、PP-R管材生产的特点
无规共聚聚丙烯(PP-R)管材是80年代初开发应用的新型塑料管道,有人称其为第四代新型管材,主要用于建筑的冷热水系统,饮用水系统及地板采暖系统,在输送70度热水,长期内压为1MPA时使用寿命达50年。在国内正在逐步淘汰镀锌管,PP-R由于管无毒卫生,耐热保温,连接安装方式简单可靠,耐磨损,防冻裂,废料可回收等优点,成为良好的替代的产品。
PP-R材料在加工方面存在两个难点:
(1):材料的熔融流动速率较低,一般小于0.5,易造成加工设备对其过度剪切,从而导致材料的破坏性降解。
(2):热传导率较低(约0.2WKM,)比PE低(HDPE:约0.46-0.52,LDPE约0.33),要达到熔体温度的均化需要的时间相对较长。
显然传统的塑料挤出设备无法满足要求,需要专门设计。
二、PP-R管材挤出机设备
PP-R管材生产要求把原料良好的性能"复制"到管材上,并且希望实现连续快速挤出,以达到生产出优质产品和较好的经济效益。
PP-R管材生产线一般有以下几部分组成:
(1)加料系统 (2)单螺杆挤出机 (3)PP-R管材专用模具
(4)定径,冷却系统 (5)牵引机 (6)打印机
(7)切割机 (8)存料机 (9)控制系统
在PP-R管材加工过程中,随着原料的熔融,管坯的成型,冷却定径等过程中,由于原料的分解,分子链的取向或冷却过程中的结晶造成管材力学性能下降。所以,原料的塑化及管坯的冷却定径是控制挤出质量的关键,即如何将原料的性能更好的转移到管材,对挤出设备而言,应满足以下几点:
(1)实现低熔温度,最大程度地减少原料在熔融和塑化过程中的分解。
(2)使熔体具有优良均匀的性能,在管坯成型过程中保证聚合物分子链不延纵向取向。
(3)实现均匀冷却,减少管材内应力。
(一)、螺杆机筒设计
根据PP-R管材料特点。螺杆长径比要求相对较大,金纬公司设计33:1,在螺杆结构上采用双阶混炼型螺杆,在螺杆的中和头部各有一段混炼元件,避免对材料的过度剪切,下料段机筒采用独立衬套结构,冷却介质冷却,内表面轴向开槽,这些结构设计有助于提高加料段的输送效率,螺杆机筒材料选用优质合金,表面进行特殊的处理,在动力的配置上采用高效率,运行平稳和变频电机,转速可达125RPM,在传动结构上,挤出机采用高专扭矩输出,进口推力轴承,齿轮为特殊合金特殊热处理而成,降低了噪音的热损耗,挤出操作采用先进的控制系统,保证了PP-R的稳定安全高速挤出。
在此我们强调主机的设计非常重要,否则产量和质量都难以达到要求,例如同为65螺杆,产量可达180KG/H,稳定生产先速度可达12M/MIN,以上安装,力求从技术与经济的角度将各过程完美的组合,力求达到最佳性能和价格比。
二、PP-R专用机头设计
普通挤管机头-支架芯棒式模头由于料流的熔合缺陷,难以保证PP-R管材生产。目前国内外大多用螺旋式或篮式模头。我公司在实践中设计了一种较适合PP-R挤出的模头,称之为过滤式模头,来自挤出机的料流的进入模头时,首先通过梅花形分流梭,分成多股,而后又汇合通过分流体形成环形管状料流,此料流经环形过滤装置,汇合后逐渐压缩,最后进入由芯棒与此同时口模组成的环表流道,形成管坯挤出,料流在多次的分流和汇合中,达到高度均质塑化。实践证明,该模头可实现国外先进行生产线所提倡的"低温低压"挤出,从设计上保证了材料不因过度剪切而导致降解,更适合高速生产。
三、高效定径冷却系统
定径套的结构、加工精度及冷却方式对加工PP-R管材的质量非常很需要,水环定径套(冷却水对定径水套进行循环冷却,但却不接触管材)可在短时间内生产薄壁(冷水)管,由于物料进入定径套时温度较高,粘度较大,采用水不式定径套在长时间生产中,会造成管材外表逐渐粗糙甚至拉断,所以,PP-R管的生产,采用水帘式定径套,在管材进入定径套前对其进行预冷却,另外,也防止物料粘附在定径套入口,造成阻塞。PP-R材料热容量较大尤其是厚壁的大管,为满足较快的挤出速度需配置较长定径冷却长度,可满足高速生产情况下冷却和定型的需要。
另外,PP-R管材在生产中还应注意加工温度控制和生处理过程中不要因切削方法不当而影响管材的质量。
国家对塑料管材政策的倾斜,使PP-R管材的应用前景和市场潜力巨大,选择好的原料和适宜的加工设备、正确的加工工艺能生产出优质的产品,我们也不断推出新设备满足大家的要求,希望通过努力共同促进塑料建材业的发展。
摘自于:
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