聚丙烯管生产工艺.docx
《聚丙烯管生产工艺.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《聚丙烯管生产工艺.docx（25页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
聚丙烯管生产工艺
聚丙烯管生产工艺（pp-r管）
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-HPP-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［0.2WT（mK）］，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95C,短期使用温度可达120C。
在使用温度为70C,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/cm5弹性模量（20C）800MPa热膨胀系
数1.8X10-4/K导热系数0.2V/（mK）
纵向收缩率2%
冲击试验破损率W10%
液压试验
短期1h,环应力16MPa无渗漏
长期95°C,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
PVC
PEX
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
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
较咼
较
高
线膨胀性
致
致
致
不一
致
致
连接方式
受压
粘接
受
压
受压
执
八、、
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）
ISO1133
0.35
密度（g/cm）
ISO/R1183
0.895
着火点（°c）
ASTMD192S
/68
9
330
软化范围（C）
140〜
150
弯曲强度（MPa
ISO/R527
21
抗拉强度（MPa
ISO/R527
40
断裂伸长率（％）
ISO/R527
800
刻痕硬度（MPa
ISO2039
40
弹性模量（MPa
ISO178
800
剪切弹性模量（MPa
（20C）
ISO537
370
抗冲击（kJ/m）（常温）
ISO179
无断裂
冲击强度（kJ/m）
（常温）
ISO179
25
线膨胀系数（1/K）
VDE0304
1.5X10
-4
导热系数（20C）:
W
/（mK）]
/
DIN52612
0.2
3.2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T料斗贮存t进料t挤压成型t冷却定型t牵引t切割—检验7入库
管件生产工艺流程：
PP—R原料t输送上料T料斗贮存t进料t加热熔融t挤压注塑t冷却定型t开模t检验T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180〜190C
3〜4区200〜210C
模具温度200C
牵引速度2〜20盯min
管件注射参数：
（1）机筒温度分布
机筒后部160〜170C
机筒中部200〜220C
机筒前部180〜200C
（2）喷嘴170〜190C
（3）模具40〜80C
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勺管子，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〜
300C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
去卩。
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
（9）
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。
4.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①15PVC夹网软管与冷却水套
的进出水接头连接，用①20PVC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.在机出机减速箱中加入润滑油：
A加油时须过滤
B润滑油为中级压齿轮油N150或其他粘
度相似的优质齿轮油；
5.在主机料斗或干燥料斗内放置磁力
架
6.按所生产管材规格，装好口模、芯模、定经套、密封盘、密封垫等；
互换件
7.将牵引管放入设备中，注意放置牵引管时，不可强行推入，以免撞坏托辊架（尤其是大管）；
8•调整好真空定型机、喷淋箱托辊上
下位置，以适应所所生产的管材；
9•调整好设备中心高及直线度；
11.调整各单机参数，以满足所生产管材要求
12.将手洗干净，禁止脏手操作设备
13.将单机逐个开机试验、检查水、电、气路连接是否正确，机器运转是否正常（主机在生产厂家均经过试机，内部存有物料，必须升温至工艺温度并达到保温时间后方可开机）。
14.将机头加热电源插头对应插
入位于主机机箱右侧的插座，检查是否完全插入。
15.仔细检查机箱内各种电器元件的
接线有无松动、脱落、保险丝与座之间有无松动
脱落等，经检查无误后断开所有空气开关。
16、打开冷却水套的进水阀门，确保有冷却水循环。
17、打开主电源开关及机筒机头各短加
热、冷却对应的空气开关
18、在显示屏上对机筒机头各段温度预置值按工艺要求进行修改，然后在显示屏上根据提示打开各段温控开关。
19、将干燥机和上料机电源开关合上，上料后预热15分钟。
20、机筒、机头升温至工艺温度后，保温1.5小时后才能启动电机，在保温期内切勿强制启动主电机投料，以免损坏设备。
21、保温时间到后，打开喂料挡板，使原料能顺利进入机筒。
22、将主机速度预置值调为“0”按主机启动按钮，此时应检查主电机风机是否转动，风机装向是否正确（直流电机排风口应向外排风），然后按主机升速按钮，使主机慢慢升速，观察螺杆转向是否正确，还可以通过面板上显示屏显示的速度和扭矩观察电机工作情况，将螺杆转速调至工艺要求转速后，挤出机正常工作。
23、停机时，先将主机转速通过显示屏操作降至“0”，再按“主机停止”按钮使主电机停机，然后在显示屏上将机筒机头各段加热按钮开关断开。
24、当一次挤出完毕后，应立即清除机头等处的残余塑料（某些塑料也可按工艺而定，以免妨碍下次生产的顺利进行）。
六、正常生产操作注意事项：
1、不能在主电机运转时开、停机，尤其不能在高转速时开、停机，且停机时必须将主机转速降至零位后，再按停机按钮；
2、非指定人员及专业操作，维修人员，不得操作设备；
3、主机加热保温时间不到，一般情况下，不允许强制启动开机；
4、共挤机加热保温时间不到，不允许开启变频器，且每次操作停机时，必须将变频器降至零位后，再按停机按钮；
5、牵引机变频调速器，主机直流调速器，由专业调试人员调好后未经许可，任何人不得对其进行调整。
6、除指定操作人员外，未经许可，任何人不得设定、修改、记录工艺参数；
7、.更换管材生产规格时，口模、芯模应在加热时进行更换，拆下的口模、芯模应立即趁热进行清理后，涂抹防锈油入库，拆卸的螺钉、螺帽、垫片等金属件应集中放置并远离挤出机料箱及加料口，以防金属物进入主机；
8、更换、清理模具时，拆卸的螺钉在组装前必须涂抹二硫化钼高温润滑脂；
9、更换模具口模、芯模、定径套时，应轻拿轻放，以防磕碰损伤；
10、加热圈重新安装时，应注意将螺钉压紧，使加热圈紧紧贴在模具上，且注意接线柱接触
良好；
11、正常生产时，真空定型机、喷淋箱应将旁通管路关闭，主管路通水（因旁道管路无过滤器），清洗过滤器时，将主管路关闭，旁道管路打开，过滤器清洗完毕后，应将主管路打开，旁通管路关闭；
12、应定期检查清理水路、过滤器、喷嘴等，以防水路阻塞造成管材质量缺陷（检查清理时间因各地水质不同而异）；
13、管材调整未正常之前，请勿将牵引机上的测速轮放下，以免损坏旋转编码器；
14、管材未调整规则前，应注意牵引机的压紧气压的调整，且不允许用切割机切断。
确需要切割时，用手锯切断。
待管材规则后，将牵引机压紧气压，根据管材规格调整适合，使管材在保证平稳牵引的同时，不被压变形；
15、更换原料牌号批次时，须重新调整生产工艺。
同一工艺有时不适用于不同批次的原料；
16、为生产线提供的电力应满足功率要求，电压波动w10%;
17、为提高管材生产量和质量，生产线应配置冷冻水供给系统；
18、生产线应使用软化水，水质差的用户应配备水处理设备，否则会影响设备的正常使用；
19.请特别注意操作安全，在开机时，不得触及加热部位、牵引部位、传动部位、切割部位等有危险及存在危险的部位，以免伤及人身安全。
七、生产操作步骤：
1、.接通电源，打开主机，共挤机（选配），设定工艺温度，开启温控，主机、共挤机进行升温，开启加料机、干燥机；
2、.按所生产管材规格，安装刀切割机夹具，调整好进刀线位等位置（调整时必须关闭切割机电源）；
3、.按所生产管材规格，装好定径套、定型、喷
淋阀兰、密封垫等；
4、.装入牵引管，调整好托棍位置；
5、.调整生产线中心位置（如已调好，则不用做此项工作）
6、.接通水气路
7、真空箱、喷淋箱加水至规定位置；
8、预调整定径套水帘，使其出水均匀（沿圆周方向）；
9、.模头温度到设定温度后，更换口模、芯模
（如所装口模、芯模符合所生产管材，不需做此项工作）；
10、调整口模与芯模间隙，左右间隙调为一致，上下间隙按所生产管材大小，上部间隙略大于下部（按经验数据调整）；
11、锯割牵引管粘接斜口
12、主机保温时间到后，打开喂料挡板，开启主机转速为10转/分左右；
13、共挤机保温时间到后，打开喂料挡板，开启共挤机、变频器调整为20HZ左右（一般情况下共挤机提前10分钟开启）
14、检查主机出料情况，塑化是否良好，小管可根据出料偏斜情况调整壁厚；
15、将牵引管进行预热，同时打开真空定型机水泵、真空泵，调整定径套水量流量计供水；
16、将牵引机上履带压下，同时按主机转速设定相应的牵引速度（此时牵引电机处于关闭状态）；
17、将挤出管材与牵引管粘接（注意必须将空内堵严，以免漏气吸不起真空），接好后开启牵引电机；
18、对管材做记号进行调试，注意壁厚应早调，以免其他调好后，壁厚不均造成大量废管；
19、按管材行进位置依次打开各喷淋箱水泵；
20、管子调好后，放下牵引机测长工作轮，打开喷墨打印机
八、设备维护保养：
1.主电机轴承、减速箱轴承、牵引机轴承及其
他传动件应定期检查（一般不超过3个月），并加注润滑油；
2.主挤出机减速箱上的空气滤清器应三个月清
理一次；
3.主挤出机减速箱中的N150齿轮油每年更换一次；
4.共挤机减速机加黄油，每月加注一次，每年更换一次；
5.模具在使用一段时间后（3个月左右），尤其是用户经常更换原料牌号及批次的情况下，
当出现管材表面粗糙，调整工艺又无法解决时，应对模具进行清理；
6.拆下的口模、芯模、定径套应定期清理、擦拭干净，并喷上防锈油，并注意在装拆过程中防止碰伤。
7.定型机前后移动减速电机加机械油20#,每年更换一次，调整丝杆，移动丝杆，螺母处涂黄油，每月一次；
&应经常检查水路（尤其是水质差的地区），
确保定径水帘、喷淋管路及整个水路的正常
疏通。
过滤器每次停机后清洗滤网；
9•牵引机旋转编码器为特殊易损件，应注意保护，避免其受到从击及碰撞，否则会造成编码器主轴断裂；
10.牵引机导柱每月加黄油一次，减速机保持足够的20#机械油，每年更换一次；
11.气源三联体油雾器定期一月加注一次透平
油，并清除空气过滤器中的水分；
12.定期半年检查切割锯片（或刀片）并及时修磨锋利；
13.行星切割机液压系统油箱加注46#液压油每年更换一次；
14.主电机风机罩定期半月修理一次，以免粉尘造成过滤网堵塞；
15.请注意安全，在修理及维护设备时应断开电
源，并保证操作安全。
九、设备吊装、转运注意事项:
1.设备在吊装、搬运时，应将钓钩或铲车铲脚置于重心平衡位置，以免发生倾倒、脱落、损坏设备；
2.保护油漆面，避免在油漆面未加保护状况下放置钓钩及铲运；
3.调运时注意安全，谨防碰撞周围人、物；
4.模具不允许装在主机上同时吊运；
5.喷淋箱不允许在地面上拖行，以免损坏支撑；
6.设备运转前，最好将单螺杆挤出机减速箱内的润滑油放净：
7.机器一般不允许在空载下运转，以免损伤螺杆和机筒。
8主电机轴承，减速箱轴承每月加注一次黄油。
9、减速箱内的润滑油一般加注中挤压齿轮油
（N15）或相近粘度的齿轮油，并每月检查一次油位，每年更换一次。
10、减速箱上的空气滤清器每三个月清理一次。
11、主电机风机罩过滤网每月清洗一次，并吹
12、每年对机器检修一次。
13、在修理及维护机器时应断开电源，并保证操
作安全。
十、常见故障及处理办法：
1.表面粗糙
（1）主机机头温度过高或过低，造成外表面粗糙。
芯模温度偏低、机身温度过低，易造成内表面粗糙。
（2）冷却水温过高，表面粗糙。
降低冷却水温，
PP-R最佳冷却水温为20-30C
（3）检查水路，是否存在堵塞和水压不足现象；
（4）检查加热圈是否有损坏；
（5）调整定径水帘；
（6）检查原料性能，咨询原料供应商；
（7）清理模具芯部温度，若高于口模区段温度,
打开芯部调温装置；
（8）检查并清理模具是否有杂质。
2.外表面出现沟痕
（1）检查并调整定径套水帘出水，压力均衡；
（2）调整喷淋喷嘴角度，使管材冷却均匀；
（3）检查定径套、切割机等物件是否存在杂物、
毛刺。
3.内表面出现沟痕
升级会员 