影響耐熱聚乙烯(PE-RT)管材質量和產量的因素

(完整word版)影響耐熱聚乙烯(PE-RT)管材質量和產量的因素5(完整word版)影響耐熱聚乙烯(PE-RT)管材質量和產量的因素5(完整word版)影響耐熱聚乙烯(PE-RT)管材質量和產量的因素5影響耐熱聚乙烯（PE—RT）管材質量和產量的因素摘要:本文通過對耐熱聚乙烯（PE—RT)的介紹,闡明其耐熱原理，總結其優點，并對擠出過程中影響擠出質量的主要因素進行了分析，對影響擠出量的原因進行了簡要的說明，并針對擠出過程應注意的問題進行了強調。關鍵詞:耐熱聚乙烯PE-RT產量質量1耐熱聚乙烯（PE-RT）的介紹耐熱聚乙烯的英文名稱為PolyethyleneofRaisedTemperatureresistance，縮寫為PE-RT，耐熱聚乙烯（PE—RT）管材專用料最先由美國的陶氏化學公司于2002年3月生產，牌號為DOW2344.后來陶氏化學又開發出牌號為DOW2388管材專用料；這是一種性能比DOW2344管材專用料更為優良的PE—RT專用料.1.1PE—RT耐熱原理

PE—RT是乙烯和辛烯的共聚產物.在分子結構上它的主鏈是由線性聚乙烯構成，而辛烯的較短，分子鏈構成其支鏈,在聚合反應中對聚乙烯分子鏈上支鏈的數目和分布進行適度控制，使其具有耐熱性能和優良的耐長期靜壓能力。當聚合物分子在高溫高壓下承受較大應力時,辛烯分子的延展吸收了部分能量，防止晶格破壞。通過合理的分子設計使辛烯單體在聚合物分子內均勻分布,使聚合物分子受力均勻并且通過控制其數量提高了熱穩定性和長期耐壓性能，這就是PE—RT具有高耐熱性能的根本原因[1］。1.2PE—RT管材的優點優異的長期靜液壓性能:不需交聯便能在高溫高壓下呈現優異的長期靜液壓性能;優異的抗沖擊性能：PE-RT管的脆化溫度很低，可以在－70℃以上的環境下使用，可以自由的任意彎曲，而且不必采用過大的曲率半徑；優異的柔韌性:在管道彎曲處的應力能很快得到釋放,其特有的“應力松馳性能"和熱熔連接方式可減少質量事故；優于PB或PP-R的熱傳導性:PE-RT的熱傳導系數為0.4w/m.K，遠高于PP-R的0.22W/m.K和PB的0。17w/m.K，在采暖應用中可以提高熱傳導效率;可回收性：在生產過程中產生的廢棄邊角料和不合格的管材和管件均可再次加工利用,不會對環境造成污染；連接方便：PE—RT管除可以采用專用配件連接外，還可以采用熱熔連接，施工安裝、修補方便［2];產品質量容易得到保證：目前全世界僅五家公司生產PE—RT管道專用料,都通過了有關標準的認可,它不需要進行后期處理，質量更加容易得到保證；價格適中，易于加工：PE—RT原料的價格基本上與PPR的價格持平，是PB原料價格的40%左右，一般單螺桿擠出機都可以塑化，生產設備基本上可以和PPR生產設備兼容，有利于產品切換。但這也給造假提供了便利,需要各生產企業和國家相關部門多監督和規范市場。2影響產品質量的因素2.1原料PE-RT管材性能主要由原材料自身來提供，因此決定產品質量的關鍵因素就在于管材專用料的質量,要確保PE-RT管材優質的性能必須選用經過國際管道認證機構Kiwa—Gastec認證的原料，目前市場常見的PE—RT專用料，有韓國SK化學公司開發的DX800的PE-RT管材專用料,韓國LG化學公司開發的SP980管材專用料，韓國大林公司開發出的XP9000管材專用料，荷蘭巴塞爾公司開發的4731B管材專用料等。其中2344、DX800、SP980、XP9000屬于Ⅰ型料，2388、4731B屬于Ⅱ型料，并且4731B屬于高密度聚乙烯。2.2擠出機具備了優質的原料，還必須結合相適宜的擠出設備，目前PE—RT管材的擠出設備為單螺桿擠出機。擠出機螺桿的長徑比選擇應在30以上，螺桿、料筒必須由專用合金制成，流道表面需經過特殊涂覆處理,防止塑化過程中粘料，在高溫高壓條件下引起分解，造成焦料形象質量。由于PE—RT管材市場發展迅猛，發展潛力巨大，不少設備廠家都推出了PE—RT專用擠出設備，也有一些廠家為擴大產品競爭力推出PE-RT/PPR兼容機。作為PE-RT的生產最好采用專業的擠出設備，PE-RT原料雖然耐熱但在擠出過程中，也可能因高溫出現受熱分解的現象，原料的熔體質量流動速率也會發生變化，而且在融化過程中會產生氣泡。如果擠出機背壓較低,氣泡不能順利從進料口排出，產品有可能不夠密實，會含有氣泡，這將進而影響管材的承壓能力，造成質量隱患。目前主要采用BM屏障型螺桿（如圖1)，可促使PE—RT物料在壓縮段實現固液分離。合理的選擇擠出機可以實現低溫、快速擠出的目的,從而使原料的優異性能完全轉移到管材上來[3].圖1屏障分離性螺桿2.3工藝有了優異的原料，合適的擠出設備，還必須找到合理的加工工藝，合理的工藝不僅能保證原料的優異性能完全轉移到管材上來,而且還能保證快速的擠出，挖掘設備的潛力，提高產能。合理的擠出工藝主要體現在溫度的設定、主機轉速和牽引速度的選取及定型箱真空度等方面的確定。（1）溫度的設定：一般料筒一區為加料段，溫度不能太高否則影響下料，溫度太低又不利于壓縮段的壓縮塑化，故一般設定為160℃左右，下料口應有冷卻水冷卻,下料口溫度最好不要超過50℃。料筒二區、三區為壓縮段、均化段，需要提供較多的熱量使料加快塑化，但溫度又不能太高,長時間高溫會使物料在高溫和高剪切力下分解，給質量造成隱患,一般設定170℃~185℃左右。四區為均化混煉段,在此區物料基本已經塑化完全，不需要太多的熱量,一般設定180℃左右，使料流進一步塑化。連接體合流芯，由于流道變窄，壓力、摩擦力較大，產熱也多，為保證料流順利通過,溫度設定在200℃左右。物料通過合流芯后再次分流，為保證料流的順暢和塑化的質量，溫度一般設定在200℃～210℃之間。口模區為了保證管材良好的外觀和消除熔接痕口模溫度一般設定在220℃左右。此溫度設置僅做參考，不同的設備對溫度要求不完全一樣。總之,一個原則在滿足生產的前提下盡量采用低溫擠出，最大程度減少原料在熔融和塑化過程中分解.(2）主機轉速和牽引速度設定：主機的轉速和牽引速度兩者都可以獨立調節管材的壁厚但也是一對聯系很緊密的工藝條件。兩者的比值稱為速比，是擠出工藝中很重要的一個工藝。管材不同的規格、系列對應不同的壁厚，所要求的速比不同，但對同一臺主機和同一副模具來說，即使管材的規格、系列相同，如果選取的口模、芯棒、定徑套的尺寸不同,則速比也略有差異。所以實際生產中的速比要根據實際情況而定.企業為獲取最大產量一般希望主機轉速保持在最高轉速，建議不要使主機完全滿負荷的運轉，最高應為額定轉速的90%～95％，因為滿負荷運轉不單單是會嚴重縮短設備的使用壽命，還會造成生產不必要的麻煩,因為生產總會有波動，如果壁薄了，主機加不上去,就必須降低牽引速度,由于PERT管材是盤卷，需要用噴碼機印字控制長度,這樣勢必需要調節噴碼機的設置，比較繁瑣,所以生產中壁厚波動最好調節主機轉速，固定牽引速度。（3）真空度的設定：定型真空的選取也非常重要,定型真空的大小可以調節管材的外徑，外徑小加大真空度，外徑大減小真空度。真空度過大會增加阻力和產品內應力，不利于高速擠出和保證產品性能,過小又會造成外觀差,尺寸不合格,因此一般真空度選取應為—0。01MPa~—0.02MPa。2。4模具PE-RT模具應該選擇專業的模具，材質應選用專業合金,流道應有特殊鍍層防止粘料。目前國內外大多用螺旋式模頭（如圖2）.此模頭的作用為,使物料首先通過分流梭，分成多股，然后通過螺旋分流體進一步壓縮均化,最后使物料進入由芯棒與口模組成的成型流道，形成管坯擠出,料流在分流和匯合中,達到高度均質塑化和融合,使熔體具有優良均勻的性能,在管坯成型過程中保證聚合物分子鏈不沿縱向取向，保證產品性能的均一。圖2螺旋式模頭2。5定徑套因為定徑套的結構、加工精度及冷卻方式對PE—RT管材實現均勻冷卻，減少管材內應力的和光亮的外觀等質量非常重要，所以PE-RT管材的冷卻定徑部分結構不同與其它管材的定徑結構。目前較廣泛應用的是水簾銅套定徑套（如圖3）和水簾碟片定徑套(如圖4），水簾銅套式定徑套價格低，結構簡單，維護方便，冷卻效果也不錯，但管材外觀稍差，光澤度較低,并且管材通過時阻力也大,不利于高速擠出。所以目前PE-RT管的生產，應用比較多的是采用水簾碟片式定徑套，其價格較高，結構復雜，維護比較困難,但冷卻效果好在管坯進入定徑套前對其進行水環預冷卻,另外，也防止物料粘附在定徑套入口，造成阻塞，管坯再進入定徑套內部與冷卻水充分接觸，冷卻效果較好，光澤度較高，并且與碟片的實際接觸面積較小,阻力也小，可以實現高速擠出。圖3水簾銅套式定徑套圖4水簾碟片定徑套2.6冷卻水冷卻水質的好壞，水壓的穩定性及水溫的高低,直接影響生產的穩定性，決定冷卻的速率、晶型的成型和應力的產生，定徑套中的水環穩定程度決定產品壁厚的偏差，生產缺陷的形成等質量因素.因此，實際生產中冷卻水質要好,水環中的水要單獨由高位水箱（如圖5）提供穩定的水流和壓力，水溫要盡可能的低并保持較快的循環速度。圖5生產線中的高位水箱3影響產量的因素3.1主機根據PE-RT管材料特點,為加大擠出量和良好的塑化程度，螺桿長徑比要求相對較大,一般選用螺桿直徑大于60mm，長徑比大于30的BM型螺桿；加料段機筒采用獨立襯套結構,冷卻介質冷卻，內表面軸向開槽，這些結構有助于提高加料段的輸送效率[1]；螺桿機筒材料選用優質合金，表面進行特殊處理，加強硬度，防止粘料；擠出機采用高扭矩輸出，齒輪為特殊合金特殊熱處理而成，降低了噪音與熱損耗；擠出操作采用先進的控制系統，才能保證PE—RT的穩定、安全、高速擠出。3.2模具模體選用梅花8流道分流螺旋體式模頭，合理的模頭壓縮比和口模、芯棒平直段長度，能夠保證擠出量的同時，達到理想的塑化程度并有效避免了熔體破碎和嚴重出模膨脹現象的發生.模體溫度的精確控制也很重要，應配備大功率加熱圈和設計模體內孔散熱通道，保證在高速擠出的同時，實現溫度的精確控制,防止塑化不良或過度受熱分解。

3.3高效定徑冷卻系統（1）定徑套采用自然預冷加水簾預冷結構和蝶片式相結合的定徑方式，設定合適的真空度，不僅使管胚與定徑套貼合緊密,又避免了熔融物粘模、管坯被刮傷的現象,從而使摩擦阻力減小，使冷卻速度加快,確保了管材在高速生產中尺寸的穩定性和圓度.(2）真空定性箱的大小、長短也決定生產速度的快慢，較低的水溫，較大的冷卻水供應量和較長的冷卻長度等都有利于快速的生產

，一般為達到更快的生產速度，可以再添加1~2節冷卻水箱，高速生產線的冷卻水箱總長度一般都會超過10米。3.4牽引機目前牽引機的應用主要是履帶式,也有少許皮帶式。履帶式壓力較大，牽引均勻，使用壽命長等優點，但高速生產時,如果速度調節不當，會產生共軛效應，影響產品外觀質量。皮帶式牽引機,牽引比較平穩,不會產生共振現象，比較適合PE—RT的擠出。生產中應注意的問題4。1螺桿、模體定期清理：由于原料的本身原因，合成時產生的小分子物質、造粒時添加的助劑在加工時會析出一部分，由于單螺桿沒有自潔作用,所以析出物會粘附在料筒、螺桿和模體流道表面，一則影響加熱效率，浪費能源；二則長時間處在高溫高壓環境中會分解，焦化最后碳化，形成小黑點進入管材影響管材的性能與外觀。所以建議生產3～4個月清理一次螺桿、料筒、模體.4。2水路、定型箱噴淋定期清理：通常所用的冷卻水為循環水,長時間的使用勢必會產生不少污垢和混進去雜質,即使水路有過濾網也難完全過濾除去，生產周期長了,水路會不暢，噴淋會有一定的堵塞，影響水壓的穩定和冷卻效果，造成生產的不穩定。所以建議根據水質的好壞定期清理.4.3口模、芯棒定期清理：長時間生產，口模、芯棒上會粘附不少析出物，會造成產品內外壁凹線,影響產品外觀及內壁質量。所以建議根據實際情況定期清理，一般2～3天清理一次.4.4保溫時間注意事項：開機