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:聚乙烯压力管材生产如何进行质量控制

摘要: 聚乙烯压力管材生产如何进行质量控制聚乙烯压力管材生产如何进行质量控制化学建材是继钢材、木材、水泥之后第四大类重要建筑材料。化学建材产品主要包括塑料管道、塑料门窗,防水材料和建筑涂料等。聚乙烯(PE)管材作为一种新型建筑材料正在被大力推广使用,在建设部和各级政府部门的大力倡导下,近9年来,全国形成了PE管材投资热潮,不少原来生产聚氯乙烯(PVC)塑料异型材、PVC塑料管材的企 ...
聚乙烯压力管材生产如何进行质量控制

聚乙烯压力管材生产如何进行质量控制

化学建材是继钢材、木材、水泥之后第四大类重要建筑材料。化学建材产品主要包括塑料管道、塑料门窗,防水材料和建筑涂料等。聚乙烯(PE)管材作为一种新型建筑材料正在被大力推广使用,在建设部和各级政府部门的大力倡导下,近9年来,全国形成了PE管材投资热潮,不少原来生产聚氯乙烯(PVC)塑料异型材、PVC塑料管材的企业开始转向投资生产PE管材产品,短短几年,PE压力管材的生产企业由2000年前的十几家增加到目前的一百多家,生产企业生产、销售势头良好。作为管材的生产厂家不仅要盯住市场销售量,更要盯住自己的产品质量。PE管材作为燃气、给水用压力管道材料,对其质量要求很高,尤其是输送燃气用高密度聚乙烯(HDPE)管材产品,其质量的好坏直接影响到人民生活的安全。因此,生产企业要引起足够重视。笔者主要从原料、工艺控制方面介绍PE管材生产的质量控制。

1、PE压力管材原料的质量控制

PE压力管材主要应用于城市供水、燃气输送等方面,其使用寿命至少要达到50a以上,并保证绝对安全性。原料的选择对于管材最终能达到的性能是极其重要的,有时是决定性的。生产厂家应选择PE管材专用料来生产PE管材,欧洲标准和国家标准对PE给水和燃气管材专用料的性能指标都有明确规定,管材专用料按材料的等级分为PE63、PE80、PE100。目前供水、燃气用原料主要是PE80、PEI00,我国PE树脂的产量很大,但适合做管材的PE树脂并不多,尤其适合做供水、燃气输送用的PE80级专用料更少,PE1 00级管材专用料根本就没有,管材专用料主要依赖进口。国内厂家目前使用最多的是英国BP、北欧化工、阿托菲纳等公司提供的黑色或黄色混配料和韩国三星、LG、大韩油化等公司提供的不含炭黑的本色料。

生产燃气、给水用PE管材时最好采用混配料,尤其是生产燃气用PE管材时一定要采用混配料,只有这样产品质量才能得以保证。采用本色料加色母料生产PE管材时要注意两个方面的问题:

(l)色母料的加入量;

(2)色母料在本色料中的分散情况。

国家标准要求管材中炭黑的含量应达到2.5%,炭黑的分散等级应达到3级。使用本色料加色母料生产管材时,一起注意色母料中炭黑的含量。目前新使用的黑色母的炭黑含量为 40%- 50%,因此在PE本色料中加色母料至少要达到5%以上才能保证生产的管材产品中的炭黑含量达标。若炭黑含量少,达不到指标要求,会使管材的抗氧化性能明显降低,氧化诱导时间缩短,从而达不到质量要求。色母料在本色料中一定要分散均匀,分散不均匀会造成炭黑在熔融料中分散不均,影响管材质量。笔者曾进行拉伸试验和管材爆破试验,炭黑分散不均匀拉伸易断裂,断裂伸长率难达标,管材爆破试验中管材的承载压力远远低于用混配料生产的管材。

原料中的含水量也是不能忽视的,原料中水分的含量直接影响管材产品的表面质量,国标要求原料中水分的含量小于300 mg/kg。原料中的水分含量高,管材表面会出现气泡、凹陷,严重时会影响到管材的耐压强度。因此在挤出生产前需对PE原料中水分的含量进行重新检测,尤其是混配料,由于含炭黑,炭黑容易吸水,会造成原料中水分的含量远远超标,因此生产前要对原料进行烘干处理。目前,干燥方式有热风干燥和脱湿干燥两种,前者干燥效果不是太理想,建议厂家最好采用脱湿干燥设备干燥原料。脱湿干燥设备是通过热风和分子筛吸附同时处理原料中的水分,干燥温度一般不高于80℃,干燥后原料中的水分含量完全能达到国标要求。原料通过干燥处理后降低了水分的含量同时投入挤出机中,原料温度均匀一致,提高了挤出生产的稳定性。

2、生产工艺过程的质量控制

生产工艺包括挤出工艺温度、机头压力、挤出速度、牵引速度、真空度、冷却水温度等技术参数。挤出工艺温度包括机筒温度、机头温度和口模温度。PE管材是采用单螺杆挤出机挤出的,机筒温度设置为平坦分布,温度可控制在170-200℃,对于PE80级原料采用下限温度,而PEI 00级原料采用上限温度。机头温度对挤出成型影响很大,温度过高,挤出制品形状的稳定性差,易使制品的收缩率增大;温度过低,物料的熔体粘度增大,机头压力升高,物料离模后膨胀较大,制品表面粗糙。机头温度一般控制在190- 210℃,可根据物料出料的情况来调整温度。口模温度可控制在220℃左右,一般情况下,口模温度高可提高管材表面的质量,管材表面光洁,当然应主要根据所选用原料的情况来具体决定。机头压力也叫熔体压力,PE压力管材的熔体压力一般控制在20-40 MPa,熔体压力与机筒内物料的塑化程度、螺杆转速、机头部位滤网的孔径等指标有关,一般增大熔体压力,能使产品的密实度提高,有利于提高制品质量。挤出速度也叫螺杆转速,螺杆转速的选择直接影响到管材的产量和质量,提高螺杆转速可在一定程度上提高产量,但是单纯提高螺杆转速,则会造成物料塑化不良,管材内壁毛糙。牵引速度与挤出速度之比称为拉伸比,PE管材的拉伸比为1.2左右,通过调节牵引速度可调整管材的壁厚,在实际生产过程中,生产一定壁厚的管材调节牵引速度时需同步调整挤出速度。真空度的大小直接影响到管材的外径尺寸,真空度一般控制在0.02-0.07MPa,第一节的真空度相当重要,主要起定径作用,真空度要大些,第二节、第三节的真空度可小些,能够确保管材圆度即可。一般情况下生产管材外径尺寸越大,要求的真空度就越高。

目前常用的管材挤出生产方法为真空定径及喷淋冷却,真空冷却定径采用带有水环的真空定径套,置于第一节真空中,冷却水水温和喷淋水流量调节对于管材的质量影响很大。冷却水温度一般控制在15一25℃为宜,冷却水温度过高,将会延长冷却时间,减慢冷却速度,意味着熔融的原料处于高温的时间也将延长,尤其是管材内壁,这样会加速原料中抗氧化等添加剂的分解,降低管材的抗老化性能,同时对管材的定型也有不利影响。相反,如果真空定径水温过低,则会使熔融态的PE管材外表面冷却结晶速度过快,造成管材的内外表面温差过大而使管材定型后产生较大的内应力,降低管材的力学、物理性能。冷却水流量可通过流量计来控制,冷却水流量过大,易使管材表面粗糙,产生斑点、凹坑;过小也会使管材表面质量变差,产生斑点,冷却水分布不均匀还会使管材产生不圆现象。总之,要根据设备、模具、原料的具体情况来制定出合理的工艺参数,在生产过程中要严格按工艺制度进行操作,只有这样才能保证稳定高质量的生产。

3、产品检测的质量控制

产品的检测分为原料检测、过程检测和最终产品检测。对于原料的检测,有两项性能指标需在生产前进行,即水分含量和熔体质量流动速率,熔体质量流动速率是制定工艺温度的参考依据。过程产品检测是产品生产过程中对产品的表面质量、外形尺寸(外径、壁厚、圆度等)进行的控制,目前较先进的生产线上配置有在线壁厚测量装置和自动口模对中系统,如果没有这些装置就需使用工具测量管材的外径。壁厚和椭圆度等指标,如不符合要求应及时对口模,对真空定径进行调节直到能够稳定生产出合格的产品。最终产品的检测是产品出厂前必须要进行的,除前面提到的表面质量,外形尺寸检测以外,还要对管材产品进行静液压强度、断裂伸长率、热稳定性和熔体质量流动速率4项物理性能指标的检测。

4 结语

企业要想做强做大,必须把质量放在首位,只有做好今天的产品质量,才会拥有明天的一片市场。

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