聚乙烯PE雙壁波紋管生產(chǎn)技術(shù)匯編

1、聚乙烯（PE）雙壁波紋管生產(chǎn)技術(shù)匯編一、PE雙壁波紋管概述定義：所謂PE雙壁波管是為了在節(jié)省原材料而不致使管材的環(huán)剛度下降的前提下，對管材截面進行優(yōu)化設(shè)計的一種內(nèi)壁光滑平整、外壁為梯形或弧形波紋狀肋內(nèi)外壁波紋間為中空、 采用擠出成型 工藝制成的管材。因為其主要原材料為聚乙烯（PE）,故簡稱為PE 雙壁波紋管。PE雙壁波紋管的優(yōu)點：節(jié)約原材料 用同樣的原材料做同一外徑的管材時，波紋管可經(jīng)比實壁管節(jié)省30%以上的原材料。質(zhì)量輕，比重小于鑄鐵管和水泥管的 50%。安裝便捷、施工進度快，以傳統(tǒng)水泥管相比，采用PE波紋管可 以提高3倍以上安裝進度。PE雙壁波紋管采用柔性連接，密封性能好。生產(chǎn)成本低，綜合

2、經(jīng)濟性能優(yōu)越。PE雙壁波紋管的應(yīng)用領(lǐng)域：市政工程，用于建筑物的地下排水管、排污管、輸水管、通風 管等；電器電信工程，作為電力電纜、光纜、通訊信號電纜的保護管；工業(yè)，由于聚乙烯材料具有優(yōu)良的耐酸、堿及耐腐蝕能力，結(jié) 構(gòu)壁管可用于化工、醫(yī)藥、環(huán)保等行業(yè)的給水和排水管道；農(nóng)業(yè)、園林工程，用于農(nóng)田、果園、茶園以及林帶排灌，可節(jié)水70%,節(jié) 約用電13.9%,也可用于農(nóng)村灌溉;道路工程，可用作鐵路、高速公路、高爾夫球場、足球場等的 滲、排水管；礦場，用作礦井的通風、送風管、排水管。二、PE雙壁波紋管的原材料.原料的組成：PE雙壁波紋管的原材料一般由聚乙烯、增強性 功能母料和顏料等組成。如果原材料潮濕，為

3、了提高生產(chǎn)效率，可添 加適當?shù)南輨?對原材料性能的要求：如何生產(chǎn)出一根低成本，高品質(zhì)的波紋 管，很大程度上取決于對原材料的選擇和配方的搭配。對聚乙烯（PE）性能的一般要求有熔體流動速率（MFR）、氧 化誘導時間（OIT）和密度等。熔體流動速率的大小反映了分子量的 大小，一般來說，熔體流動速率大一點的材料有利于加工成型，并可 提高生產(chǎn)效率。但也不能過大，過大對環(huán)剛度的影響較大，選用 0.8-1.5g/10min（190C, 5kg）之間為宜。氧化誘導時間決定了氧化破 壞的時間，對于要求使用50周年的波紋管來說，控制好原材料的氧 化誘導時間是能否保證50年使用壽命的關(guān)鍵。GB/T19472.1

4、-2004中 明確規(guī)定，波紋管的原材料的氧化誘導時間應(yīng)2min （200C）。對中、高密度聚乙烯來說，可通過改變密度來調(diào)整其性能。因為我們知 道密度相對低的聚乙烯可延長其脆性破壞的時間。如圖1所示。功能母料的選擇也很關(guān)鍵，目前尚無有關(guān)排水管道專用功能母料 的國家標準，各廠家的產(chǎn)品的性能不盡一致。 選用功能母料時應(yīng)當充 分考慮其分散性、偶聯(lián)性和對聚乙烯改性的程度。2,配方是否合理也決定著產(chǎn)品的質(zhì)量。 一些廠家為降低成本，無 限制的增加功能母料，這樣的產(chǎn)品既無法保證產(chǎn)品的質(zhì)量， 也失去了 長遠的發(fā)展和核心競爭的能力。典型的合理配方如下表：表1名稱比例備注聚B80%-85%可適量加人本J潔凈回用料功

5、能反料15%-20%易大不宜超過20%段料2% ( i0.5)三、設(shè)備（一）擠出機擠出機擠出原理是利用帶有斜面螺紋的螺桿在加熱的料筒中旋 轉(zhuǎn)，將料斗中送來的塑料向前擠壓，使塑料逐漸受熱，均勻塑化將塑 料擠出，通過機頭和模具成型。擠出機由擠出系統(tǒng)、加熱冷卻系統(tǒng)、 傳動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成。擠出系統(tǒng)包括螺桿、機筒和加料裝置。螺桿素有擠出機的心臟之 稱，螺桿的質(zhì)量直接決定著擠出機的擠塑產(chǎn)量與質(zhì)量。.螺桿的技術(shù)參數(shù)：螺桿的技術(shù)參數(shù)包括：a、外徑D：也是螺桿的直徑，單位 mm。螺桿直徑的大小決定 了擠出機的擠出量。常用的規(guī)格有 55、60、65、75、90、120、150、 200 等。b、長徑比L/D

6、:就是螺桿的長度與直徑之比。長徑比的大小決 定了塑化的質(zhì)量。不同塑料對螺桿長徑比的要求不盡相同，對聚烯炫而言常用的有 20: 1、25: 1、30: 1、32: 1、33: 1、34: 1。c、轉(zhuǎn)速n： 一般有最高轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)速范圍。r/mind、驅(qū)動功率N:指的是電動機需要提供給它的功能率。KWe、生產(chǎn)能力Q:單位時間內(nèi)的最大擠出量 Kg/h。f、幾何壓縮比CR:下料段第一個螺梢的容積與計量段最后一 個螺梢容積之比。實際生產(chǎn)過程中的物理壓縮比是物料在加料段時松 散固態(tài)與擠出過程中完全熔融時的比值。螺桿設(shè)計時，幾何壓縮比應(yīng)大于物料的壓縮比。加工 PE的螺桿的幾何壓縮比一般為3-4。g、螺旋升角？：

7、螺旋升角達到30。時，擠出量最大，但是在實際 加工中往往不能達到30,目前通用的螺桿的螺旋升角為17。39。h、螺梢深度h：螺梢深度的設(shè)計與物料的熱穩(wěn)定性、壓縮比有關(guān)。其中均化段（計量段）的螺梢深度很重要，它直接影響到物料的 剪切量，深度越小，剪切越強烈。剪切過大會導致物料熱降解，因此 均化段螺梢深度要適中。加料段的螺梢越深，輸送能力越強，在保證螺桿強度的前提下， 應(yīng)選擇使用加料段螺梢較深的螺桿。.螺桿的分段輸送段，又稱加料段。作用是接受由料斗送來的物料，并將其 推送到壓縮段。熔融段，又稱壓縮段。接受加料段送來的松散物料，在外部 加熱和剪切熱的用下將物料熔融塑化，并將包在物料內(nèi)部的空氣排出 后

8、將物料壓實。均化段，又稱計量段。其作用是接受壓縮段推送過來的熔體物 料，將其充分熔融，然后將物料定量、定壓地擠出。.機筒機筒一般采用縱向開梢型機筒。 這種機筒的輸送能力強，排氣 性好。對機筒的材質(zhì)要求：耐高溫、耐磨損、強度高、加工性好、耐 腐蝕性好、綜合成本低。 機筒與螺桿的配合間隙直接影響擠出機 的擠出量，機器的使用壽命。間隙的大小決定著漏流量的大小，而漏 流量又影響擠出量。漏流量的大小與間隙的三次方成反比。 聚乙擠出 機的配合間隙在0.25-0.32mm之間。.機筒的加熱方式電加熱：電加熱可以分為電阻加熱和感應(yīng)加熱兩種方式。感應(yīng) 加熱一般是在機筒外壁纏繞線圈實現(xiàn)電磁感應(yīng)加熱。 這種加熱方式

9、的 優(yōu)點是能量損失小、效率高、精度高、加熱時間短。但是成本較高， 目前很少采用了。電阻加熱是一種較常用的加熱方式。常用的加熱器有鑄鋁加熱 器、陶瓷加熱器、不銹鋼加熱器等。這種加熱方式總體成本低，溫度 便于控制，但是能耗高，效率低，且體積大。流體加熱：就是在機筒子的外壁纏繞銅管，然后要銅管內(nèi)部通 加熱載體（如導熱油）而實現(xiàn)加熱的一種方式。這種加熱裝置需要配 備一臺輔助加熱設(shè)備，成本相對較高，很少采取用。.機筒的冷卻方式水冷：機筒的加料口段必須采取水冷的方式， 這樣可以提高螺 桿的輸送能力。風冷：風冷是一種比較柔和的冷卻方式。溫度波動相對較穩(wěn)定， 但是這種冷卻方式冷卻速度慢，體積大，噪音大。.機頭

10、組件：雙壁波紋管擠出機頭的結(jié)構(gòu)較復雜，主要特點是在 同一模具內(nèi)分成內(nèi)外兩層流道，內(nèi)外流道夾層間通壓縮空氣，幫助外 層在成型模塊上形成波紋。同時，定徑套的冷卻水管也從芯棒內(nèi)通過， 為了補償冷卻水通過引起的熱量損失， 一般需要對機頭內(nèi)壁加熱。在 生產(chǎn)大口徑管材時，由于聚烯炫管材一般采用單螺桿擠出機， 具擠出 量比雙螺桿擠出機小得多，故一般采用兩臺擠出機雙層共擠技術(shù)， 這 樣既可保證生產(chǎn)，也能提高產(chǎn)量。小規(guī)格的雙壁波紋管生產(chǎn)線可只用一臺擠出機同時擠出內(nèi)外層機頭的作用有：使熔融物料由旋轉(zhuǎn)運動變?yōu)橹本€運動；產(chǎn)生必要的成型壓力，保證制品的密實；使物料通過機頭時進一步得到塑化；通過機頭斷面得到所需要斷面形狀

11、和尺寸的料坯。.擠出機的控制系統(tǒng)：擠出機的控制系統(tǒng)主要由檢測元件（例如 熱電偶、壓力傳感器）儀表（例如電壓表、電流表、溫度表、速度顯 示器）和其他機電元件構(gòu)成。其作用是保證擠出機在給定的工藝條件 （溫度、螺桿轉(zhuǎn)速、熔體壓力、電流）下運轉(zhuǎn)，確保制品的質(zhì)量。比 較重要控制參數(shù)有：擠出壓力。擠出壓力一般應(yīng)控制在 30Mpa以內(nèi)，壓力過在降 低生產(chǎn)效率，增加能耗比；壓力過小則制品不利于成型。螺桿轉(zhuǎn)速：螺桿轉(zhuǎn)速很大程度上決定了擠出機的擠出量，但 過快的轉(zhuǎn)速會致機筒部產(chǎn)生大量的剪切熱能， 在相同的溫度下對物料 性能的折損較大。長時間的高速運轉(zhuǎn)也會使螺桿的壽命提前結(jié)束。 螺 桿轉(zhuǎn)速一般控制在最高轉(zhuǎn)速的75%

12、-85%為宜。在正常生產(chǎn)過程中， 應(yīng)盡可能使用較低的螺桿轉(zhuǎn)速來達到最高的固體輸送能力，這樣一方面可以防止物料在較大的剪切力作用下發(fā)生熱降解， 另一方面也可以 提高制品的質(zhì)量和擠出的效率?？刂频姆椒ǖ谝皇窃跈C筒內(nèi)表面縱向上開梢， 提高物料與機筒的 摩擦力，從而達到提擠出量的目的。第二是控制好下料段的溫度，以便使物料有相對大的推動力，因此下料段的溫度一般應(yīng)控制在140c以下。熔體溫度：聚烯炫的熔體溫度不能超過230C,超過此極取限， 材料的熱降解嚴重影響管材的質(zhì)量。機筒軸線方向上各點溫度的分布：典型的聚烯炫的擠出溫度的 設(shè)置如下：機筒第一段：80-100C第二段一第六段：175200C機 頭：19

13、0220 C功率消耗：一般顯示電流。.擠出機性能指標：評價一臺擠出機綜合性能的指標如下：生產(chǎn)能力Q:單位時間內(nèi)最大擠出量。單位為 Kg/h名義比功率，又稱為單耗N/Q:單位產(chǎn)量所消耗的功率。KW/Kg（二）熔融理論1、擠出過程中塑料的流動機理塑料沿螺桿向前移動，經(jīng)歷著溫度、壓力、狀態(tài)的變化。這種變 化在螺桿各段是不一樣的。根據(jù)塑料的變化情況，通常把螺桿工作部 分分為三段：加料段、壓縮段、均化段。加料段（輸送段）：塑料在加料段還是固體狀態(tài)，這一段的作用主要是接受來自料斗的塑 料并將其送到壓縮段，因此螺梢容積可維持不變，一般是等深等距。 通常加料段的螺梢不會被塑料全部填滿，具填充程度與塑料的形狀，

14、 干濕程度，加料裝置有關(guān)。加料段第一個作用就是為塑料（粒狀固體） 提供軟化溫度，其次是以螺桿的旋轉(zhuǎn)與固定的料筒之間產(chǎn)生的剪切 力，實行對軟化塑料的破碎，而最主要的是以螺桿的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生足夠大 的連續(xù)而穩(wěn)定的推力和反向磨擦力，以形成連續(xù)而穩(wěn)定的擠出壓力， 進而實現(xiàn)對破碎的塑料的攪拌與混合，并初步實行熱交換。因此，塑 料在此階段雖只發(fā)生破碎和軟化， 并未發(fā)生物態(tài)的轉(zhuǎn)變，但在擠出過 程中這段卻是重要的，它產(chǎn)生的推力是否連續(xù)均勻穩(wěn)定，剪切應(yīng)變率 的高低，破碎與攪拌是否均勻都直接影響著擠出的質(zhì)量和產(chǎn)量。壓縮段（熔融段）：壓縮段接受由加料段輸送過來的松散料。 在此，塑料受到了較高溫度的熱作用，這時的熱源，除外

15、加熱外，螺 桿旋轉(zhuǎn)的摩擦熱也在起作用，由于螺紋深度相對減小，使得熱作用更 為顯著，而來自加料段的推力和來自均壓段的反作用力也在此區(qū)域?qū)?塑料同時產(chǎn)生作用。這個作用的結(jié)果是在塑料的前進中形成為與主流 反向的回流，這回流產(chǎn)生在螺梢內(nèi)以及螺桿與套筒的間隙之間，這一回流的產(chǎn)生不但使物料進一步均勻混合，而且使塑料熱交換作用加 入，達到表里熱平衡，由于在此階段的作用溫度已超過塑料的流變溫 度，加之作用時間已長，致使塑料發(fā)生了物態(tài)的轉(zhuǎn)變，即由固態(tài)轉(zhuǎn)為 粘流態(tài)（可塑態(tài)），此時塑料分子發(fā)生了根本的改變，分子間張力極 度松弛，若為結(jié)晶性高聚物，則其晶區(qū)開始減少，無定形區(qū)增多。除 組成中的特高分子量而外，主體完成了

16、塑化，即所謂的初步塑化”。同時在壓力作用下，排除了固態(tài)物料中所含的氣體，實現(xiàn)初步壓實。均化段（計量段）：均化段把壓縮段送來的熔融塑料進一步塑 化均勻，最后使料流定量定壓由機頭?？诰鶆驍D出。 因而均化段也常 稱為計量段。來自螺桿的推力和來自機頭處的反作用力使塑料在此階 段所受的徑向壓力和軸向壓力最大， 這種高壓作用，能使含于塑料內(nèi) 約占其總體積50%的氣體排出，并使膠層壓實致密。在此段，由于高 溫、高壓的作用，使得經(jīng)過熔融段未能塑化的高分子在此段完成塑化， 從而最后消除 顆?！?，而使塑料塑化充分均勻。.物料在擠出機內(nèi)的四種流態(tài)。正流：物料沿著螺梢向機頭方向流動，也即正方向流動。這種 流動是由螺桿旋轉(zhuǎn)的推擠造成的，正流是擠出過程中最主要的流動方 式，決定了擠出量的大小。逆流：逆流與正流的方向相反，它是由機頭，模具，等對熔體 反壓力所引起的。所以也稱反壓流動。逆流會一定程度上減小擠出量， 它隨著機頭壓力的增大而增大。橫流：也就是與螺紋相垂直