聚丙烯管(PP-R管)生产工艺.doc

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-H、PP-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[0.2W/(m.K)],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95℃,短期使用温度可达120℃。在使用温度为70℃,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/cm3弹性模量(20℃) 800MPa热膨胀系数1.8×10-4/K导热系数 0.2W/(m.K)
纵向收缩率 2%
冲击试验 破损率≤10%
液压试验
短期 1h,环应力16MPa无渗漏
长期 95℃,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
差
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
较高
较高
线膨胀性
一致
一致
一致
不一致
一致
连接方式
受压
粘接
受压
受压
热熔
废品的回收利用
可以
可以
不能
困难
可以
3 PP-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2 PP-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/cm3)
ISO/R1183
0.895
着火点(℃)
ASTMD1929/68
330
软化范围(℃)
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)(20℃)
ISO537
370
抗冲击(kJ/m2)(常温)
ISO179
无断裂
冲击强度(kJ/m2)(常温)
ISO179
25
线膨胀系数(1/K)
VDE0304
1.5×10-4
导热系数(20℃)[W/(m.K)]
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→料斗贮存→进料→挤压成型→冷却定型→牵引→切割→检验→入库
管件生产工艺流程:
PP-R原料→输送上料→料斗贮存→进料→加热熔融→挤压注塑→冷却定型→开模→检验→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 180~190℃
3~4区 200~210℃
模具温度 200℃
牵引速度 2~20m/min
管件注射参数:
(1)机筒温度分布
机筒后部 160~170℃
机筒中部 200~220℃
机筒前部 180~200℃
(2)喷嘴 170~190℃
(3)模具 40~80℃
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。
5 PP-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