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1、钢带增强高密度聚乙烯螺旋波纹管工艺研究 l绪论 l钢带增强聚乙烯螺旋波纹管（MRP)的简介 lMRP管材用原料 l主要工艺 l原料检测 l成品检测 l总结 绪论 l 在塑料管道各个应用领域 中塑料埋地排水管虽然起 步较晚，但是发展非常迅猛。上世纪90年代全国的年产量 才几万吨，到2004年塑料埋地排水管产量已经达到近25万 吨。我们预测我国塑料埋地排水管在今后几十年中将持续 大发展，2010年将超过60万吨。与传统的金属管、水泥管 相比，塑料管材具有质量轻、耐腐蚀、水流阻力小、综合 节能性好、运输安装方便、使用寿命长等优点 。 l 塑料管材使用的材料主要有聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯 (PE)及
2、聚丙烯(PP)等。与其他塑料管(如PVC)相比，高密 度聚乙烯(HDPE)管材具有密度低、韧性好、耐腐蚀、绝缘 性能好、易于施工和安装等特点，广泛应用于市政和建筑 埋地排水、排污、燃气、供热采暖、电线电缆穿线、农用 节水灌溉、室内外给水等领域。 l 但是市政排水、排污工程中，由于管材需要进行埋地 处理，对管材的环刚度、环柔度提出了较高要求。而普通 的聚乙烯埋地结构壁管道，特别是大口径管道的生产时耗 用原料多、对设备要求高，而且环刚度普遍低。对于市政 主管道工程造价、埋深等要求不能够完全满足，因此新的 聚乙烯复合管道应运而生。钢带增强聚乙烯螺旋波纹管（ 简称MRP）就是其中应用的佼佼者。 绪论
3、钢带增强聚乙烯螺旋波纹管的简介 l定义：以HDPE为基体，用表面涂覆粘结树脂的钢带 成行为波形作为主要支撑结构并与PE材料缠绕复合 成整体的双壁螺旋波纹管。 钢带增强聚乙烯螺旋波纹管的简介 l 本产品能将钢材的高刚度、高强度和塑料的耐腐蚀、耐磨损和柔 韧性等两种材料的优良性结合起来，不仅可使管材达到SN8、SN12.5 、SN16三个环刚度，而且解决了钢材的耐腐蚀问题，弥补了较大直径 全塑料埋地排水管一般环刚度只能达到SN8的弱点。 l 产品在达到高性能的同时，另一突出的特点是节约原材料由于是 采用的钢缠绕成型，其管材的口径大小完全取决与生产线缠绕芯轴的 大小，而不同与普通聚乙烯管材口径大小依
4、据成型模具大小来决定， 这样就可以使用较少的原料和较小的挤出机来生产较大的口径管材， 因此大大的减少了原料的使用，较之同直径、同环刚度的全塑料埋地 排水管可显著降低成本；同时和传统排水管相比，具有密封可靠、使 用寿命长、柔韧抗震、重量轻、施工方便快捷，是有广阔推广前景的 新型化学建材，适用于介质长期温度不大于45的雨水、污水、废水 排放系统等排水管道工程。 lMRP管具有独特的结构、性能和特点。其重要的优势是： 1、管材采用了刚增强能达到较高的环刚度。 2、钢带外有一层聚乙烯的防腐层，管材不会被污水、废水及化学药 品腐蚀也不会被植物根系破坏。 3、管材为黑色，可承受堆放和施工过程中阳光的直晒。
5、 4、管内壁为聚乙烯层，粗糙系数小，流阻小，排水速度快，通水能 力强流量大。 5、重量轻，运输、施工费用省。 6、有多重连接方式满足不同工程的需要，可冬季施工。 钢带增强聚乙烯螺旋波纹管的简介 MRP管材用原料 生产该管材所用的主要原料包括聚乙烯(PE)树脂、钢带、粘接树 脂、黑色母及消泡剂。 1.生产管材所用的材料应以聚乙烯(PE)树脂为主,其中可含有利 于管材性能的材料,聚乙烯(PE)树脂含量应在80以上。要求熔指流 动速率达到（5KG,190）g/10min0.1-0.5;氧化诱导时间（200） min20. 2.钢带表面状态要求：全油、无锈、无氧化皮、无污垢，表面平 整。钢带性能要求：
6、有屈服强度210；抗拉强度MPa270350MPa； 伸长率38%。 3.树脂作为刚与塑料的中间层，是确保钢塑粘结牢固的关键。而 只有刚与塑料牢固的粘接在一起，任意两层不发生分离，才能获得最 佳的金属增强的效果。主要性能指标是熔指和剥离强度。 主要工艺 l 钢带管生产工艺的主要要求是：在很短的时间内， 内层、外层处于熔融状态时，在一定的压力下，内层管 、钢带增强体、外层PE完成复合，保证各层复合成为一 个整体结构管壁。管材生产包括钢带涂覆和挤出缠绕两 个主要工艺。 l一、钢带涂覆工艺 l流程图： 钢带放卷清洗加热黏合剂复合 黏合剂挤出 冷却 牵引 收卷 主要工艺 l 钢带涂塑的均匀性和牢固度是
7、直接影响钢带管复合的 重要因素，也是影响钢带管使用性能和寿命重要因素，因 此必须给与高度重视。 1、钢带上下面涂塑厚度不均匀。这种情况在生产中 很容易见到，产生的主要原因为导入辊定向不准，这需要 在生产之前调整导入定向辊，使得从口模出来的钢带上下 左右都比较均匀。 主要工艺 2、影响钢带涂塑牢固度的因素有： （1）钢带涂塑前表面的油污需要清洗干净，油污清洗需 要严格执行。 （2）钢带表面热处理的工艺，钢带涂塑前表面需要进行 一层微氧化，氧化要求均匀并很薄，这样才能保证与塑料 的粘接强度又不破坏钢带的表面结构。 （3）钢带涂塑出口模后的冷却速度，冷却速度过快会造 成两层皮的情况，应予以重视。 主
8、要工艺 l二、管材缠绕成型工艺 l 钢带增强聚乙烯螺旋波纹管的生产工艺如下:首先，将PE片材在 芯轴上缠绕成实壁的芯管。然后，预涂覆的钢带经过成型机、弯曲机 形成V字形状，再在芯轴上按照预定的螺距缠绕在芯管上，并挤出一 层PE覆盖在钢带增强材料上。接着在很短的时间内，处于熔融态的内 层PE、外层PE在一定的压力下，由内层管、钢带增强体及外层PE完成 复合，从而成为一个整体结构的管壁。 l 干燥自动上料挤出管坯缠绕成型 喷淋冷却 钢带涂敷钢带成型钢带弯曲 管材切割堆放检验入库 主要工艺 钢带管生产线主要由以下设备组成:挤塑机成型机 弯曲机缠绕机送管机控制柜填料机干燥机- 切割机。 在上述生产过程
9、中，钢带的预涂覆即在钢带外预涂覆 的树脂作为刚与塑料的中间层，是确保钢塑粘结牢固的关 键。而只有刚与塑料牢固的粘接在一起，任意两层不发生 分离，才能获得最佳的金属增强的效果。另外为使钢塑各 层能在最适合的温度下进行熔接工艺温度，压力和冷却时 间也必须得到严格的控制。总之管材的复合质量对管材的 性能影响至关重要，也是一个非常重要的工艺控制点。 主要工艺 主要工艺 l（1）保证的复合质量的条件： a 良好的增强波形：波形平顺，基本无折皱或有很浅很缓的折皱 ；两脚无大于2的折皱或折皱相距较远。 l b 适当、稳定的张力：张力调节直接会影响到管材复合质量。张 力调整原则：根据增强波的两脚与芯层带相互位
10、置判定：两脚未接 触芯层带或刚接触芯层带，则张力较小，应调大；两脚凹入芯层带 很深，则张力过大，应减小张力；两脚均凹入芯层带，凹入深厚度 0.51.5,则张力合适,满足这个条件非常重要。 主要工艺 l c 涂复带、芯层带合适的温度。 芯层带温度：芯层带出口模的温度不宜超过220；芯层带复合 位置温度170，理论上，此处温度越高越好，在210230最 好。芯层带复合位置温度由芯层带线速度、热风温度、热风喷口位置 共同决定。 涂复带增强圈温度：涂复带温度90130.通过调整高频电流 的大小可以调整涂复增强圈的温度。对热风喷口位置和热风温度的调 整也可以影响到增强圈的温度。 外层带的温度：外层带出口
11、模温度要求采用较高的温度220 240，这样有利于复合。 l三、缺陷及修补措施 在生产过程中往往由于原料中本身含有或生产中混入的杂质、原 料干燥不完全导致生产中会产生小气泡、生产设备不容易控制等原因 使管材出现各种缺陷。如管材内壁不平整，出现较浅凹陷缺料；螺距 不稳；内壁熔缝搭接处出现较小分开；外壁破洞漏钢带和漏内壁料， 外壁出现较少气泡；钢带弹起现象等。 1.钢带管出现破洞和气泡的修补方法：首先对出现破洞的管材进行 外表面预热，然后将钢带管内壁修补料裁剪成稍大于漏洞的形状，进 行粘补，边加热边进行覆盖，直至完全覆盖，然后用砂纸进行平整。 2.管材出现搭接处脱开和切口处的间隙的修补方法：首先对
12、管材出 现较小的搭接处脱开位置进行预热，然后轻轻且迅速的按平整，用砂 纸压好。 主要工艺 原料的检测 生产该管材所用的主要原料包括聚乙烯(PE)树脂、钢带、粘接树 脂。 1、树脂原料的性能检测，有五项性能指标需在生产前进行，即水 分含量、灰分、熔体质量流动速（MFR）、氧化诱导、断裂伸长率。 2、钢带的物理性能主要是抗拉强度和屈服强度的检测，通过电子 万能试验机根据具体的试验标准要求进行钢带的拉伸试验来测定。 3、粘接树脂的质量会直接影响钢塑的复合质量，因此采用与聚乙 烯和钢带都具有良好粘接性的树脂才能满足对挤出涂敷的要求。检测 项目主要有两项剥离强度和熔指 成品质量控制是至关重要的一环。生产
13、现场主要依据 标准对管材内层的壁厚、层压壁厚、防腐层厚度、螺距等 指标进行检验控制；对管材内外层熔接情况、外观、内壁 的平整度等进行检验控制。对上述指标合格的产品，逐批 进行抽样，对出厂检验项目环刚度、环柔性、烘箱试验等 进行检验，合格产品方可入库。 成品检测 成品检测 l（1）柔性的测试 环柔性是管材柔韧性的表征，是垂直方向外径变形量达到原外径 的30%时，要求外观无反向弯曲，内壁、端口处无开裂。 l（2）环刚度测试 钢带管的主要性能指标是环刚度，它是变形量达到内径的3%时管 材在单位截面上的受力，表示管材安装后的抗外压负载的能力。 试验方法：取长度为301CM的管材,共6段,管材在232下
14、放 置2个小时，管材环刚度3段，环柔性3段，进行实验。DN200的管材 环刚度为管材内经的3,环柔性为外径（含波高）的30,试验取3个 角度（0，45，90）。（实验仪器：万能试验机） 成品检测 l（3）落锤冲击试验 实验温度为（01），管材取长度为20cm，在冰箱内放置两个 小时，每取一次冲击在30秒内完成，再放回冰箱中，每个规格共取三 个管段，企业标准可冲击6次，小于两次破坏为合格。 l（4）烘箱试验 烘箱温度设定为（1102），温度达到后，将试样放置在烘箱 内，使其不相互接触，且不与烘箱四壁接触。放置三十分钟后取出时 不可使其变形或损坏，冷却到室温后观察，试样出现分层、开裂或起 泡为试样不合格。 总结 l 通过两个月的学习及在指导老师的帮助下，对塑料管 材行业有了新的了解不仅学习了聚乙烯管材的生产工艺过 程、检测知识，其次更加深入的了解了聚乙烯钢带管的重 要优势及应用前景。预计今后我国建筑、市政工程、农业 、工业等领域的需求，将进一步拉动塑料管道产业增长， 而规模化企业产品质量的提高和全行业的技术进步也将进 一步拓宽其应用领域。
