專利名稱：一種燃?xì)庥寐竦啬烷_裂聚乙烯管道的生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及塑料生產(chǎn)領(lǐng)域，特別是一種燃?xì)庥寐竦啬烷_裂聚乙烯管道的生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
以聚乙烯混配料為主要原料，經(jīng)擠出成型的管材已大批生產(chǎn)和應(yīng)用，這種管道耐腐蝕、安裝、連接方式簡(jiǎn)單、可靠、韌性、撓性好，PE管道斷裂伸長(zhǎng)率超過(guò)600%，局部位移不會(huì)引起全部管子位移，抗震性很強(qiáng)；另外，聚乙烯的撓性使PE管可以盤卷(尤其是小口徑管材)，減少大量的連接管件；與金屬管道相比，有更好的綜合性能，在市政給水、燃?xì)廨斔汀⒒?工流體輸送等領(lǐng)域廣泛使用。因?yàn)殚L(zhǎng)期強(qiáng)度高，可以保證燃?xì)夤艿雷銐蜷L(zhǎng)的使用壽命期間承受足夠高的壓力。耐高速開裂擴(kuò)展能力好，保證燃?xì)夤艿啦话l(fā)生偶然性的災(zāi)難事故，對(duì)于安全性要求很高的燃?xì)庑袠I(yè)來(lái)說(shuō)，至關(guān)重要，所以燃?xì)夤艿栏瞧毡槭褂肞E管材。但是目前的聚乙烯管道材料50年的設(shè)計(jì)使用壽命都是基于沒(méi)有瑕疵、內(nèi)表面和外表面完好無(wú)損的管材的長(zhǎng)期靜液壓試驗(yàn)數(shù)據(jù)外推得到。過(guò)往數(shù)十年的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)表明，施工中由于拖拽或者其他外在因素，特別是采用一些非傳統(tǒng)的管道安裝方式時(shí)(包括施工現(xiàn)場(chǎng)由于時(shí)間緊迫或者責(zé)任心不強(qiáng)，直接回填；非開挖施工、老舊管道修復(fù)等等)，管材外壁的劃傷和點(diǎn)載荷(石塊頂入造成)是不可避免的，因此最根本的問(wèn)題就是聚乙烯材料在承受裂紋和點(diǎn)載荷的情況下，如何能夠達(dá)到設(shè)計(jì)使用壽命的要求；有無(wú)新材料能夠耐受和如何來(lái)衡量材料耐裂紋增長(zhǎng)和點(diǎn)載荷的能力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種燃?xì)庥寐竦啬烷_裂聚乙烯管道的生產(chǎn)方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)生產(chǎn)的聚乙烯管道不能夠很好的承受裂紋和點(diǎn)載荷的技術(shù)問(wèn)題。采用的技術(shù)方案如下
一種燃?xì)庥寐竦啬烷_裂聚乙烯管道的生產(chǎn)方法，包括
對(duì)原料進(jìn)行干燥檢測(cè)，當(dāng)原料的水分含量小于300mg/kg，投入除濕干燥設(shè)備進(jìn)行干燥處理，直到原料的水分含量小于150mg/kg時(shí)，采用擠出機(jī)對(duì)經(jīng)過(guò)干燥處理的原料進(jìn)行擠出處理，所述擠出機(jī)的螺桿在加料段與塑化段之間的區(qū)段有2 3個(gè)螺紋的螺距不相等，且所述擠出機(jī)的螺桿在塑化段與計(jì)量段之間的區(qū)段有2-3個(gè)螺紋的螺距不相等；
然后采用遞增型溫度模式進(jìn)行加熱塑化，并經(jīng)過(guò)模具進(jìn)行初步成型，所述加熱塑化在口模加熱溫度比機(jī)頭加熱溫度高，再通過(guò)真空定徑及冷卻處理，由牽引機(jī)進(jìn)行牽引得到聚乙烯管道，最后采用行星式切割機(jī)進(jìn)行切割。進(jìn)一步的，所述擠出機(jī)螺桿長(zhǎng)徑比為30 :1。進(jìn)一步的，所述模具在出口處設(shè)有增壓段。進(jìn)一步的，所述真空定徑的真空度控制在O. 03-0. 06Mpa。
進(jìn)一步的，所述冷卻處理采用水膜潤(rùn)滑和水環(huán)式的冷卻。本發(fā)明提供的燃?xì)庥寐竦啬烷_裂聚乙烯管道的生產(chǎn)方法，能使生產(chǎn)出來(lái)的聚乙烯管道很好的承受裂紋和點(diǎn)載荷，進(jìn)一步提高PE燃?xì)夤懿哪吐倭鸭y增長(zhǎng)性能。在有外部劃傷和點(diǎn)載荷的作用下，仍能夠達(dá)到100年的設(shè)計(jì)使用壽命。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。慢速裂紋增長(zhǎng)，開始于施工過(guò)程中人為的拖拽引起的刮傷以及周圍環(huán)境例如石頭頂住管材外表面造成的點(diǎn)載荷，會(huì)形成應(yīng)力集中區(qū)，產(chǎn)生初始的裂紋并發(fā)展成為微觀的銀紋/孔洞，孔洞間的材料會(huì)被拔出形成高強(qiáng)度的微纖結(jié)構(gòu)(也稱銀紋，由于折光指數(shù)不同呈現(xiàn)發(fā)白的現(xiàn)象而得名)。聚乙烯(PE)管道材料自身的特點(diǎn)將決定銀紋是繼續(xù)增長(zhǎng)發(fā)展成裂 紋而導(dǎo)致材料破壞，或者阻止銀紋進(jìn)一步發(fā)展成裂紋；這個(gè)特性就是耐慢速裂紋增長(zhǎng)性能。如何提高管道的耐受性能，一直在研發(fā)中。新材料或新工藝的發(fā)展，從某個(gè)角度來(lái)講，必須要考慮針對(duì)某特定的應(yīng)用領(lǐng)域材料是否適用。發(fā)明人經(jīng)過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)，確定管材使用壽命(50年/100年)的最終機(jī)理是應(yīng)力裂紋開裂和慢速裂紋增長(zhǎng)(脆性破壞)。為了解決以上問(wèn)題，要求生產(chǎn)的PE燃?xì)夤懿某藨?yīng)滿足目前任何現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)PE100材料提出的性能要求，如在DIN-PAS 1075所規(guī)定的，在滿足目前PE100材料的所有要求外，定義為PE100-RC的原材料還應(yīng)符合以下額外要求，見表I :
表I =PElOO-RC材料的特殊要求
試 方法標(biāo)準(zhǔn)*求
raCKSO'C: 4 MPa; 2%Α*ορ X-100)ISO 16770> 8760 h
點(diǎn)載耷該驗(yàn)PAS 1075, Hessel 3'J> 8760 h dnilOSDRli 管材(SO1C; 4 MPa: 2% Atkcpal N-100)
切=IiTii=CIi:ISO 13479> 8760 h
dn HO SDRll 管與(SCTC; 0.92 MPa; fC)或 GB T 18476- 2001
熱鎊定住試驗(yàn)PAS 1075>2￡TC，100年
本實(shí)施例對(duì)聚乙烯管道從原料、設(shè)備、工藝等各個(gè)方面進(jìn)行了改進(jìn)。原料選用法國(guó)道達(dá)爾的XRC20B PE混配料。設(shè)備使用德國(guó)克勞斯·嗎啡單螺桿擠出機(jī)生產(chǎn)線，德國(guó)摩丹除濕干燥設(shè)備。生產(chǎn)條件及工藝要求
I.原料在生產(chǎn)前進(jìn)行水分檢測(cè)當(dāng)水分含量小于300mg/kg，投入除濕干燥設(shè)備3個(gè)小時(shí)，當(dāng)水分含量小于300mg/kg時(shí),根據(jù)檢測(cè)結(jié)果調(diào)整干燥時(shí)間。在水分含量小于150mg/kg時(shí)，才會(huì)投入生產(chǎn)。2.采用擠出機(jī)對(duì)經(jīng)過(guò)干燥處理的原料進(jìn)行擠出處理，選用擠出機(jī)螺桿長(zhǎng)徑比通常為30，螺桿結(jié)構(gòu)宜用等距漸變形。但擠出機(jī)的螺桿在加料段、塑化段之間的區(qū)段和塑化段、計(jì)量段之間的區(qū)段有2-3個(gè)螺紋是不等距的。3.采用遞增型溫度模式進(jìn)行加熱塑化，擠出成型溫度包括進(jìn)料口溫度、機(jī)筒加熱溫度、機(jī)頭加熱溫度、口模加熱溫度。合理的擠出成型溫度是使原料塑化和促使塑料熔體流動(dòng)的必要條件，決定著擠出成型過(guò)程中原料塑化質(zhì)量。通常擠出機(jī)的溫度由機(jī)身的加料段到擠出段逐漸升高，原料從固態(tài)逐漸熔融，由玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)轲ち鲬B(tài)?？谀＜訜釡囟缺葯C(jī)頭加熱溫度略高。 擠出成型溫度過(guò)低，塑化不好；溫度過(guò)高，聚合物易降解。擠出成型溫度控制體系會(huì)選用遞增型溫度設(shè)置。在下料口溫度設(shè)置較低，口模溫度最高。4.經(jīng)過(guò)模具進(jìn)行初步成型，模具選用PE燃?xì)鈱Ｓ媚＞?，螺旋式模頭，該模頭具有熔體溫度低，混合性能好，模腔壓力低，生產(chǎn)穩(wěn)定的特點(diǎn)，該模具在出口處有特殊的增壓段，可以使管材更加密實(shí)。5.通過(guò)真空定徑，真空定徑的真空度的大小不僅影響管材的外徑，也對(duì)管材的內(nèi)應(yīng)力有一定影響，所以真空度一般控制在O. 03-0. 06Mpa。6.進(jìn)行冷卻處理，采用水膜潤(rùn)滑和水環(huán)式的冷卻，在擠出成型過(guò)程中，高溫管坯的冷卻定型應(yīng)配合合適的冷卻方式和適宜的冷卻水溫。冷卻不及時(shí)，管坯就會(huì)在自身重力的作用下或牽引機(jī)夾緊壓力作用下變形。定型和冷卻往往是同時(shí)進(jìn)行的。冷卻過(guò)快，易在管材內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力，并降低外觀質(zhì)量。一般控制冷卻水溫在20°C左右?！?.進(jìn)行管材印字采用瑪薩激光機(jī)。8.由牽引機(jī)進(jìn)行牽引得到聚乙烯管道，牽引機(jī)對(duì)管材的擠出成型起到牽引拉伸作用，是塑料擠出的關(guān)鍵設(shè)備。主要由機(jī)架、滑座、牽弓臂、升降機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等部分組成。牽引速度直接影響產(chǎn)品壁厚、尺寸公差、性能及外觀質(zhì)量，應(yīng)與擠出速度相匹配。在冷卻水溫不變時(shí)，牽引速度提高，管坯在定徑套、冷卻水槽中停留的時(shí)間縮短，經(jīng)過(guò)冷卻定型后的產(chǎn)品內(nèi)部會(huì)殘留較多熱量，易在表面形成劃痕。牽引速度降低，管材壁厚變大，易導(dǎo)致表面粗糙。9.最后采用行星式切割機(jī)進(jìn)行切割。
權(quán)利要求
1.一種燃?xì)庥寐竦啬烷_裂聚乙烯管道的生產(chǎn)方法，其特征在于，包括 對(duì)原料進(jìn)行干燥檢測(cè)，當(dāng)原料的水分含量小于300mg/kg，投入除濕干燥設(shè)備進(jìn)行干燥處理，直到原料的水分含量小于150mg/kg時(shí)，采用擠出機(jī)對(duì)經(jīng)過(guò)干燥處理的原料進(jìn)行擠出處理，所述擠出機(jī)的螺桿在加料段與塑化段之間的區(qū)段有2 3個(gè)螺紋的螺距不相等，且所述擠出機(jī)的螺桿在塑化段與計(jì)量段之間的區(qū)段有2-3個(gè)螺紋的螺距不相等； 然后采用遞增型溫度模式進(jìn)行加熱塑化，并經(jīng)過(guò)模具進(jìn)行初步成型，所述加熱塑化在口模加熱溫度比機(jī)頭加熱溫度高，再通過(guò)真空定徑及冷卻處理，由牽引機(jī)進(jìn)行牽引得到聚乙烯管道，最后采用行星式切割機(jī)進(jìn)行切割。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的燃?xì)庥寐竦啬烷_裂聚乙烯管道的生產(chǎn)方法，其特征在于，所述擠出機(jī)螺桿長(zhǎng)徑比為30:1。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的燃?xì)庥寐竦啬烷_裂聚乙烯管道的生產(chǎn)方法，其特征在于，所述模具在出口處設(shè)有增壓段。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的燃?xì)庥寐竦啬烷_裂聚乙烯管道的生產(chǎn)方法，其特征在于，所述真空定徑的真空度控制在O. 03-0. 06Mpa。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的燃?xì)庥寐竦啬烷_裂聚乙烯管道的生產(chǎn)方法，其特征在于，所述冷卻處理采用水膜潤(rùn)滑和水環(huán)式的冷卻。
全文摘要
本發(fā)明涉及塑料生產(chǎn)領(lǐng)域，特別是一種燃?xì)庥寐竦啬烷_裂聚乙烯管道的生產(chǎn)方法，包括對(duì)原料進(jìn)行干燥檢測(cè)，當(dāng)原料的水分含量小于300mg/kg，投入除濕干燥設(shè)備進(jìn)行干燥處理，采用擠出機(jī)對(duì)經(jīng)過(guò)干燥處理的原料進(jìn)行擠出處理；然后采用遞增型溫度模式進(jìn)行加熱塑化，并經(jīng)過(guò)模具進(jìn)行初步成型，再通過(guò)真空定徑及冷卻處理，由牽引機(jī)進(jìn)行牽引得到聚乙烯管道，最后采用行星式切割機(jī)進(jìn)行切割。本發(fā)明提供的燃?xì)庥寐竦啬烷_裂聚乙烯管道的生產(chǎn)方法，能使生產(chǎn)出來(lái)的聚乙烯管道很好的承受裂紋和點(diǎn)載荷，進(jìn)一步提高PE燃?xì)夤懿哪吐倭鸭y增長(zhǎng)性能。在有外部劃傷和點(diǎn)載荷的作用下，仍能夠達(dá)到100年的設(shè)計(jì)使用壽命。
文檔編號(hào)B29C47/60GK102672934SQ20121013408
公開日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2012年5月3日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月3日
發(fā)明者代營(yíng)偉, 張慰峰, 李錦松 申請(qǐng)人:河南聯(lián)塑實(shí)業(yè)有限公司