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1、-聚乙烯、聚丙烯管材生产工艺控制及质量问题处理一、原材料介绍聚乙烯管材的原材料的性能要求针对不同用途的管道，由于使用的压力等级和寿命不同，所以对于聚乙烯原料的要求也有不同。一般来说，管材原料都应有较好的耐环境应力开裂性能测试方法为ASTM D 1693或GBT 1842和较好的耐长期静液压强度测试方法为GB/T611185。管材用原料还需应有良好的焊接性和卫生性。用于不同用途的管材材料由管材的具体规定而确定。下表列出各种标准对聚乙烯材料等级的要求 。 表. 标准对聚乙烯材料等级的要求标准燃气管给水管灌溉管波纹管ISO 44371997GB15558.1-1995ISO 4427- 1996GB
2、/T 13663 -2000ISO/DIS8770-1999PrEN 13476.1-1999材料等级PE 80PE 80PE 32PE 63PE 32PE 63PE 100PE 40PE 80PE 40PE 63PE 100PE 63PE 80PE 80PE 100 表.我国生产的适用于管材的PE管材料牌号等级主要用途共聚单体生产厂家DGDB 2480PE 80水管、燃气管丁烯1齐鲁石化公司6100MPE 80土建、管道丁烯1石化公司PEYZ2300EPE 80管材丁烯1扬子石化公司6000MPE 80管材丁烯1燕山石化公司TR400PE 80管材、燃气管、衬己烯1金山石化公司TR480FS
3、PE 80燃气管、供水管己烯1金山石化公司DGDA2401PE 80管材丁烯1石化公司DGDA2483BKPE 80小口径管材己烯1*联合化工公司5135BPE 80燃气管、波纹管丁烯1石化公司P703PE 80大口径管材丁烯1石化公司P803PE 80大口径管材丁烯1石化公司YGH051TPE 80压力管，气管，大口径管双峰石化YGH041TPE 100压力管，气管，大口径管双峰石化YGM091TPE 80压力管，气管，大口径管双峰石化 国外生产的几种特殊的PE管材料牌号密度主要用途共聚单体生产厂家DGDA24800.95水管、燃气管己烯1联碳公司DOWLEW2344E0.93铝塑管、采暖管
4、道辛烯1道化学LLDPE GD15880.925管材、波纹管己烯1三井化学聚丙烯原材料：丙烯聚合物分为三种类型：PP-H(均聚聚丙烯), 分子序列构造为PPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPP-B(嵌段共聚聚丙烯分子序列构造为 PPPPPPPPPPPEEEEEEPPPPPPPPPPPP-R无规共聚聚丙烯,分子序列构造为PPPPEPPPEPPPPPPPPPEPPPPEPPPPPPPPP-H刚性较好，耐热性好，但耐冲击性能、抗长期蠕变性能较差；PP-B耐冲击性能较好，但耐长期抗蠕变性能比PP-H略好。PP-R刚性较低，热变形温度低，但耐冲击性能较好，抗长期蠕变性能优秀。PP-
5、R有较大的分子量，重均分子量Mw大约为60-100万，其分子量分布MWD大约为5，相应的流动比FRR(=MFR10/MFR2 )大约为13-17。MFR2值为0.1-0.4g/10min.，材料这么高的分子量和如此窄的分子量分布直接导致的问题是共混和挤出加工困难。在聚合工业上，采用高产率的催化剂在不同的反响条件下，用两个或几个反响器促进共聚单体的分散，生产出宽分子量分布、高分子量的无规共聚聚丙烯PP-R。共聚单体无规分布聚合在聚丙烯长链中破坏了整个聚丙烯链的规整性，形成乙丙构造，这能很好地提高管材料的抗蠕变性能和韧性。低分子量局部和高分子量无规共聚物局部一起改善了材料的加工性。不含或微含乙烯的
6、局部使材料较硬，赋予管材以刚性。二、工艺控制挤出成型工艺的控制参数包括成型温度、压力、螺杆转速、挤出速度、牵引速度、加料速度以及冷却定型等。1原材料的预处理聚烯烃是非吸水性材料，通常水分含量很低，可以满足挤出的需要，但当聚烯烃含吸水性颜料，如炭黑时，对湿度敏感。另外，在使用回料及填充料时，含水量会增大。水分不但导致管材外外表粗糙，而且可能导致熔体中出现气泡。通常应对原料进展预处理。一般采用枯燥处理，也可加相应的具有除湿功能的助剂。如消泡剂等。PE的干温度一般在60-90度。在此温度下，产量可提高10%-25%。2温度控制温度工艺的定义及设定原则。料筒温度主要提高物料塑化程度，一般料筒温度设定根
7、本保持一致。料筒温度过低，可能导致物料塑化缺乏，从而使产品出现壁凹点、发麻等，严重时可能导致电流过高而停机。料筒温度过高，可能导致物料塑化过度，从而使各项性能达不到要求，严重时可能导致螺杆结焦而损害螺杆。模具温度主要作用为提高管材外壁光洁度，一般口模温度设定高于其它温度。模具温度过低时，可能导致产品外壁发麻、产品没有光泽度等。模具温度过高时，可能导致产品外外表特别光亮，产品发胖、花纹等异常情况。挤出成型温度是促使成型物料塑化和塑料熔体流动的必要条件。对于聚烯烃来说温度围较宽。通常在熔点以上，280度以下均可加工。口模和芯模的温度对管子外表光洁度有影响，在一定的围，口模与芯模温度高，管子外表光洁
8、度高。通常来讲，口模出口的温度不应超过220度，机头入口的熔体温度为200度，机头入口和出口熔体温差不应超过20度。聚乙烯管材挤出的熔体温度上限一般规定为230度，一般控制在200度左右为佳。聚丙烯管材挤出的熔体温度上限一般为240度。3压力控制熔压过低，会导致物料塑化不好，从而造成产品发麻等。?熔压过高会使产品塑化过度，从而导致发胖、生产不稳定等异常情况，并且对模具由一定的损伤。挤出过程中最重要的压力参数是熔体压力，即机头压力。熔体压力通常控制在10-30MPa之间。4真空定型真空定型主要控制真空度和冷却速度两个参数。通常在满足管材外观质量的前提下，真空度应尽可能低，这样管材应力小，产品在存
9、放过程中变形小。5冷却聚乙烯管材挤出成型中冷却水温要求一般较低，通常在20度以下，在生产PPR管材时，第一段温度可以稍高，后段较低，从而形成温度梯度。6螺杆转速与挤出速度螺杆转速是控制挤出速率，产量和制品质量的重工参数。单螺杆挤出机的转速增加，产量提高。剪切速率增加，熔体表观粘度下降。有利于物料的均化。7牵引速度牵引速度直接影响产品壁厚，尺寸公差，性能及外观，牵引速度比须稳定，且牵引速度与管材挤出速度相匹配。牵引速度与挤出线速度的比值反映出制品可能发生的取向程度，该比值称为拉伸比，其数值必须等于或大于1。8管材的在线质量控制与后处理聚烯烃属结晶聚合物，刚下线管材的性能与管材制品交付使用时的尺寸
10、和性能时有差距的。主要原因有：第一，聚烯烃熔体冷却过程中要发生结晶作用，与温度和时间有关。第二，刚下线管材的温度通常高于常温。第三，刚下线的管材应力较大。为了到达性能及尺寸的稳定性，一般的聚乙烯管材应下线放置24小时，聚丙烯管材需放置48小时后，可依照相应的标准进展性能测试。三、生产工艺流程图四、质量问题管材生产中常见现象的产生原因和处理方法常见现象产生原因推荐解决方法外表暗淡无光1原料水分1原料预处理2熔体温度不适宜2调整温度3挤出机挤出的熔融物料不均匀3增加背压，用较细的过滤网，设计适宜的螺杆构造4定径套过短4加长定径套5口模成型段过短5加长口模成型段。外表斑点1. 原料中有水分1.枯燥原
11、料2.水槽中的管子上有气泡2.消除气泡。调整工艺温度外外表呈现光亮透明的块状俗称眼晴1.机头温度过高1.降低机头温度2.冷却水太小或缺乏，或不均匀2.冷却水开大或清理定径套管材光滑外外表规则的斑纹管材趋向粘附定径套加大冷却水流量清理水路或降速管材外外表深的波纹定径套口模没对中对中，保持定径箱与口模在同一轴线外表粗糙1.原料潮湿1.原料烘干，或预处理2.芯模温度低2.提高温度或延长保温时间3.口模与芯模间隙过大3.换芯模4.口模定型段太短4.换定型段较长的口模管壁波纹状1.挤出机产量变化，下料不稳1.降低螺杆喂料区温度2.牵引机打滑2.调节牵引气压3.管材冷却不均3.调节水路管壁有凹坑1.原料水
12、分大1.原料预热枯燥2.填充料分散性差未塑化，杂质2.换料，调节温度，清洁原料管壁有焦粒1.挤出机机头与口模壁不干净1.清模2.局部温度过高2.检查热电偶是否正常3.口模积料严重3.清模，适当降低口模温度外径或壁厚随时变化1.挤出速度变化1.检查牵引机2.牵引速度发生变化或打滑2.适当提高压力3.下料不稳回料粒径不均3.原料过筛或造粒4.熔体的不稳定性4.提高料温，降低线速度，增加模口间隙5.冷却不均5.清理水路管材壁厚不均1.口模没对中1.调节口模同心2.口模温度不均2.调节温度3.牵引机，定径套，口模没对中3.保持在同一轴线上4.定径套与口模距离太远4.拉近距离熔接缝不良1.口模成型段太短
13、1.使用较长的口模成型段2.熔融温度低2.提高料温3.模头中塑料分散3.清理模头4.机头机构造不合理4.更换或改造管材过早损坏穿孔1.水泡1.枯燥原料2.气泡2.除湿或降低温度3.杂质3.清洁原料或用过滤网4.颜料或填充料分散不良4.调节温度或更换原料管材过早损坏脆性破坏1.料温低1.提高料温2.温度过高，原料分解2.清理模具，降低温度管材开裂1.机头温度低，挤出速度快1.升温，降速2.冷却水太大2.减小冷却水流量管材圆度不好，弯曲1.口模，芯模中心位置不正1.调整同心2.机头温度四周不均2.调节温度3.冷却水离口模太近3. 调整冷却水位置4.冷却水喷淋力度过大4.调节喷头角度5.冷却水喷淋太
14、小5.清理水路6.水位过高6.排水7.牵引机压力过大7.调节气压注：表中加粗局部为PE管材生产比拟容易产生的各种问题分析及解决方法。PPR管材质量的各种因素产品缺陷产生原因解决方法局部变色，以致外观色泽不均匀一致PP-R管材是由PP-R树脂经挤出机挤出成型而成。挤出机的作用能使PP-R树脂从晶体塑化到高弹态，进而再塑化到熔融粘流态这一过程中，如果PP-R原料在挤出成型时所受到热量和压力不当，会使原料状态变化时发生分子构型改变。过高塑化温度破坏PP-R的分子构造并产生分解变色。同时挤出速度过快，在机筒产生较高的摩擦热，使物料温度升高而分解变色。要求PP-R管材挤出加工过程中，应防止塑化温度过高和挤出速度过快，引起PP-R树脂分子构造的改变外表斑点，以致外观色泽不均匀一致生产管材的
