Ⅰ型Ⅱ型PE-RT地暖管材高速生產(chǎn)技術(shù)控制探討 PERT地暖管材設備
近年，PE-RT地暖管材使用量快速增長(cháng)，遭遇金融危機的2009年其開(kāi)始增加了100-200%。為了適應巿場(chǎng)高速增長(cháng)的需要，企業(yè)可引進(jìn)增加閔氏塑料設備集團的高速式生產(chǎn)線(xiàn)部分設備走外延式擴大再生產(chǎn)；也可走內延式擴大再生產(chǎn)，不增加設備，采用提高勞動(dòng)生產(chǎn)效率的辦法，即提高擠出設備的生產(chǎn)綫速度來(lái)提高單位時(shí)間的產(chǎn)量。本文將探討引進(jìn)閔氏塑料設備集團公司的高速PERT地暖管生產(chǎn)線(xiàn)進(jìn)行生產(chǎn)過(guò)程的技術(shù)控制，提高PE-RT地暖管設備生產(chǎn)效率。 相關(guān)管材擠出設備信息請瀏覽http://www.minshigroup.cn/cnproduct/Pipeline/ 或致電13864210210垂詢(xún)。
PE-RT塑化的控制
首先，我們看看PE-RT管材的加工工藝流程圖：
PE-RT顆粒原料在Tg玻璃化以下分子鏈段不能自由活動(dòng)，在Tg玻璃化溫度以上鏈段可以自由活動(dòng)，但在常溫下由於高分子間的作用力即范德華力和氫鍵，使分子之間互相糾纏像亂麻一樣。由於高分子沒(méi)有完全的自由，也就是在常溫下自身不能打開(kāi)分子之間的相互糾纏，使顆粒與顆粒之間重新組合。通過(guò)工藝流程圖不難看出，要將本色PE-RT顆粒狀的樹(shù)脂原料變成管材，需要設備、模具、溫度等條件產(chǎn)生的共同作用來(lái)完成顆粒之間的互熔，使之由分散的個(gè)體相變成連續的整體相。如果沒(méi)有溫度，顆粒料經(jīng)過(guò)再大的剪切與壓縮也不能變成管材，如果沒(méi)有壓縮、剪切力，即使溫度很高可以把原料熔化，但是在較短時(shí)間內經(jīng)過(guò)高速生產(chǎn)的高溫區也不能完全壓實(shí)物料使之達到理想的塑化。所以，管材塑化是靠溫度、壓縮、剪切、停留時(shí)間來(lái)共同完成的。那么設備模具的先進(jìn)程度、控制儀器的精確度、合理的工藝參數等是保證高速生產(chǎn)PE-RT管材產(chǎn)品質(zhì)量的重要條件。
溫度控制與產(chǎn)量、質(zhì)量的關(guān)系控制
從以下坐標圖上可以看出，Ⅰ型PE-RT原料加工溫度在180-210℃之間產(chǎn)量最高，Ⅱ型原料在185-225℃之間產(chǎn)量最高。在高速生產(chǎn)時(shí)如果溫度較低，塑化不好，管材外觀(guān)不光滑無(wú)亮度或出現熔體破碎；溫度太高時(shí)，出口模太軟，管材表面容易出現小痕紋。溫度波動(dòng)范圍在上下偏差5℃時(shí)，產(chǎn)品相對穩定，當溫度上下偏差超過(guò)10℃時(shí)，由於溫度越高料的流動(dòng)性越好，在牽引不變的情況下管材相對變厚，溫度越低料的流動(dòng)性越差，在牽引不變的情況下管材相對變薄。由於地暖管材是盤(pán)管，200-300米一捆，中間管材有偏差不易發(fā)現，就會(huì )有質(zhì)量隱患，所以選擇先進(jìn)的溫控系統和嚴格的精度控制是產(chǎn)品質(zhì)量的重要保證。
溫度控制與產(chǎn)量的關(guān)系
材料性能與加工產(chǎn)量、質(zhì)量的關(guān)系
根據標準要求：不同材料的管材做靜液壓試驗時(shí)誘導環(huán)應力如下：
Ⅰ型PE-RT管材與PE-Xa管材主要區別是：PE-RT管材非交聯(lián)，柔韌性較好，生產(chǎn)速度快，可熱熔焊接，但長(cháng)期使用在一定高溫與壓力的條件下會(huì )出現拐點(diǎn)，即性能快速下降，因為在使用溫度為60℃時(shí)使用12-12.5年後將出現拐點(diǎn)，在使用溫度為70℃時(shí)使用5.5年後將出現拐點(diǎn)，在使用溫度為80℃時(shí)使用2.5年後將出現拐點(diǎn)，在使用溫度為90℃時(shí)使用9900小時(shí)後將出現拐點(diǎn)，因此建議最佳長(cháng)期使用溫度為50-60℃之間。而PE-Xa管材為交聯(lián)管材，一旦交聯(lián)後就不能熔化溶解，故不能焊接，柔韌性比PE-RT差一點(diǎn)，但不影響使用，生產(chǎn)速度慢，長(cháng)期使用在一定高溫與壓力下，性能不會(huì )快速下降，因此無(wú)拐點(diǎn)。無(wú)拐點(diǎn)的意思就是產(chǎn)品性能老化很慢、壽命較長(cháng)，因此建議最佳長(cháng)期理想使用溫度為60-70℃之間。
不同材料管材耐壓試驗結果
假設PE-RT與PE-X管材厚度相同以DN20*2.0mm為例，Ⅰ型PE-RT管材在試驗條件為110℃/8760小時(shí)的情況下：打壓壓力應該是0.422 Mpa，PE-X管材在同樣試驗條件下：打壓壓力是 0.6Mpa，由於PE-RT與PE-X管材各有優(yōu)缺點(diǎn)，為了提高PE-RT管材的強度，延長(cháng)使用壽命，使之接近於PE-X管材的質(zhì)量強度與使用壽命，因此國外企業(yè)開(kāi)發(fā)了無(wú)拐點(diǎn)的Ⅱ型PE-RT原料，它與Ⅰ型PE-RT原料生產(chǎn)的管材區別如下：
1. 生產(chǎn)速度相同，即產(chǎn)量一樣，個(gè)別國外企業(yè)的Ⅱ型料產(chǎn)量略低些。
2. 耐熱溫度比PE-RT（Ⅰ型）提高10℃，即比目前的LG、SK、大林、巴塞爾的Ⅰ型原料加工的管材耐熱溫度提高10℃。
3. 使用壽命延長(cháng)，長(cháng)期耐高溫性能與PE-Xa管材一樣無(wú)拐點(diǎn)。
4. 比Ⅰ型PE-RT管材耐壓強度提高3-5%。
5. 缺口沖擊強度比Ⅰ型提高5倍。
6. 常溫條件下實(shí)驗，Ⅰ型PE-RT管材接近於PE80級管材的耐壓強度，Ⅱ型PE-RT管材接近於PE100級管材的耐壓強度。
7. 邵氏硬度比Ⅰ型PE-RT高20%，比重高0.07-0.1g/cm3。
Ⅱ型PE-RT原料生產(chǎn)的管材之所以比Ⅰ型PE-RT有更高的強度與耐溫度性能和更長(cháng)的使用壽命，據說(shuō)主要原因是Ⅱ型PE-RT原料加工時(shí)提高了分子量，采用雙峰或者多峰，由Ⅰ型的乙烯-辛烯共聚物變?yōu)棰蛐偷囊蚁?丁烯共聚物等。
在高速生產(chǎn)時(shí)，由於材料的差異，加工性能有明顯的區別，因此必須調整工藝，改變或者尋求恰當的模具拉伸比例，有的Ⅱ型料加工溫度要比Ⅰ型高5-15℃，如果不調整溫度，由於有的Ⅱ型料熔體流動(dòng)速率較低，在Ⅰ型料的溫度條件下還不能充分塑化，出現表面無(wú)光澤度，產(chǎn)量低，通過(guò)調整與改進(jìn)模具，產(chǎn)量達到Ⅰ型料的產(chǎn)量，但有的Ⅱ型不需要調整溫度即可達到Ⅰ型的產(chǎn)量。因此嚴格控制原料的質(zhì)量也是保證高速生產(chǎn)PE-RT管材質(zhì)量與使用壽命的重要保證。
設備與產(chǎn)量、質(zhì)量的關(guān)系控制
如果用普通PE設備來(lái)生產(chǎn)PE-RT管材，線(xiàn)速度一般在6-15米/分鐘，如果用高速生產(chǎn)線(xiàn)，線(xiàn)速度可達到20-30米/分鐘，以下通過(guò)普通的低速生產(chǎn)設備與高速生產(chǎn)設備的比較來(lái)分析選擇設備。
1、 機筒螺桿精度如果比較差，根據時(shí)溫等效原因，在不光滑地方如果有滯留物粘附，時(shí)間長(cháng)了等於大大提高溫度，連續生產(chǎn)時(shí)間長(cháng)了就會(huì )有降解或者分解物出現，管材表面就會(huì )有間斷性的小黑點(diǎn)，影響產(chǎn)品質(zhì)量，因此必須選擇先進(jìn)的精度較高的設備來(lái)生產(chǎn)。
2、 高速生產(chǎn)線(xiàn)與低速生產(chǎn)線(xiàn)，由於螺桿在長(cháng)徑比、壓縮比、剪切力、熔化區域等方面有一定的差異，因此高速生產(chǎn)線(xiàn)雖然生產(chǎn)速度很快，但不是單靠提高溫度來(lái)解決塑化的。如果相對加工溫度不是很高，而生產(chǎn)速度又很快，物料在設備中停留的時(shí)間又很短，同時(shí)塑化還比較理想，這樣對物料的熱老化影響很小，產(chǎn)品的使用壽命就會(huì )延長(cháng)。低速生產(chǎn)線(xiàn)螺桿長(cháng)徑比、壓縮比、剪切力、熔化區域不理想，需要把溫度提得很高來(lái)達到理想塑化滿(mǎn)足高速生產(chǎn)的要求，否則只能慢速生產(chǎn)，物料在設備中停留時(shí)間就會(huì )變長(cháng)，原料每加工一次都會(huì )有不同程度的熱老化，對產(chǎn)品使用壽命的延長(cháng)是不利的，因此高速生產(chǎn)線(xiàn)必須選用長(cháng)徑比、壓縮比、剪切力、塑化較好的設備。
高速生產(chǎn)線(xiàn)生產(chǎn)的Ⅰ型Ⅱ型PE-RT管材
模具與產(chǎn)量、質(zhì)量的關(guān)系控制
模具的作用是進(jìn)一步幫助塑化，有藍式、螺旋式、支架式機頭；形成壓縮，使物料更密實(shí)，提高產(chǎn)品強度；形成熱坯型管材；控制管材的厚度坯型，使之可調整偏差。模具的精度直接影響到是否有滯留物粘附，時(shí)間長(cháng)了出現黑點(diǎn)或黑線(xiàn)。
模具的壓縮效果直接影響到擠出速度，如果壓縮效果不好，一是產(chǎn)量低，生產(chǎn)速度快了表面不好看；二是產(chǎn)品不密實(shí)，強度低，性能差?？谀Ｅc芯棒的光滑度直接影響到熱坯型管材的外觀(guān)質(zhì)量，如果有明顯的痕紋，管材經(jīng)過(guò)長(cháng)期高溫與壓力的使用，就會(huì )從劃痕處引發(fā)爆破點(diǎn)，影響產(chǎn)品使用壽命。
冷卻定型方法與控制
聚烯烴管材冷卻定型方法一般有以下幾種：
1、 真空定徑法：真空定徑法是將物料經(jīng)過(guò)電加熱，通過(guò)設備與模具溫度、停留時(shí)間使之塑化，擠出型坯進(jìn)入定徑套，在真空箱設定0.02-0.06MPa的負壓，熱型坯管材進(jìn)入定徑套（定徑套設有真空槽或孔），被負壓吸附在上面，形成與定徑套一樣圓形的管材，通過(guò)冷卻而成型。真空定徑所用定徑套可分為片式與普通式，片式定徑套又分為水簾式與水環(huán)式，定徑套設計是否合理與適用直接影響到產(chǎn)品質(zhì)量。如外觀(guān)劃痕、麻點(diǎn)、裂紋，也直接影響到生產(chǎn)效率。
2、 正壓定徑法：物料經(jīng)模具擠成型坯，直接進(jìn)入定徑套，定徑套與口模是固定在一起的，用壓縮空氣經(jīng)過(guò)模芯中間進(jìn)入管材中，把熱坯型料吹脹，緊貼定徑套，通過(guò)冷卻成型成為管材。這種方法可避免劃痕、裂紋、水麻點(diǎn)等問(wèn)題，但加工時(shí)不好觀(guān)察調整，一旦漏氣會(huì )出現很多廢料。
3、 風(fēng)冷成形與水冷成形：風(fēng)冷成形外觀(guān)不會(huì )出現水麻點(diǎn)，外觀(guān)很亮，但不適合高速生產(chǎn)，而且成本也較高，水冷成型成本低，冷卻效果好生產(chǎn)速度快，如果冷卻水大小未調整好，會(huì )出現裂紋、麻點(diǎn)、劃痕等影響產(chǎn)品質(zhì)量。
拉伸、膨脹比與產(chǎn)量質(zhì)量的關(guān)系控制
根據實(shí)際情況，當拉伸比、膨脹比為0.5-1.0時(shí)，由於生產(chǎn)速度快，PE-RT熔體較柔軟，產(chǎn)量較低，當拉伸膨脹比為1.3-1.6之間時(shí)，產(chǎn)量與質(zhì)量較穩定，管材不易出現劃痕和水冷成型造成的假裂紋、熔體堆積現象。
高速生產(chǎn)管材拉伸、膨脹比直接影響產(chǎn)品質(zhì)量與產(chǎn)量
管材外徑收縮比控制
影響管材外徑的主要因素是：
1、 水溫：水溫越高，產(chǎn)品收縮越小，反之亦然。
2、 真空壓力或正壓壓力：在0.01-0.06之間時(shí)壓力越高，收縮越小，反之亦然。
3、 生產(chǎn)速度：生產(chǎn)速度越快，管材收縮越大，反之亦然。
4、 定徑套長(cháng)度：定徑套越長(cháng)，生產(chǎn)速度可越快，產(chǎn)品圓度越好，反之亦然。
5、 定徑套真空槽有效真實(shí)接觸面：一定范圍內定徑套上真空槽與真空孔的有效真實(shí)接觸面越大，產(chǎn)品外徑越大，反之越小，這就是有的定徑套小，但生產(chǎn)的外徑大，有的定徑套大，而產(chǎn)品外徑反而小的原因。
6、 定徑套本身大小與成型管材外徑成正比，在其他條件相同的情況下，定徑套越大，管材外徑越大，生產(chǎn)速度越快，由於熱坯型管材在定徑套中停留時(shí)間短，所以定徑套需要更大，反之生產(chǎn)速度越慢，熱坯型管材在定徑套中停留時(shí)間長(cháng)，有充分的定徑時(shí)間，所以定徑套需要較小，小管材高速生產(chǎn)線(xiàn)收縮比一般控制在5-8%，低速生產(chǎn)線(xiàn)收縮比一般控制在3-5%，定徑套的冷卻方法與冷卻效果直接影響產(chǎn)品外觀(guān)質(zhì)量與生產(chǎn)效率。
牽引與盤(pán)卷對產(chǎn)品質(zhì)量的影響
由於高速生產(chǎn)線(xiàn)線(xiàn)速度很快，如果牽引沒(méi)有壓緊自動(dòng)盤(pán)卷機在換圈時(shí)產(chǎn)生強大的慣性張力，使管材在口模與定徑套之間產(chǎn)生拉薄現象，由於速度快，產(chǎn)量高，很難發(fā)現，會(huì )形成嚴重的質(zhì)量隱患。
嚴格的質(zhì)量控制
1、原料入庫必須嚴格按照標準進(jìn)行檢測，不合格原料不使用。
2、首件檢驗：上卷前必須檢驗合格才能盤(pán)卷，否則不能盤(pán)卷。
3、每捆之間（8-10分鐘）檢查一次壁厚與外徑。
4、捆捆打壓，避免意外雜質(zhì)及拉薄現象。
5、捆捆稱(chēng)重，精確計算，預防盤(pán)卷中漏檢的薄壁產(chǎn)品。
6、嚴格按批次批量進(jìn)行管材的全項指標檢測。
7、堅決做到不合格產(chǎn)品不貼合格證，不合格產(chǎn)品不出廠(chǎng)。
8、管材有嚴格的標識要求，根據管材上嚴格完整的標識可追溯：生產(chǎn)企業(yè)、生產(chǎn)時(shí)間、生產(chǎn)機臺、生產(chǎn)人員、所用原料、檢驗人員等。
Ⅰ型、Ⅱ型PE-RT管材高速生產(chǎn)要想保證產(chǎn)量與質(zhì)量，必須采用比較先進(jìn)的、精度比較高的設備、模具，采用比較合理、適用的定徑方法與良好的工藝控制，采取嚴格的質(zhì)量控制手段和優(yōu)質(zhì)的原料高速生產(chǎn)高質(zhì)量的產(chǎn)品。針對巿場(chǎng)不斷擴大的需求，應以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率來(lái)獲得較低的生產(chǎn)加工成本和較高的產(chǎn)量，使價(jià)格更合理，讓用戶(hù)得到更多的實(shí)惠來(lái)公平競爭，共同維護PE-RT管材這種優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品在用戶(hù)心目中的良好形象。
相關(guān)管材擠出設備信息請瀏覽http://www.minshigroup.cn/cnproduct/Pipeline/ 或致電13864210210垂詢(xún)。
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