聚丙烯管（PP－R管）生产工艺

聚丙烯管（PP－R管）生产工艺摘要：三型聚丙烯管具有节能，耐腐蚀，不结垢、卫生，无毒，耐热、耐压，使用寿命长，质轻高强，流体阻力小等优点，是替代镀锌钢管的新一代产品。介绍PP－R管的特点，原料生产工艺，国内现状、施工方法、项目投资估算及市场前景分析。1前言80年代以前，我国的住宅及公共建筑的上水管基本上是镀锌钢管，由于受材质自身的局限，镀锌钢管存在使用寿命短、易造成水质二次污染等缺点。为了保障人们日常饮用水的质量，我国部分地区，如上海、浙江、河北、江苏等省市已先后提出淘汰镀锌钢管，用高质量的塑料管代替。目前，在我国已相继开发了PVC管、PE管、铝塑复合管、玻璃钢管、钢塑复合管和PP－R管等一批塑料管材，并取得了一定的市场占有率。PP－R管是欧洲90年代开发的，以新型无规聚丙烯为原料，经挤出成型制作的塑料管材。由于其优越的性能，正日益受到人们的青睐。2PP－R管的主要性能聚丙烯管分为均聚聚丙烯（PP－H）、嵌段共聚聚丙烯（PP－B）和无规聚丙烯（PP－R）3种。PP－H、PP－B、PP－R管材的刚度依次递减，而抗冲击强度则依次增加。给水用聚丙烯管是用特殊的PP－R制成。PP－R管作为一种新型的管材，具有以下性能特点：2．1节能PP－R管的生产能耗仅为钢管的20％，并且其导热系数低［0．2W／（m.K）］，也仅为钢管的1／200，应用于热水系统将大大减少热量损失。2．2耐腐蚀、不结垢、卫生、无毒使用PP－R管可免去使用镀锌钢管所造成的内壁结垢、生锈而引起的水质“二次污染”。由于PP－R组份单纯，基本成份为碳和氢，符合食品卫生规定，无毒，更适合于饮用水输送。2．3耐热、耐压、使用寿命长PP－R管的长期使用温度达95℃，短期使用温度可达120℃。在使用温度为70℃，工作压力为1．2MPa条件下，长期连续使用，寿命可达50年以上。2．4轻质高强、流体阻力小PP－R管密度仅为金属管的1／8，耐压力试验强度高达5MPa，且韧性好、耐冲击。由于内壁光滑、不生锈、不结垢，流体阻力小。PP－R管的主要技术指标如下：密度．9g／cm3弹性模量（20℃）800MPa热膨胀系数1．8×10－4／K导热系数0．2W／（m.K）纵向收缩率2％冲击试验破损率≤10％液压试验短期1h，环应力16MPa无渗漏长期95℃，1000h，环应力3．5MPa无渗漏表1为几种材质管材性能比较。表1各种材质管材性能比较材质镀锌钢材PVCPEX铝塑PP－R有无结垢、生锈有无无无无卫生程度差有Cl、Cr、Pb离子好好好保温性差好差好好耐温性耐温不耐温耐温不耐温耐温耐压程度高低较高较高较高线膨胀性一致一致一致不一致一致连接方式受压粘接受压受压热熔废品的回收利用可以可以不能困难可以3PP－R管的生产原料及生产工艺3．1原料及性能PP－R管对原料的要求较高，国外原料厂商常有多种颜色的PP－R供管材厂选择。如北欧化工公司（Borealis）和奥地利PCD公司生产的PP－R原料有米色、淡蓝、深蓝、奶白等多种颜色。在德国和意大利，管材生产厂选用不同的颜色来作为标识，以区别管材的用途。如蓝色用于冷水管，米色、灰色用于热水管，棕红色用于地板采暖管等。原料性能指标见表2。表2PP－R原料的主要性能指标项目测试方法结果熔体指数（g／10min）ISO11330．35密度（g／cm3）ISO／R11830．895着火点（℃）ASTMD1929／68330软化范围（℃）140～150弯曲强度（MPa）ISO／R52721抗拉强度（MPa）ISO／R52740断裂伸长率（％）ISO／R527800刻痕硬度（MPa）ISO203940弹性模量（MPa）ISO178800剪切弹性模量（MPa）（20℃）ISO537370抗冲击（kJ／m2）（常温）ISO179无断裂冲击强度（kJ／m2）（常温）ISO17925线膨胀系数（1／K）VDE03041．5×10－4导热系数（20℃）［W／（m.K）］DIN526120．23．2生产工艺PP－R管的生产工艺为挤出成型工艺，首先加料斗内的PP－R原料靠自重进入挤出机，在挤出机料筒内经加热挤压混合，充分塑化后从挤出机口模挤出，进入定型台，定型后的管材经牵引机，通过定长测定，由切割机切断，管材经检验合格后入库。相应的管件采用注射成型方法生产。管材生产工艺流程：PP－R原料→真空吸送上料→料斗贮存→进料→挤压成型→冷却定型→牵引→切割→检验→入库管件生产工艺流程：PP－R原料→输送上料→料斗贮存→进料→加热熔融→挤压注塑→冷却定型→开模→检验→入库3．3生产工艺参数管材挤出参数：（1）螺杆转速70-90r／min（高速线）（2）机筒温度分布（实际测量温度以此为准）1～2区180～190℃3～4区200～210℃模具温度200℃牵引速度2～20m／min管件注射参数：（1）机筒温度分布机筒后部160～170℃机筒中部200～220℃机筒前部180～200℃（2）喷嘴170～190℃（3）模具40～80℃PP－R管生产过程中产生的残次品，经破碎后可再次加以利用，这就提高了原料的利用率，并可降低生产成本，提高经济效益。目前，用国产设备也能生产PP－R管，但存在以下缺点，由于PP－R管生产过程中对管壁控制要求较高，国产设备厚度控制达不到引进设备的水平，挤出机的产量也较低，产品的外管质量逊色一些。5PP－R管的施工及应用传统的镀锌钢管采用受压连接，PVC管和PE管以承插粘接方式连接，铝塑复合管和PEX管采用铜质管件以受压连接(小口径PEX管也可以采用热熔连接)。而PP－R管系统则采用同样材质的管件，其价格低于铜质管件，管件与管材线膨胀系数一致，安装时将热熔机加热熔化后插接，操作简单方便，质量可靠，一般连接1个节点只需几秒钟。由于PP－R管的优越性能，因此，可广泛应用于饮用水系统、纯净水系统、冷热水系统，石油、化工中的液体输送，食品工业中的牛奶、饮料、果酱、酒类等输送及相关工业领域。在热水输送领域，PP－R管已经可以和PEX管相媲美，而其加工要比PEX管容易，PP－R管可做得的口径更大，达110mm的管子，比PEX管和铝塑复合管要优越。PEX管内层的交联聚乙烯含有交联剂（硅烷或过氧化物），而PP－R管则符合食品卫生规定。目前，国内PP－R管主要用于纯净水和热水系统，如上海市的纯净水系统就使用了相当数量的PP－R管。单螺杆挤出机生产PPR工艺一.工作原理挤出机螺杆在电机的带动下，通过减速箱传动，顺时针（从机头位置看）旋转时，从料斗垂直下来的物料将顺着螺杆的螺槽向前移动，在其向前移动的过程中，受到机筒外部加热圈的加热而使物料熔融，一般经过加料段，熔融段和均化段后，物料得以充分塑化而形成易成型的熔融流体，再经过挤出模具后形成需要的规格尺寸，经过定径套真空定型、喷淋冷却、进入牵引机牵引，并按工艺规定的制品长度进行切割，再由存料台翻卸存料。二．结构概述PPR生产用单螺杆挤出机，主要有螺杆、机筒、加热冷却部分、冷却水套、传动系统、机头体、过滤板、机架、料斗、电气控制柜等部件组成。（1）螺杆：是直接加工塑料，使塑料塑化的主要零件，一般为右旋螺纹，根据所要生产的塑料原料把它制成特有的结构形式，当它顺时针旋转时，使塑料向前移动、搅拌及压缩，从而达到塑料充分均化的要求。螺杆一般由优质氮化钢38CrMoALA制成，经氮化处理后达到很高的硬度和很强的耐腐蚀能力，因而螺杆具有很高的耐磨、抗蚀的特点。（2）机筒：是容纳塑料及螺杆的零件，一般它与螺杆之间有很小的间隙，当螺杆旋转时。塑料与螺杆、机筒接触摩擦使塑料挤压、粉碎。机筒一般由优质氮化钢38CrMoALA制成，表面经氮化处理后达到很高的硬度和很强的耐腐蚀能力，因而与螺杆一样具有很高的耐磨、抗蚀的特点。（3）加热冷却部分：为使塑料塑化良好，需保持一定温度，机筒加热分四段分别控制，机头加热分七段分别控制，它们分别在0～300℃范围内由PLC经模数转换后自动控制其温度，以满足工艺的要求。为了使其不致过热和塑料温度过高时能迅速冷却，在机筒上装有风机，可以分段自动控制通风进行冷却。料筒及机头的温度由装在主机上的显示屏读得，并可以根据需求随时调整工艺设定温度；（4）冷却水套：用于在入料口冷却塑料原料的零件，位于机筒入料口端部，为了防止塑料在下料的过程中，由于加热的热传导造成塑料原料粘接而影响了塑料原料下料的速度，挤出机正常工作时，冷却水套通循环水冷却；（5）传动系统：是螺杆转动的动力和桥梁，主要有电机、连轴器和减速箱组成，为了适应各种规格塑料制品生产的需要，螺杆应该具有不同的转速，本机采用名牌直流电机，通过高扭矩齿轮减速箱，并借助于进口名牌数字式直流调速器，使螺杆的转速在10-120r/min之间平滑无极调速，电机的转速及扭矩由装在主机上的显示屏读得，可以在显示屏上预置转速等参数，由PLC控制转速达到设定值，并有过载保护及报警功能；（6）机头体：用于连接模具的零件，位于机筒的前端，它同机筒用螺纹连接，装拆方便；（7）过滤板：在机筒的前端放置有过滤板，根据产品及工艺需要在过滤板前装置不锈钢金属滤网，其作用是滤去杂质及增加其挤出阻力；（8）料斗：用于储存塑料的容积，一般由不锈钢制作，料斗下部有喂料挡板用于控制下料量。（9）三．电气控制：电气控制分两部分：（1）电机转速控制：采用进口数字式直流调速器来控制直流电机的运行，控制部分设置有：主机启动、停止控制按钮和速度调节按钮；在显示屏上能直接读出转速预置及实际速度，并有主机扭矩报警、极限报警及超速报警自动停机等保护设备的功能。设有故障报警灯铃，并设有红色故障急停自锁按钮，在危及人身或设备安全时，可以通过急停按钮使设备急停以保障安全和缩小事故范围。电控柜内有以下电气元件：总电源空气开关、直流调速器、三相交流进线电抗器、快速熔断器、交流接触器等，数字式直流调速器的设置在出厂时已经调试好，如果需要重新调整请仔细阅读随机所付使用手册，按使用手册要求进行调整，切勿随意调整设置，以免造成不必要的损失。（2）机筒加热冷却和机头加热控制：由进口PLC的A/D模块对各段热电偶信号进行采样后，将模拟电压转换为数字量，再通过PLC进行运算后通过输出模块控制每段加热冷却。在显示屏上能预设各段温度和温度上、下偏差，并显示各段的实际温度。柜内设置有各段对应的空气开关以及交流接触器，PLC输出模块各输出点控制各自交流接触器通断来控制机筒和机头上的加热圈通断达到加热目的，机筒部分还设有风机冷却装置，当某段温度过高时，由PLC输出模块使冷却风机控制用的交流接触器接通，使风机转动向机筒送风，以达到冷却机筒的目的。四．安装和调整：机器到位后，先按照装箱清单检查机器及备件是否齐全，检查运输过程中可能发生的机器损坏。在安装现场按照生产安装图将各单机依次安装，然后仔细地调整主机、真空定型喷淋箱、牵引机、切割机及存料台之间的中心高低，左右位置以及各单机之间的间距，检查外接气路、水路及电气接线是否正确。1、根据机器重量，选择合适的起吊设备，一般用铲车和行吊。2、机器在安装、搬运时，应将钓钩或铲车置于重心平衡，以免发生倾倒、脱落、损坏设备。吊运时要注意安全，谨防碰撞周围人、物。3、保护油漆面，避免在油漆面示加保护状况下放置钓钩及铲运。4、设备运转前，最好将减速箱内的润滑油放净。5、模具不允许装在挤出机上同时吊运。6、在机器下部安装八块防震垫铁（用户自备），调整机器水平，并垫实垫铁。7、安装拆下包装的料斗或干燥机（选配），上料机（选配），主电机风机罩等零件。8、连接外电源：本机供电为三相四线制～380AC，50HZ电源，用25²线将外电源接入总电源空气开关上（如附机部分电源由主机引出则进线为50²）9、连接冷却水：用Ф15PVC夹网软管与冷却水套的进出水接头连接，用Ф20PVC夹网软管与冷却器进出水接头连接。并检查水循环情况。10、在主机料斗或干燥机（选配）料斗内放置磁力架（用户字备）。五、首次开机准备工作：1.认真阅读操作手册，否则不允许进行设备操作；2.按设备平面布置图安放，调整好设备位置；3.按安装图接好水、电、气路，高位水箱管路最好采用PP-R管连接；4