PVC管材生产技术与质量问题分析毕业论文.docx
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PVC管材生产技术与质量问题分析毕业论文
PVC管材生产技术与质量问题分析
前言……………………………………………………………………………………1
1、顾地PVC管材的发展情况…………………………………………………………2
2、PVC管材生产工艺参数……………………………………………………………2
2.1PVC管材生产工艺流程………………………………………………………2
2.2PVC管材的配方分析…………………………………………………………2
2.3PVC管材的成型工艺参数……………………………………………………3
3、PVC、PE、管材的性能………………………………………………………………5
3.1一般PVC管材的性能特点………………………………………………………5
3.2PVC管材的特点…………………………………………………………………6
3.3PVC、PE管材的对比……………………………………………………………7
4、PVC排水管、给水管在生产中会出现的问题………………………………………10
4.1PVC给水管材系列工艺异常处理方法…………………………………………10
4.2PVC排水管材系列工艺异常处理方法…………………………………………11
5、总结……………………………………………………………………………………13
结束语………………………………………………………………………………………14
致谢……………………………………………………………………………………16
参考文献………………………………………………………………………………17
PVC管材的生产工艺与质量问题分析
摘要：
以UPVC排水管、饮水管为例，探讨生产UPVC管材的配方及其性能分析，阐述了UPVC管材的成型工艺，并且对PVC管材生产会出现的问题进行讨论和讲述其解决方案。
最后对PVC、PE管材的现状和发展进行了对比分析。
关键词：
UPVC管材,生产工艺,PE管材
前言
广东顾地塑胶股份有限公司是中国塑胶建材行业最具规模和影响力的制造商之一。
广东顾地塑胶股份有限公司分别在广东省佛山市顺德区、高明区，重庆市壁山县、湖北省鄂州市、北京市通州区建立了五个大型现代化生产基地，主要生产PVC线槽、线管；供水管、排水管；通信电力套管；燃气管；塑钢门窗及型材；新材料等六类，数十个系列的产品。
其中，佛山高明顾地塑胶有限公司建于1995年，拥有规模宏大的挤出机群和全套现代化先进生产设备，主要生产U-PVC排水管材、管件系列产品、PP-R供水管。
多年以来，顾地人秉承“追求品质卓越，尽显顾地精华”的经营理念，以推动中国塑胶建材行业以塑代木，以塑代钢为已任，引领塑胶建材行业潮流。
公司最早在国内开发出替代穿线钢管、木线槽、蛇皮铁管的“顾地”牌难燃PVC电线、电缆槽管，填补了国内空白，并迅速取代广东省同类进口产品，被誉为中国建筑电气史上的新里程，《中国建筑电气年鉴》将之载入史册。
顾地公司率先在业内提出生产“绿色建材”，并领导旗下所有公司进行环境标志认证和环境管理体系认证。
同时，顾地公司还制订出安全、健康及环保纲领性文件，按照这一文件，要求旗下公司在产品设计，生产、营销过程中，紧紧围绕“环保、绿色建材”的主题开展各项工作，从而引领塑胶建材行业的趋势。
目前，顾地公司五大生产基地中三个基地均建立了省级技术研发中心。
发展规划方面，顾地公司将围绕化学建材行业，积极开拓新产品、新领域、新市场，做大做强。
新产品方面，公司正着力于开发新型发泡产品、城市供气管道、大口径管道，进一步提升产品的技术含量，为公司创造更多的利润；新领域方面，公司正加大力度进入市政管道领域，借助国家大力推广城市污水处理、城市市政建设的机会，抓住市政改造的巨大商机，抢占市政管道领域；新市场方面，公司正加大开拓海外市场的力度，同时在国内将继续拓展顾地的生产基地，通过扩大产能、新建或收购等形式实现市场的全面覆盖。
1、顾地PVC管材的发展情况
在佛山顾地塑胶有限公司，输送上料是由人工用铁桶一桶桶加到料斗中，再由自动加料机加到挤出机的料斗中，再由辅机以一定的速度加到挤出机上，经由塑化后挤出成型，再经由真空定径、冷却，在经过一系列的后处理之后，得到成品。
在PVC管材的加工成型过程，最重要的就要数挤出机了，挤出机是PVC管材制品成型过程必不可少的一部分，以下是挤出机的组成机构：
一般来说，挤出成型设备由主机、辅机、控制系统三大部分组成
佛山顾地塑胶有限公司主要是以生产PVC管材为主的一间企业，这件公司主要使用的PVC原材料主要为PVCSG-5，也就是悬浮法合成的PVC，悬浮法所合成的PVC原料，在生产管材上有一定的优势。
生产PVC管材的PVC树脂必须符合挤出加工的要求，即采用聚合度P=975-1070的较为合适，而PVCSG-5的聚合度P=845-980,所以，采用PVCSG-5树脂是符合生产PVC管材制品的。
氯化聚氯乙稀（PVC-C）管材是在原料PVC、PVC-C经改性后的一种特殊性能的管材，即以PVC、PVC-C树脂为主要原料，同时加入适当的稳定剂、润滑剂、加工改性剂和抗冲改性剂等。
经捏合挤出而成。
它与普通PVC管材相比，其维卡软化温度高、抗冲击强度高、耐老化、抗腐蚀、无污染、阻燃性能好等特点。
2、PVC管材生产工艺流程、配方分析、成型工艺参数
2.1PVC管材生产工艺流程
一般来说，PVC管材的生产流程为如下：
原料+助剂配制→混合→输送上料→强制喂料→锥型双螺杆挤出机→挤出模具→定径套→喷淋真空定型箱→浸泡冷却水箱→油墨印字机→履带牵引机→抬刀切割机→管材堆放架→成品检测包装
2.2PVC管材的配方分析[1]
PVC管材的配方是要是根据管材的不同用途而变得不同，其配方之中的各种原辅料之间的配比也是不同的。
总的来说，PVC管材管材的配方就是以PVC粉末（主要是PVCSG-5）为主，在配以热稳定剂、润滑剂、加工改性剂，填料等等通过一定的配比配合而成。
再根据管材的使用环境和所需要的各种不同的性能，再加入于各种不同的助剂，但是大致的助剂就是这些。
以下以CPVC高压埋地管为例，进行PVC管材的配方的分析：
表１、ＣＰＶＣ高压埋地管材配方
名称
原料型号
生产厂家
PVC-C树脂粉
PVC-C
威海金泓化工
稳定剂
SMS305
德国熊牌
润滑剂
PE蜡
马来西亚
加工助剂
ACR-401
山东齐鲁石化
抗冲改性剂
MBS
山东齐鲁石化
填料
CaCO3
江西萍乡
着色剂
钼铬红
重庆大伟化工贸易有限公司
2.3PVC管材的成型工艺参数
管材的加工工艺参数，还要跟管材的直径以及壁厚的不同而导致它的生产工艺参数的不同。
以下是几种PVC管材的生产加工工艺条件：
表２、UPVC饮水管生产工艺卡
机号
37#
产品
UPVC饮水管GB/T10002-2006
PN1.0MPA
规格
φ50×2.4mm
1区
2区
3区
4区
5区
6区
7区
8区
法兰
机筒温度/℃
180
185
160
160
/
/
/
/
180
螺杆温度/℃
170
175
180
200
/
/
/
/
/
主机转速r/min
30±2
抽湿真空/MPa
-0.06~0.08
辅机转速r/min
28~30
定径真空/MPa
-0.04~-0.02
主机扭矩
55~70
牵引速度m/min
3.4~4.0
表３、UPV双壁波纹管生产工艺卡
机号
31#
产品
UPV双壁波纹管DN/00200SN4GB/T18477.1-2007
规格
φ400mm
1区
2区
3区
4区
5区
6区
7区
8区
9区
10区
机筒温度/℃
180/180
180/180
177/192
174/174
170/174
170/190
166/190
/
/
/
螺杆温度/℃
173
173
198
175
228
175
228
175
180
237
主机转速r/min
50~55
抽湿真空/MPa
-0.04~-0.06
辅机转速r/min
35~40
定径真空/MPa
-0.02~-0.08
主机扭矩
80~100
牵引速度度m/min
2.0
总之，在实际的PVC管材制品的生产中，是没有特定的一成不变的工艺参数，因为影响实际生产的因素是有很多，因此，能生产出合格的PVC管材的工艺生产参数就是好的工艺参数。
３、一般ＵＰＶ管材的性能和PVC、PE管材的现状、发展及其对比
３.１一般ＵＰＶＣ管材性能特点[2]
硬聚氯乙烯给水管道（PVC-U）作为一种发展成熟的供水管材，具有耐酸、耐碱、耐腐蚀性强，耐压性能好，强度高，质轻，价格低，流体阻力小，无二次污染，符合卫生要求，施工操作方便等优越性能。
大力推广PVC-U给水管，符合国家建设部、国家经贸委发展化学建材的指导方针，符合人们生活水平提高的发展需要。
①质轻，搬运装卸便利，顾地PVC-U饮用水管密度较小，搬运、装卸、施工方便。
②耐腐蚀性优良
PVC-U饮用水管道具有优异的耐酸、耐碱、耐腐蚀性，对于化学工业之用途甚为适合。
③流体阻力小
PVC-U饮用水管材内壁光滑，其粗糙系数仅为0.009，流体阻力小，有效地改善了管网的水力条件，减少了系统运行费用。
④机械强度大
PVC-U饮用水管材具有良好的耐压性能，抗冲击性能和抗拉伸强度性能。
⑤施工简易
PVC-U饮用水管之接合施工迅速容易，施工工程费低廉。
⑥造价低廉
PVC-U饮用水管价格低，而且运输、施工方便，使用寿命长，因此总体造价低廉。
⑦不影响水质
PVC-U饮用水管材由溶解试验证实不影响水质，适宜大面积推广应用。
３.２.管材的特点
①耐腐蚀性强。
与铸铁管、镀锌管相比，PVC-U饮用水管具有极强的耐腐蚀性，能耐酸、耐碱，不结垢，使用寿命长。
②机械强度高。
PVC-U饮用水管具有良好的耐水压性能、抗冲击性能和抗拉伸强度性能。
③流体阻力小。
PVC-U饮用水管材内壁光滑，相同管径下输送的流量可比镀锌管提高30%～40%；流体阻力小，有效地改善管网的水力条件，减少了系统运行费用。
④重量轻、安装施工方便。
同口径单位长度的PVC-U饮用水管材的重量约为钢管的1/5,铸铁管的1/4，钢筋混凝土管的1/10，搬运装卸方便；且采用粘接或橡胶圈接口密封连接，系统配套完整，安装施工简单快捷。
⑤卫生性能好。
PVC-U饮用水管材、管件在加工时严格选用卫生级树脂和符合卫生要求的助剂，不会影响水质。
⑥不同温度时的压力下降系数。
PVC-U饮用水管输送介质水的适宜温度范围为0～45℃，以室温为最佳。
PVC-U饮用水管道的公称压力（PN）是指在20℃的条件下输送水的工作压力。
若水温在25～45℃之间时，应按下表不同温度的下降系数（ft）修正工作压力（Pw）。
３.３ PVC、ＰＥ管材的对比
在我国给水管网中应用的塑料管主要是PVC管应用比较晚，也比较少。
近十年来，随着PE管道在欧洲供水行业的发展应用，PE管道才开始受到人们的关注。
特别是近来PVC到环保方面的压力，有关PVC管中重金属铅、镉的含量是否超标，这些都让PE管越来越受到人们的关注。
而这次，北京在PE管的应用方面走在了全国的前列。
北京市从2003年下半年起，供水、供气管网陆续采用环保型聚乙烯（PE管）。
广西从2003年起，在新建住宅管道安装中，推广应用已被确认为无毒无污染的给水用聚乙烯（PE管）。
３.３.１PVC、PE管材的现状和发展[3]
从上个世纪80年代初，国家大力推广应用UPVC管，并制定了一系列的政策、制度、标准，也积累了不少经验。
发展到今天，已经具备了完善的产品标准、检测方法标准及检测手段、施工工程技术规范等，从而统一了产品的规格尺寸和质量指标，实现了产品的互换性。
这说明了PVC给水管道的发展已经进入了成熟期，产品质量和施工质量均有了保障，从而保证了PVC给水管道的使用效果。
而给水用PE管材的国际标准（ISO4427）直到1996年才正式发布。
我国于1999年参照ISO4427编写了国家标准GB/T13663，并在2000年发布实施，但至今PE管件的标准、工程技术规范等仍在继续完善之中。
这说明国内PE管材质量还未稳定，管材管件配套未完善，因而无法确保生产、施工中的质量。
㈠两种管材力学性能对比
⑴材料常温下的强度对比
PVC材料短期、长期强度均大大高于PE材料。
⑵最小要求强度（MRS）和安全系数（C）的对比
理论和实际经验都说明，PVC的MRS和安全系数均大大高于PE，即长期使用的强度和安全性均高于PE。
从而同为75mm的管材，采用PVC原料比采用PE原料生产的管材壁厚薄得多，这是由于由于PE材料常温下强度和长期强度都不如PVC高，只能通过加大壁厚来增加强度。
若取相同壁厚，则PE管达不到使用要求的强度。
若取相同的管径，则PVC管材可输水通径较PE管大。
反之若要达到同样的输水量，需要直径更大的PE管，其工程费用明显增加。
说明PVC材料的较高强度和刚性作为给水管道使用是经济实惠的。
㈡寿命比较
聚氯乙烯（PVC）是极性大分子，较单体氯乙烯（PE）和一些小分子较为稳定，因此比较不容易受环境的影响。
但是，现在交联氯乙烯等高分子的出现，将会在这方面有所提高。
㈢.卫生性能对比
⑴PVC和PE均是环保的材料
两者均可回收再反复利用，是节约资源利于环保的材料。
⑵PVC同PE一样可达到卫生无毒
塑料制品最容易引起人们误会的是所谓“有毒和无毒”的问题。
聚氯乙烯可能是这些误会中最深的一种。
科学的讲，对塑料制品不存在有毒和无毒分类的问题，而是普通塑料和食品卫生级塑料的问题。
事实上，绝大多数塑料都是无毒的，它们可以制造食品包装、医药用品，甚至用于制作人体中的某些骨骼和器官。
聚氯乙烯制品有普通级和食品级之分。
食品卫生级的PVC制品，对添加剂中重金属和PVC中氯乙烯单体（PVC）含量方面进行了严格要求。
但这并不表示普通级PVC制品有毒，而是不适合用在食品卫生领域。
更不是有人认为不能用和不能接触。
一般来说，加工PE材料添加剂少，被认为是卫生无毒。
而对聚氯乙稀的争议正源于这两方面，下面就做一简单分析。
Ⅰ、关于氯乙烯（PVC）单体问题，在生产初期确实存在。
然而经过这么多年的努力和提高，其合成工艺日趋完善，国内氯碱企业通过引进国外先进技术设备，改造工艺等方法都能生产出PVC含量低于5mg/kg的卫生级树脂。
加之国内大中型加工企业使用先进设备，所以最终产品的PVC含量肯定不会超过1mg/kg，完全符合食品级要求。
Ⅱ、稳定剂的争议主要是重金属含量问题。
对给水管道中使用不同稳定剂各国卫生组织有不同规定。
至今在仍有许多国家允许使用低铅系列稳定剂。
他们认为现代加工设备先进，需添加的稳定剂量小，最终能从管道表面被溶解而渗出的铅非常少，使用时经过最初的冲洗能渗出的铅基本上不存在，完全达到安全的使用范围。
世界卫生组织（WHO）对饮用水总的铅含量的规定是低于0.01mg/L。
随着人们生活水平的日益提高，追求高质量的生活水准，卫生无毒也是PVC管道发展的方向。
今年来出现了卫生性能更好的有机锡，稀土，钙－锌复合剂等稳定剂体系，使PVC管道系统完全不含铅。
1998年国家新颁布了《生活饮用水输配水设备及防护材料的安全性评价标准》，其规定铅含量低于0.005mg/L（比WHO的规定还严格）。
采用新型卫生级稳定剂生产PVC管道完全能达到该标准要求。
所以只要是通过国家严格要求，认证的企业生产的PVC管道，是没有后顾之忧的。
㈣.施工技术难度和造价
多年的使用数据表明，UPVC的整个施工费用为主要的材料的8％~10％，与PE管材相比，施工费用大体相当。
由于PE管的安装较复杂，安装现场要求必须有施工电源，才能熔化接头，技术要求高，且熔化接头的质量要求较高，容易出现操作不当而引起漏水或接头爆管。
而PVC管的接头安装方便，安装现场不需要电源，安装方法简单，不需要专门培训就可安装，很少出现漏水或接头爆裂。
㈤.趋势
综上所述，目前在国内应用的塑料管道仍然是以UPVC管为主，是有其历史原因和科学道理的。
但是纵观国际上塑料管的应用经验及发展情况，PE管的发展速度明显快于UPVC。
而人们对于环保和卫生的要求的日趋提高，以及国家的宏观政策和市场环境将刺激PE管材、管件的发展，前景十分广阔，预计在未来几年内的用量将逐步超过UPVC管。
３.３.２ PE管的优越性
（1）PE管材材质无毒，不腐蚀，不结垢，可有效的提高管网水质；PE管道具有良好的耐水锤压力的能力，与管材一体的熔接接头及PE管对地下运动和端荷载的有效抵抗能力，大大提高供水的安全可靠性。
（2）PE给水管专用材料近几年来得到很大发展，PE材料早期得不到发展的一个重要原因就是由于其的不经济性。
然而高性能的聚乙烯管材专用料开发出来之后，增强了PE管的使用优势，扩大了PE管的应用领域。
（3）PE管具有很好的柔韧性和可熔接性使其铺设时更加方便经济和更加安全可靠。
PE管的铺设速度快，损坏费用和维护费用低，只要接头良好就可承受轴向负荷而不发生泄漏和脱开。
因此在铺设时在接合处和弯曲处不需要进行费用不小的锚点，支墩，费用可降低。
PE管道具备独特的柔韧性，其断裂伸长率均超过500％，弯曲半径可以达到管道直径的20~25倍，还有优良的耐刮伤痕的能力。
因此铺设时很容易移动，弯曲和穿插，适用于非开挖顶管等多种施工方式。
而且PE管对于管道基础的适应能力强，一方面对于管基的要求降低，另一方面铺设后管基发生变化，也不容易损坏。
４、ＰＣＶ排水管、给水管在生产中会出现的问题[4]
４.１PVC给水管生产过程中常见质量问题及解决办法
一、产品不光滑、气泡、内壁无光泽
二、
解决办法：
①、温度不够（如新开机则恒温时间不够）适当提高温度。
2、生产速度过快塑化不良、温度过高
3
4、无抽湿或抽湿真空度不够
5
三、产品有黑点、杂质
四、
主要原料问题：
①、原料中有其它杂料，换料过筛。
2、捏合机不干净混料时、带有其它杂质应清干净捏合机再混料。
3
五、产品发黄、碳化线
六、
解决办法：
1捏合混料温度过高
2
3机筒三、四区的温度过高，温度应控制在工艺卡内控制范围内
4
5模体三、四区高温或温度不在内控范围内（测温不准确）造成，高温应用温度计测出其实际温度，不能偏离范围。
6
7口模或模体粘料碳化，应停机拆模体清理清理。
8
七、产品外壁波浪无光泽、轻微花痕
八、
解决办法：
①、定型套前产品冷却水太大，应关小
②、无无泽花痕：
口模温度偏低、应加高温度或定型套前产品冷却水改为用气冷却。
3、停机拆模抛光。
4
④、最多是因为定型套积料引起、应干净地清理定型套
４.２PVC排水管材系列工艺异常处理方法
一、产品内壁砂痕
解决办法：
①、调壁厚法将产品有砂的一边螺丝松开，对边紧将砂粒排出。
2、拆模快速法，将主机停止、关机筒、模体温度（注：
不用加停机料），以最快的速度将口模拆开并清理干净、装模打开温度，开机（注：
刚开机时转速暂不能太快，10转左右）
3
二、产品内外壁不光滑及白点
解决办法：
①没有抽湿真空或抽湿真空达不到要求及抽湿真空堵塞，清干净抽湿系统管路或通知机修修抽湿真空泵。
②生产速度过快，塑化不良、应降低生产速度。
③机筒一、二区温度过低，塑化不良，适当将一、二区的温度升高。
三、产品多黑点杂质及黄点
解决办法：
①、较细、多及均匀黑点、杂点、原材料引起
②、较粗、无规律原料中搭用带杂质，不干净破碎料及糠料，换料及暂停搭用不干净破碎及糠料。
③、有规律、细粒度不均匀，原料中搭用磨粉料毛造成应停止使用
④、粒度较大，是螺杆碳化，机筒积料造成应停机拆螺杆清理及维修。
四、产品颜色发黄、不光滑及表面轻微碳化线
解决办法：
速度太快，机身三、四区高温及模体高温造成，应降低生产速度，检查温度是否在设定范围内，热电偶是否接触良好，及用温度计实测其实际温度。
五、产品表面不光滑（无光泽）
解决办法：
①、产品外壁不光滑，轻微花痕，提高口模温度
②、内壁气泡塑化不良，（上下）？
不平、速度太快、温度高应降低主机转速及温度。
六、产品娈曲原因及处理方法
解决办法：
①、冷却水箱满水，托轮不当、喷淋水不均匀、壁厚偏差大及产品内进水，应将排出系统开至最大，快速将水排出大恢复至正常水位。
重新安装托轮，必须与定型套、水箱、法兰同一直线。
将水箱堵塞的喷头清理干净，调整产品厚偏差，后将产品内的水全部放干净。
②、生产线同心度偏离应将口模、水箱、定型套、托轮、法兰板、牵引机、切割机调至同一直线。
③、定型套损坏弯曲更换定型套
④、口模出料不均（直径50以下如产品壁厚无偏差情况下）则以生产速度加快来解决其弯曲效果。
七，产品有波浪
解决办法：
①、螺杆转速过高，机身温度过高，应降慢主机转速，降低机身温度。
②、冷却水温过高，应加大排水量，将冷却水温控制范围内。
③、冷却不足，应检查喷淋水量是否堵塞，检查水泵水压是否正常及有无堵塞现象。
④、定型套运水不足，发热应加大冷却水，检查进出水是否有堵塞现象。
八、抽湿真空度达不到要求原因及处理方法
解决办法：
①、真空管路系统堵塞，各环节必须清理干净。
②、抽湿缸内过滤网是否堵塞，应清干净。
③、抽湿真空泵是否有出入水路应畅通。
④、检查盖板，密封胶垫及与机筒连接处是否有漏气现象。
九、水箱满水，无水（水压不）的原因
解决办法
1满水、浮球阀损坏不受控制，没排水。
2
3无水（水压不）水泵堵塞、排水过快、水箱内水位过低（水位一定要高于臬内过滤网）等原因造成。
4
十、捏合（混料时）搭用回收料对产品质量的影响
破碎料、不合格破碎料、不合格原料、合格停机破碎料、不合格带有杂质停机破碎料等回收料都会直接影响到产品杂质、排砂、黑点及整体和产品颜色偏黄、发黑等质量问题。
５、总结
近来有关PVC暗藏杀手的报道频频见诸报端，更有甚者说，PE将会后来举上，淘汰PVC，社会上对此做了以下几点的分析：
㈠．以国外为例，在欧美国家，仍大部分在使用PVC－U给水管，特别在给水领域，欧洲市场每年PVC管用量为40％左右，而在美国则超过50％，而且有继续增长的趋势。
同时，PE管道在这些国家的发展也不是一蹴而就的，而是经历了十几年甚至更长的时间才得以推广应用。
而在中国短短5、6年内就发展成占据较大市场的现象是不正常的。
㈡．卫生环保性能方面，PVC管道曾经被某些专家批评其废弃物燃烧产生能致癌的二恶英，但经大量测试证明，所产生的二恶英含量远远低于致病的浓度。
而且，目前大部分企业都选用食品卫生级的PVC原料作为给水管原料。
这些食品卫生级的PVC树脂，对铅、镉等重金属含量以及PVC树脂残留氯乙烯单体（VCM）含量等卫生指标都有严格的国家规定，完全可以避免PVC带来的负面影响。
同时，PVC－U管道行业已经逐步使用新型的无铅复合稳定剂来替代过去的铅盐稳定剂，
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