.其

16、中調整管材加工的工藝參數包括：選擇適宜的熔體溫度,改善擠出機擠出的熔融物料的均勻性,使用長定徑套,增加模成型段的長度.有光亮透明的塊狀機頭溫度過高和冷卻缺乏.降低機頭溫度和冷卻水開大.外表粗糙不光滑真空定型的真空度限制確實當與否,將直接影響管材的外表質量,真空度太高使管材外表粗糙；冷卻速度過快易在管材內部產生應力,導致管材外表粗糙.另外,PP-R樹脂原料中的含有水分也會導致管材內外外表粗糙.將真空定徑槽的真空度和冷卻速度調整限制到最正確狀態.去除PP-R樹脂原料中的水分.外表出現溫度過高,聚合物分解,外表產生氣泡.限制管材的擠出成型溫氣泡?原料中含有水分,可能導致熔體中出現氣泡,導致管材外表出現氣泡.度;去除PP-R樹脂原料中的水分.外表出現斑點凹坑?高溫下擠出的管坯,冷卻成型時冷卻速度對制品的性能有f的影響,冷卻過快易在管材內部產生應力,并降低外觀質量.冷卻水流量過大,管子外表就