管材管件

HDPE管材的性能與質量保證

2018-12-13

化學建材是當代新興的,繼鋼材、木材、水泥之后成為第四大類的重要建筑材料。化學建材產品主要包括塑料管道,塑料門窗,防水材料和建筑涂料總和。聚乙烯(PE)管材作為一種新型建筑材料正在被大力推廣使用,在建設部和國家各級政府部門的大力倡導下,近九年,全國形成了PE管材投資熱潮,不少原來生產聚氯乙烯(PVC)塑料異型材,PVC塑料管材的企業開始轉向投資生產PE管材產品,短短幾年,聚乙烯(PE)壓力管材的生產企業由2000年前的十幾家增加到目前的一百多家,生產企業生產、銷售勢頭良好。作為管材的生產廠家不僅要盯住市場銷售量,更要盯住自己的產品質量。PE管材作為燃氣、給水用壓力管道材料,對質量要求很高,尤其是輸送燃氣用HDPE管材產品其質量的好壞在使用中直接影響到人民生活安全問題。因此,我們生產企業要引起足夠重視,本文主要從原料、工藝控制方面來談談在生產過程加強對產品質量的控制。
         一、聚乙烯壓力管材原料的控制
        聚乙烯壓力管材主要應用于城市供水,燃氣輸送方面,其使用壽命至少要達到50年以上,并保證絕對安全性。原料的選擇對于管材最終能達到的性能是極其重要的,有時是決定性的。生產廠家應選擇聚乙烯管材專用料來生產管材,歐洲標準和國家標準對聚乙烯給水和燃氣管材專用料性能指標都有明確要求,這就確保了管材產品的質量,管材專用料按材料等級分為PE63、PE80、PE100。目前在供水、燃氣用原料主要是PE80、PE100,我們國家聚乙烯樹脂產量很大,但適合做管材的樹脂并不多,尤其適合做供水、燃氣輸送用的聚乙烯PE80級專用料更少,PE100級管材專用料根本就沒有,管材專用料主要依賴進口,國內廠家目前使用最多的是歐洲幾個大公司:如英國BP;北歐化工、阿托菲納等提供的黑色或黃色混配料和韓國幾個公司如韓國三星、LG、大韓油化等提供的不含碳黑的本色料,我們在生產燃氣、給水用聚乙烯管材時最好采用混配料,尤其是生產燃氣用聚乙烯管材一定要采用混配料,這樣產品質量才能得以保證。如采用本色料加色母料生產聚乙烯管材時,一定要注意兩個方面問題:色母料加入量,色母料在本色料中分散情況,國家標準對管材中碳黑含量要求達到2.5%,碳黑分散等級達到3級,我們在使用本色料加色母料生產管材時,一定要注意色母料中碳黑含量,目前我們新使用的黑色母其碳黑含量為40%—50%,因此我們在聚乙烯本色料中加入色母料至少要達到5%以上這樣才能保證我們生產的管材產品中碳黑含量達標,碳黑含量少,達不到指標要求,會使管材抗氧化性能明顯降低,氧化誘導時間縮短,達不到質量要求,另外色母料在本色料中一定要混合均勻,混合不均勻會造成碳黑在熔融料中分散不均,影響管材質量,我們曾做拉伸試驗和管材爆破實驗,碳黑分散不均拉伸易斷,斷裂伸長率難達標,管材爆破試驗中管材承壓遠遠低于用混配料生產的管材。 原料的含水量也是我們不能忽視的,原料中水份含量直接影響到管材產品的表面質量,管材表面會出現氣泡、凹陷、嚴重者影響到管材耐壓強度。因此在擠出生產前需對聚乙烯原料中水份含量進行重新檢測,尤其是混配料,由于含碳黑,碳黑容易吸水,造成原料中水份含量遠遠超標,國家標準要求原料水份含量小于300mg/kg,生產前要對原料進行烘干處理。目前,干燥方式有兩種:熱風干燥和脫濕干燥,前者干燥效果不是太理想,建議廠家最好采用脫濕干燥設備來處理原料干燥。這種設備是通過熱風和分子篩吸附同時處理原料中水份,干燥溫度一般不高于80℃, 干燥后原料中水份含量完全能達到國標要求,原料通過干燥處理后降低了水份含量同時投入擠出機中,使原料溫度均勻一致,提高了擠出生產穩定性。
          二、生產工藝過程的把握
          生產工藝包括擠出工藝溫度、機頭壓力、擠出速度、牽引速度、真空度、冷卻水溫等技術參數的控制。擠出工藝溫度包括機筒溫度、機頭溫度和口模溫度。聚乙烯管材生產采用的是單螺桿擠出機擠出,機筒溫度設置為平坦分布,溫度可控制在170-200℃之間,對于PE80級原料采用下限溫度,對于PE100級原料采用上限溫度。機頭溫度對擠出成型的影響很大。溫度過高,擠出的物料形狀穩定性變差,易造成制品收縮率增加的厲害;溫度過低,物料的熔體粘度增大,機頭壓力升高,材料離模膨脹較大,產品表面粗糙。機頭溫度控制在190-210℃ 間,可根據物料出料情況來調整溫度高低,口模溫度可 控制在220℃左右,一般情況下,口模溫度高點對管材表面有好處,管材的表面光潔度高,當然這主要根據所選用原料的情況來具體決定。 機頭壓力也叫熔體壓力,聚乙烯壓力管材的熔體壓力一般控制在20-40Mpa之間,熔壓與機筒內物料塑化程度,螺桿轉速,機頭部位濾網目 數等指標有關,一般增大熔壓,能使產品密實度提高,有利于提高制品質量。擠出速度也叫螺桿轉速,螺桿轉速的選擇直接影響到管材的產量和質量,提高螺桿轉速可在一定程度上提高產量,但是單純提高螺桿轉速,則會造成物料塑化不良,管材內壁毛糙,管材溫度也會下降。牽引速度與擠出線速度之比值稱拉伸比,聚乙烯管材拉伸比為1.2左右,通過調節牽引速度可調整管材的壁厚,在實際生產過程中生產一定壁厚的管材調節牽引進度時需同步調整擠出速度。真空度的大小直接影響到管材的外徑尺寸,真空度控制在0.02-0.07Mpa,第一節真空相當重要主要起定徑作用,真空度要大些,第二節、第三節真空度可小些,能夠確保管材圓度即可。一般情況下生產管材外徑尺寸越大,要求的真空度就越高。 目前常用的管材擠出生產方法為真空定徑及噴淋冷卻,真空冷卻定徑采用帶有水環的真空定徑套,置于第一節真空中,冷卻水水溫和噴淋水流量調節對于管材質量影響很大。冷卻水溫度一般控制在15-25℃之間為宜,冷卻水溫度過高將會減慢冷卻速度,意味著熔融的原料處于高溫時間也將延長,尤其是管材內壁,這樣會增大原料中抗氧化等添加劑的分解,降低管材的抗老化性能,同時對管材的定型也有不利影響。相反,如果真空定徑水溫過低,則會使熔融態的聚乙烯管材外表面冷卻結晶速度過快,造成管材內外表面溫差過大而使管材定型后產生較大的內應力,降低管材的機械物理性能。冷卻水流量可通過流量計來控制,冷卻水流量調節過大易管材表面粗糙產生斑點凹坑,調節過小也會使管材表面變差產生斑點,冷卻水分布不均還會使管材產生不圓現象。總之,我們要根據設備、模具、原料的具體情況來制定出合理的工藝參數,在生產過程中要嚴格按工藝制度進行操作,只有這樣才能保證穩定高質量的生產。
         三、加強產品的檢測手段
         產品的檢測分原料檢、過程檢測和最終產品檢測,對于原料檢測有兩項性能指標在生產前最好檢測一下,水分含量和熔體質量流動速率,水分含量對管材的影響前面已談過,熔體質量流動速率是制定工藝溫度的參考依據。過程產品檢測就是在產品生產過程中對產品表面質量,外形尺寸(外徑、壁厚、圓度等)控制,目前較先進的生產線上配置有在線壁厚測量裝置和自動口模對中系統,沒有這些裝置就要我們使用工具測量管材外徑、壁厚和橢圓度等指標如不符要求及時對口模,真空定徑進行調節直到能夠穩定生產出合格產品。最終產品的檢測這是產品出廠前必須要做的,除前面提到的表面質量,外形尺寸檢測以外還要對管材產品進行靜液壓強度、斷裂伸長率、熱穩定性和熔體質量流動速率四項物理性能指標的檢測。 企業要想做強做大,必須把質量放在首位,不然豎牌子的是你,最后砸牌子的還是你。只有做好今天的產品質量,才會擁有明天的一片市場。筆者從事聚乙烯壓力管道生產多年,結合自己實踐經驗提出具體生產過程中產品質量控制的觀點以供業內同行參考。
 

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