PE管材生產(chǎn)指導(dǎo)書

1、  擠出原理

塑料加工業(yè)是一項(xiàng)綜合性很強(qiáng)的技術(shù)型產(chǎn)業(yè)。它涉及到高分子化學(xué)，高分子物理，界面理論，塑料機(jī)械，塑料加工模具，配方設(shè)計(jì)原理及工藝控制等方面。擠出理論主要研究塑料在擠出機(jī)內(nèi)的運(yùn)動(dòng)情況與變化規(guī)律。擠出機(jī)中塑料在一定外力作用下，于不同溫度范圍內(nèi)出現(xiàn)的高聚物的三種物理狀態(tài)，與螺桿結(jié)構(gòu)，塑料性能，加工條件之間的關(guān)系。從而進(jìn)行合理工藝控制。以達(dá)到提高塑料制品產(chǎn)量與質(zhì)量的目的。塑料高分子材料，在恒定的壓力下受熱時(shí)，于不同溫度范圍內(nèi)，出現(xiàn)玻璃態(tài)，高彈態(tài)，粘流態(tài)三種物理狀態(tài)。一般塑料的成型溫度在粘流溫度以上。螺桿的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生剪切力使塑料破碎；螺桿的轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生推動(dòng)力使破碎的塑料連續(xù)前進(jìn)并因此產(chǎn)生擠出壓力；在擠出壓力作用下，過(guò)濾板和壓力所及的其它部位產(chǎn)生反作用力(即背壓)，造成塑料的迥流和攪拌，從而實(shí)現(xiàn)擠塑過(guò)程的全面均衡。這一作用過(guò)程正是塑料實(shí)現(xiàn)均勻塑化的必要條件和充分條件。

2、  原料準(zhǔn)備

我公司PE管材生產(chǎn)采用PE白色基料添加黑色色母料混合均勻生產(chǎn)，現(xiàn)使用白色基料PE80級(jí)為茂名石化的TR480M，PE100級(jí)為上海石化的YGH041；黑色色母料炭黑含量為45-50%，現(xiàn)生產(chǎn)添加量為2.0-3.0%；因使用本色樹(shù)脂，吸水性差，根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，水分含量基本滿足生產(chǎn)要求，不必要進(jìn)行烘干；如使用黑色專用混配料，因炭黑吸水性強(qiáng)，需對(duì)原料進(jìn)行脫濕干燥處理。開(kāi)機(jī)時(shí)，為保證開(kāi)機(jī)效果，不建議添加會(huì)用料；在以后的正式生產(chǎn)中，根據(jù)設(shè)備，原料特性合理進(jìn)行添加，添加用量為10%-40%原料混合，要求高速均勻混合。添加會(huì)用料時(shí)，最好對(duì)會(huì)用料進(jìn)行干燥處理。

3、  工藝準(zhǔn)備

a、加工溫度：依據(jù)HDPE原料特性，以及我公司設(shè)備特點(diǎn)，熔體流動(dòng)速率為0.38g/10min(5kg,190℃)，熔指偏低，需較高的加工溫度；因此機(jī)筒溫度設(shè)置為180～222℃，按逐漸遞增設(shè)置，機(jī)頭溫度設(shè)置為220～240℃，遞增或平穩(wěn)設(shè)置均可，口模溫度設(shè)置為220～230℃，開(kāi)機(jī)時(shí)，應(yīng)該注意的是機(jī)頭入口和出口熔體溫差不應(yīng)超過(guò)20度。因?yàn)槿垠w與金屬間較高的溫度差將導(dǎo)致鯊魚(yú)皮現(xiàn)象?？谀囟炔灰诉^(guò)高，過(guò)高容易出現(xiàn)“流涎”現(xiàn)象。應(yīng)及時(shí)根據(jù)實(shí)際情況合理調(diào)整各段溫度。藍(lán)色線共擠機(jī)各段溫度逐漸遞增設(shè)置為180～200℃。

b、下游附件：真空定徑水箱采用硬質(zhì)橡膠皮密封，其內(nèi)孔直徑應(yīng)為所生產(chǎn)管材外徑的40～60%，確保嚴(yán)實(shí)密封，真空箱內(nèi)支撐板應(yīng)根據(jù)管材規(guī)格選擇相應(yīng)大小，穩(wěn)固安置，如果生產(chǎn)周期較長(zhǎng)，還應(yīng)在相應(yīng)支撐板上墊上軟質(zhì)布料，防止長(zhǎng)時(shí)間生產(chǎn)出現(xiàn)雜質(zhì)水垢管材劃傷現(xiàn)象；冷卻水箱擋水圈內(nèi)孔直徑應(yīng)為管材外徑的70～90%，確保有效擋水，水箱支撐輪必須根據(jù)管材規(guī)格調(diào)整至相應(yīng)檔位；牽引機(jī)、切割鋸、翻轉(zhuǎn)臺(tái)應(yīng)依據(jù)管材規(guī)格調(diào)整至合理位置，保證生產(chǎn)順利進(jìn)行，尤其是生產(chǎn)大口徑管材和薄壁管材時(shí)，需合理調(diào)整牽引機(jī)檔位，設(shè)置牽引機(jī)壓力，時(shí)刻關(guān)注牽引機(jī)運(yùn)行情況，防止?fàn)恳龣C(jī)打滑和壓扁管材現(xiàn)象發(fā)生。

c、冷卻水溫應(yīng)控制15-25℃左右，開(kāi)機(jī)前檢查各冷卻水箱尤其是真空槽內(nèi)的各噴淋嘴是否噴淋正常，如有異常及時(shí)維修清理；檢查真空泵、各冷卻水泵運(yùn)行有無(wú)異常，及時(shí)排除影響生產(chǎn)的不利因素。檢查牽引機(jī)、切割鋸運(yùn)行情況，如有不妥，及時(shí)調(diào)整修理。

d、   穿設(shè)牽引管材時(shí)，應(yīng)對(duì)牽引管材進(jìn)行清洗，除去管材的雜物，防止劃傷支撐輪和支撐板；穿設(shè)時(shí)，應(yīng)注意穿引速度，不得過(guò)快，倒?fàn)恳俣葢?yīng)在1.5米/秒左右，在進(jìn)真空槽以后，應(yīng)及時(shí)減慢倒?fàn)恳俣鹊陀?/span>1.0米/秒，同時(shí)必須有人專門關(guān)注各接頭，防止碰撞頂壞相應(yīng)設(shè)備；真空槽內(nèi)的牽引管最好一根整管，不得有機(jī)頭或者破損穿孔，以便管徑及早成型；?63以下小口徑牽引管的穿設(shè)可用手動(dòng)穿設(shè)即可。必須注意保證各接頭牽引繩結(jié)實(shí)牢固，不得在生產(chǎn)牽引時(shí)出線斷裂。尤其需要注意的是，開(kāi)機(jī)生產(chǎn)時(shí)，盡量采用同等規(guī)格的牽引管材，牽引管材與待生產(chǎn)管材管徑不得差別過(guò)大。

e、口模間隙調(diào)節(jié)：管材壁厚是否均勻，均大部分取決于模頭間隙的調(diào)整，依據(jù)實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，?160（包括?160）以下管材的口模間隙調(diào)節(jié)均可上、下、左、右均勻，即可基本保證管材壁厚要求；?200—400管材（特別是厚壁管材）因料坯自身流垂比較大，在生產(chǎn)時(shí)就必須合理調(diào)節(jié)口模上下間隙以保證管材壁厚均勻，其口模間隙大體可調(diào)節(jié)在1.0---2.5mm左右，具體視擠出設(shè)備、口模結(jié)構(gòu)、原料性能而定（主要影響因素為原料熔融指數(shù)）。對(duì)于小口徑管材（?110以下）可憑肉眼管材進(jìn)行調(diào)節(jié)，大口徑管材必須對(duì)口模間隙進(jìn)行精確測(cè)量，確保合理口模間隙。

f、開(kāi)機(jī)開(kāi)始前，必須仔細(xì)清理整潔定徑套冷卻水環(huán)，保證出水均勻；合理調(diào)整定徑套位置，在口模間隙調(diào)節(jié)好的情況下，讓定徑套和口模進(jìn)行對(duì)中，測(cè)量定徑套與口模邊沿上下均勻、左右均勻，即為對(duì)中。

4、開(kāi)機(jī)生產(chǎn)

a、各段加熱時(shí)，應(yīng)分階段加熱，即先每段溫度先加熱到120℃，恒溫30min后，在加熱到160℃，在恒溫15min,最后加熱到工藝溫度。

b、待各段溫度達(dá)到工藝溫度后，恒溫至少30min后，一直當(dāng)口模處開(kāi)始出料后，再持續(xù)擠出15min，排盡原空螺桿中氣體，停止擠出，準(zhǔn)備開(kāi)機(jī)。使用PP-R生產(chǎn)線開(kāi)機(jī)時(shí)，需用PE本色樹(shù)脂對(duì)擠出機(jī)原PP-R原料進(jìn)行清洗，清洗完畢后方可開(kāi)機(jī)。

c、再次檢查各設(shè)備工作情況，人員組織情況，各種準(zhǔn)備工作，一切就緒即可開(kāi)始開(kāi)機(jī)。

d、  啟動(dòng)擠出機(jī)，先開(kāi)啟色線共擠機(jī)以20轉(zhuǎn)的速度擠出15-30min后，即可以5-10轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)速度開(kāi)始擠出，降低共擠機(jī)轉(zhuǎn)速至工藝速度，觀察出料料胚，確認(rèn)加熱情況，料胚有無(wú)氣泡，料胚是否光滑平整等，根據(jù)觀察情況合理調(diào)整工藝溫度，待料胚滿足要求后，即可開(kāi)始制作開(kāi)機(jī)接頭，大口徑管材開(kāi)機(jī)最好采用牽引管直接與料坯對(duì)接，減少開(kāi)機(jī)產(chǎn)生大量的異型管材。開(kāi)機(jī)時(shí)，先在芯棒上涂抹潤(rùn)滑油，防止料坯粘接在芯棒上導(dǎo)致內(nèi)壁質(zhì)量缺陷；先以5-10轉(zhuǎn)的主機(jī)速度開(kāi)啟主機(jī)，等待出料料坯滿足接頭要求時(shí)，停止主機(jī)，將料坯從外向內(nèi)往芯棒壓實(shí)，以較慢的速度及時(shí)將牽引管倒至管口插入料坯，冷卻2-3分鐘后，先開(kāi)啟主機(jī)，在開(kāi)牽引，按擠塑規(guī)程開(kāi)機(jī)，待接頭進(jìn)入定徑套后及時(shí)開(kāi)啟冷卻水和真空泵。特別需要注意的時(shí)，制作接頭時(shí)，部要出現(xiàn)裂縫和開(kāi)口，導(dǎo)致真空遲遲難以抽起。

e、開(kāi)機(jī)生產(chǎn)開(kāi)始后，注意觀察各牽引管接頭，及時(shí)采取措施防止接頭產(chǎn)生碰、撞、頂現(xiàn)象；當(dāng)每一根牽引管接頭通過(guò)牽引機(jī)以后，應(yīng)及時(shí)迅速的解除牽引繩，引導(dǎo)管材進(jìn)入切割鋸直到搭上翻轉(zhuǎn)臺(tái)；及時(shí)打開(kāi)真空泵和真空箱冷卻水泵，冷卻水箱冷卻水的開(kāi)啟必須注意在最后一個(gè)牽引接頭出冷卻水箱后再開(kāi)啟，防止冷卻水進(jìn)入管材，影響管材質(zhì)量，直至影響模頭溫度，導(dǎo)致開(kāi)機(jī)失敗。

f、真空定徑。真空度的大小直接影響到管材的外徑尺寸，真空度一般控制

在0．02－0．07MPa，通常在滿足管材外觀質(zhì)量的前提下，真空度應(yīng)盡可能低，這樣管材內(nèi)應(yīng)力小，產(chǎn)品在存放過(guò)程中變形小。第一節(jié)的真空度相當(dāng)重要，主要起定徑作用，真空度要大些，第二節(jié)、第三節(jié)的真空度可小些，能夠確保管材圓度即可。一般情況下生產(chǎn)管材外徑尺寸越大，要求的真空度就越高。及時(shí)測(cè)量真空槽后管材外徑，合理判定后調(diào)整真空度，記錄相關(guān)數(shù)據(jù)，以作以后正常生產(chǎn)參考使用。對(duì)于大口徑管材壁厚，最好是在第一個(gè)冷卻水箱后打孔測(cè)量，以便及時(shí)調(diào)整，杜絕大批量廢品的產(chǎn)生。生產(chǎn)時(shí)還有一個(gè)重要的數(shù)據(jù)需要及時(shí)調(diào)整及測(cè)量，即管材不圓度，合格管材出真空槽后應(yīng)及時(shí)對(duì)管材進(jìn)行夾持，并及時(shí)測(cè)量管材不圓度，及時(shí)調(diào)整，確保管材質(zhì)量，因管材不圓度過(guò)大超標(biāo)，焊接時(shí)對(duì)接偏差大，嚴(yán)重影響焊接質(zhì)量；國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)出廠檢驗(yàn)項(xiàng)目中，雖未對(duì)不圓度進(jìn)行強(qiáng)制要求，但在使用過(guò)程中，越來(lái)越受到重視，引起的質(zhì)量投訴也越來(lái)越多，因此對(duì)不圓度指標(biāo)必須加以重視。

   g、冷卻定型。冷卻定型水溫度一般在15一25℃為宜，冷卻水溫度過(guò)高，將會(huì)延長(zhǎng)冷卻時(shí)間，減慢冷卻速度，意味著熔融的原料處于高溫的時(shí)間也將延長(zhǎng)，尤其是管材內(nèi)壁，這樣會(huì)加速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(shí)對(duì)管材的定型也有不利影響。相反，如果冷卻定型水溫過(guò)低，則會(huì)使熔融態(tài)的PE管材外表面冷卻結(jié)晶速度過(guò)快，造成管材的內(nèi)外表面溫差過(guò)大而使管材定型后產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力，降低管材的力學(xué)、物理性能（直觀體現(xiàn)為管材脆性大）。冷卻水流量可通過(guò)流量計(jì)來(lái)控制，冷卻水流量過(guò)大，易使管材表面粗糙，產(chǎn)生斑點(diǎn)、凹坑；過(guò)小也會(huì)使管材表面質(zhì)量變差，產(chǎn)生斑點(diǎn)，冷卻水分布不均勻還會(huì)使管材產(chǎn)生不圓現(xiàn)象。

h、開(kāi)機(jī)生產(chǎn)的各種數(shù)據(jù)非常重要，必須如實(shí)、全面的記錄各類數(shù)據(jù)，包括工藝溫度、使用原料、擠出速度、定徑套型號(hào)、真空度、冷卻水溫、真空槽后管材直徑、切割后管材直徑，牽引速度、管材壁厚、不圓度，管材夾持程度等等。

i、 管材切割時(shí)，應(yīng)有專人觀察切割情況，出現(xiàn)夾刀和頂?shù)都皶r(shí)處理，避免尾大不調(diào)而全線停機(jī)。管材切割后，因管材溫度較常溫高，管材將冷卻收縮，內(nèi)應(yīng)力釋放等，冷卻后，管材尺寸將發(fā)生變化，尤其時(shí)管材外徑和管材長(zhǎng)度，主要原因有，一，聚烯烴熔體冷卻過(guò)程中要發(fā)生結(jié)晶作用，結(jié)晶度及晶型與溫度及熱歷史，放置的時(shí)間有關(guān)。第二，剛下線管材的溫度通常高于常溫。第三，剛下線的管材內(nèi)應(yīng)力較大。為了達(dá)到性能及尺寸的穩(wěn)定性，一般的聚乙烯管材應(yīng)下線放置24小時(shí)，可依照相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行性能測(cè)試。因此管材切割后和完全冷卻收縮后的管材尺寸數(shù)據(jù)應(yīng)及時(shí)測(cè)量記錄，并與過(guò)程中各種數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)，這是以后正常生產(chǎn)最好的參考依據(jù)，必須整理歸納，完整保存。

5、  產(chǎn)品檢測(cè)與試驗(yàn)

過(guò)程產(chǎn)品檢測(cè)是產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)產(chǎn)品的表面質(zhì)量、外形尺寸（外徑、壁厚、不圓度等）進(jìn)行的控制。管材外徑的控制大體可從以下幾處著手：a、真空槽后外徑數(shù)據(jù)的測(cè)量；b、切割以后的外徑數(shù)據(jù)測(cè)量；c、放置一段時(shí)間幾乎完全冷卻定型后的外徑數(shù)據(jù)測(cè)量。目前較先進(jìn)的生產(chǎn)線上配置有在線壁厚測(cè)量裝置和自動(dòng)口模對(duì)中系統(tǒng)，如果沒(méi)有這些裝置就需使用工具測(cè)量管材的外徑。壁厚和橢圓度等指標(biāo)，如不符合要求應(yīng)及時(shí)對(duì)口模，對(duì)真空定徑進(jìn)行調(diào)節(jié)直到能夠穩(wěn)定生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品。最終產(chǎn)品的檢測(cè)是產(chǎn)品出廠前必須要進(jìn)行的，除前面提到的表面質(zhì)量，外形尺寸檢測(cè)以外，還要對(duì)管材產(chǎn)品進(jìn)行靜液壓強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率、熱穩(wěn)定性等物理性能指標(biāo)的檢測(cè).

6、  開(kāi)機(jī)總結(jié)

在開(kāi)機(jī)過(guò)程中，必定會(huì)出現(xiàn)各種異常情況，及時(shí)做出相應(yīng)調(diào)整，保證管材質(zhì)量合格。開(kāi)機(jī)時(shí)的調(diào)整措施、測(cè)量數(shù)據(jù)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)、開(kāi)機(jī)的各種好的方式方法都必須及時(shí)總結(jié)歸納，這是我公司生產(chǎn)HDPE管材的第一手資料，尤為重要，在分析總結(jié)后妥善保存、并形成相關(guān)資料，以供今后生產(chǎn)參考使用。

7、  HDPE管材生產(chǎn)中常見(jiàn)現(xiàn)象的產(chǎn)生原因和處理方法（附表）

表：HDPE管材生產(chǎn)中常見(jiàn)現(xiàn)象的產(chǎn)生原因和處理方法

注：表中加粗部分為PE管材生產(chǎn)比較容易產(chǎn)生的各種問(wèn)題分析及解決方法。