一种PE管材生产加工的提速方法与流程

一种pe管材生产加工的提速方法
技术领域
1.本发明涉及一种pe管材生产加工的提速方法。


背景技术：

2.pe管是一种结晶度高、非极性的热塑性树脂管材，由于pe管具有无毒、无味、无臭、良好的耐寒、耐热性和化学稳定性、较高的刚醒和韧性，以及机械性能好、安装方便等诸多优点，被厂泛的用于建筑给、排水、埋地排水管、输气管及电讯工程等领域。
3.pe给水管材在生产上提速后，会面临管材相关性能下降的情况，比如断裂伸长率下降、纵向回缩率升高等等。为了使管材在提速过程中，不失去本该有的性能，从生产工艺上进行调整，寻找性能、速度、工艺改进三者之间的关系和规律。


技术实现要素：

4.针对现有技术存在的上述技术问题，本发明的目的在于提供一种pe管材生产加工的提速方法。
5.所述的一种pe管材生产加工的提速方法，其特征在于包括，
6.一、pe给水管材的生产：
7.将制备pe管的各种原材料混合均匀，然后投入到挤出机中，通过所述挤出机内的螺杆将混合料推入到挤出模头，所述挤出模头包括芯模及套设在芯模外侧的口模，pe管坯经所述挤出模头的口芯模之间间隙的环形流道挤出后，真空冷却定型，由引出机引出成型的pe管材，切割，得到pe管材成品；
8.二、测试pe管材成品的相关性能与其生产中的操作参数之间的对应关系
9.s1：测定pe管材成品的断裂伸长率与管材生产速度之间的关系曲线
10.按照步骤一的方法进行pe管的生产，pe管的生产速度即为pe管坯的挤出速度，保持所述口芯模间隙不变的条件下，在不同的生产速度v下分别生产pe管，并对得到的pe管材成品分别测定断裂伸长率y，根据其生产速度v和断裂伸长率y进行曲线拟合，得到如公式1所示的线性方程：
11.公式1：y＝av b，a,b均是常数；
12.s2：测定pe管材成品的断裂伸长率与口芯模间隙之间的关系曲线
13.首先，设定一系列n个不同的生产速度，每一个固定不变的生产速度下均测定pe管材成品的断裂伸长率与口芯模间隙之间的关系曲线；
14.其中，第1个设定的生产速度保持不变下，在调控不同的口芯模间隙的距离x下分别生产pe管，并对得到的pe管材成品分别测定断裂伸长率y，根据其口芯模间隙的距离x和断裂伸长率y进行曲线拟合，得到第1个固定生产速度下拟合的线性方程：y＝a1x b1，a1,b1均是常数；
15.以此类推，能够得到第n个固定生产速度下拟合的线性方程：y＝a
n
x b
n
，a
n
,b
n
均是常数；
16.将上述n个生产速度下总计拟合得到的n个线性方程整合在一起，可得到断裂伸长率y与口芯模间隙的距离x之间的粗略关系公式，如公式2所示：
17.公式2：y＝ax b，其中a表示(a1，
……
，a
n
)中的最小值与最大值之间的数值范围，b表示(b1，
……
，b
n
)中的最小值与最大值之间的数值范围；
18.s3：确定口芯模间隙的距离x和生产速度v之间的关系
19.将步骤s1所得公式1与步骤s2所得公式2进行整合，可得口芯模间隙的距离x和生产速度v之间的粗略关系公式，如公式3所示：
20.公式3：x＝(a/a)*v (b
‑
b)/a，
21.根据公式3能够看出，在保持pe管材成品的断裂伸长率不变情况下，当对pe管进行生产提速时，口芯模间隙的距离x应该调整在多少范围内。
22.所述的一种pe管材生产加工的提速方法，其特征在于步骤一种，pe给水管材的生产步骤具体为：将制备pe管的各种原材料加入到混料机中，在60～80℃温度下混合均匀得到混合料，然后将混合料投入到挤出机中，通过所述挤出机内的螺杆将混合料推入到挤出模头，所述挤出模头包括芯模及套设在芯模外侧的口模，口模与芯模之间构成用于挤出pe管坯的模口环流流道，pe管坯经所述挤出模头的模口环流流道挤出后，采用真空冷却定径法对管材进行冷却定型，由引出机引出成型的pe管材，再经切割机根据要求的长度切断，得到pe管材成品。
23.所述的一种pe管材生产加工的提速方法，其特征在于挤出机挤出的各区温度如下：
24.机筒温度：一区，160
‑
165℃；二区，155
‑
160℃；三区155
‑
160℃；四区155
‑
158℃；
25.模具温度：一区，155
‑
160℃；二区，165
‑
170℃；三区165
‑
170℃；四区180
‑
200℃。
26.所述的一种pe管材生产加工的提速方法，其特征在于真空冷却定型的真空度为
‑
0.02～
‑
0.04mpa，冷却温度为20
‑
30℃。
27.所述的一种pe管材生产加工的提速方法，其特征在于步骤一的步骤s1或s2中，pe管的生产速度在10
‑
16m/min范围内。
28.所述的一种pe管材生产加工的提速方法，其特征在于步骤一pe给水管材的生产中，口模内径为48mm，芯模外径在34
‑
37mm范围内；步骤二的步骤s2中，口芯模间隙的距离x控制在11～14mm范围内。
29.本发明取得的有益效果是：
30.1、本发明的方法能够很好的测试pe管材成品的相关性能与其生产中的操作参数之间的对应关系，通过实验我们发现，当生产速度(v)提速1m/min时，要使断裂伸长率(y)不变，需增大口芯模间隙的距离(x)的数值。在保证pe管材成品的相关性能不变的情况下，pe管的生产速度(v)与口芯模间隙的距离(x)存在着一定的规律关系，这方便从生产工艺上进行调整，使pe管材在生产中得到提速。
31.2、本发明pe给水管材的提速方法应用于dn20～dn63的给水管材规格，根据挤出工艺的通性，同样适用于pp
‑
r管材，pe
‑
rt管材等等。
具体实施方式
32.下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明的保护范围并不限于此。
33.实施例1：
34.在本发明实施例1中，pe给水管材的生产步骤具体为：
35.将制备pe管的各种原材料加入到混料机中，在70℃温度下混合均匀得到混合料，然后将混合料投入到挤出机中，通过所述挤出机内的螺杆将混合料推入到挤出模头，所述挤出模头包括芯模及套设在芯模外侧的口模，口模与芯模之间构成用于挤出pe管坯的模口环流流道，pe管坯经所述挤出模头的模口环流流道挤出后，采用真空冷却定径法对管材进行冷却定型，由引出机引出成型的pe管材，再经切割机根据要求的长度切断，得到pe管材成品。
36.pe管的生产速度即为pe管坯的挤出速度。
37.其中，挤出机挤出的各区温度如下：
38.机筒温度：一区，160℃；二区，158℃；三区158℃；四区156℃；
39.模具温度：一区，158℃；二区，168℃；三区168℃；四区190℃。
40.真空冷却定型的真空度为
‑
0.03mpa，冷却温度为25℃。
41.在pe管的生产过程中，pe管坯经所述挤出模头的模口环流流道挤出后，采用真空冷却定径法对管材进行冷却定型，在这个过程中，因为牵引机的牵引和挤出机的挤出，管坯呈圆台状被进行拉伸，管材的内径、外径均慢慢变小。在一定的挤出量及牵引速度范围内，即使牵引速度发生一定的改变，且挤出模头的口模规格和芯模规格怎么发生改变，最终生产得到的pe管成品的壁厚和外径均仍然是不变的，但是会对pe管成品的断裂伸长率产生影响。
42.例如，生产规格为dn32
×
en3.0的pe管产品过程中，设定好牵引速度为15.30m/min，挤出量为设备固定值，无论口芯模间隙为14mm、13mm、12mm还是11mm，管材经过真空冷却定径之后，其壁厚和外径均不发生变化。
43.实施例2：
44.pe给水管材的具体生产步骤同实施例1，制备pe管的各种原材料混合为原料a(原料a为吉林石化pe100原料，牌号gc100s)。使用原料a，pe管成品的规格为dn32
×
en3.0试验。
45.s1：测定pe管材成品的断裂伸长率与管材生产速度之间的关系曲线
46.保持所述口芯模间隙不变的条件下(具体限定口模内径为48mm，芯模外径在34mm，口芯模间隙的距离x控制在14mm)，在不同的生产速度v下分别生产pe管，并对得到的pe管材成品分别测定断裂伸长率y，生产速度v与pe管材成品的断裂伸长率y之间的对应关系结果见表1。
47.表1原料a不同生产速度与管材相关性能结果
48.管材序号生产速度m/min断裂伸长率平均值％1#11.40629.402#12.47609.733#13.16601.134#14.35554.705#15.30546.63
49.根据表1结果，其生产速度v和断裂伸长率y进行曲线拟合，得到如公式i所示的线性方程：
50.公式i：y＝
‑
21.22v 871.32。
51.s2：测定pe管材成品的断裂伸长率与口芯模间隙之间的关系曲线
52.首先，设定一系列n个不同的生产速度，每一个固定不变的生产速度下均测定pe管材成品的断裂伸长率与口芯模间隙之间的关系曲线。具体在本实施例中，选取11.40、13.16、15.30三个速度进行口芯模间隙调整，此次配置的模具尺寸为48/34、48/35、48/36、48/37，以上尺寸均为口模尺寸/芯模尺寸，单位为mm。
53.表2速度15.30m/min下原料a不同口芯模配置与管材相关性能结果
[0054][0055]
根据表2口芯模间隙的距离x和断裂伸长率y进行曲线拟合，得到第1个固定生产速度(15.30m/min)下拟合的线性方程，如公式ii所示：
[0056]
公式ii：y＝
‑
28.88x 950.91。
[0057]
表3速度13.16m/min下原料a不同口芯模配置与管材相关性能结果
[0058][0059]
根据表3口芯模间隙的距离x和断裂伸长率y进行曲线拟合，得到第2个固定生产速度(13.16m/min)下拟合的线性方程，如公式iii所示：
[0060]
公式iii：
[0061]
表4速度11.40m/min下原料a不同口芯模配置与管材相关性能结果
[0062][0063]
根据表4口芯模间隙的距离x和断裂伸长率y进行曲线拟合，得到第3个固定生产速
度(11.40m/min)下拟合的线性方程，如公式iv所示：
[0064]
公式iv：
[0065]
综合上述公式ii、iii、iv可得到口芯模间隙距离(x)和断裂伸长率(y)的粗略公式iiv：
[0066]
公式iiv：y＝(
‑
28.88～
‑
13.96)x (950.91～824.84)。
[0067]
将公式iiv和公式i进行整合，可得到口芯模间隙距离(x)和生产速度(v)的粗略公式iiiv：
[0068]
公式iiiv：
[0069]
两式整合，可得：x＝(0.73～1.52)v (2.76～
‑
3.33)。
[0070]
由公式iiiv可得，当生产速度(v)提速1m/min时，要使断裂伸长率(y)不变，需增大口芯模间隙距离(x)0.73～1.52mm。
[0071]
实施例3：
[0072]
pe给水管材的具体生产步骤同实施例1，制备pe管的各种原材料混合为原料b(原料b为抚顺石化pe100原料，牌号crp100n)。使用原料b，pe管成品的规格为dn32
×
en3.0试验。
[0073]
s1：测定pe管材成品的断裂伸长率与管材生产速度之间的关系曲线
[0074]
保持所述口芯模间隙不变的条件下(具体限定口模内径为48mm，芯模外径在34mm，口芯模间隙的距离x控制在14mm)，在不同的生产速度v下分别生产pe管，并对得到的pe管材成品分别测定断裂伸长率y，生产速度v与pe管材成品的断裂伸长率y之间的对应关系结果见表5。
[0075]
表5原料b不同生产速度与管材相关性能结果
[0076][0077][0078]
根据表5结果，其生产速度v和断裂伸长率y进行曲线拟合，得到如公式1所示的线性方程：
[0079]
公式1：y＝
‑
9.82v 758.50。
[0080]
s2：测定pe管材成品的断裂伸长率与口芯模间隙之间的关系曲线
[0081]
首先，设定一系列n个不同的生产速度，每一个固定不变的生产速度下均测定pe管材成品的断裂伸长率与口芯模间隙之间的关系曲线。具体在本实施例中，选取11.21、13.10、15.06三个速度进行口芯模间隙调整，此次配置的模具尺寸为48/34、48/35、48/36、
48/37，以上尺寸均为口模尺寸/芯模尺寸，单位为mm。
[0082]
表6速度15.06m/min下原料b不同口芯模配置与管材相关性能结果
[0083][0084]
根据表6口芯模间隙的距离x和断裂伸长率y进行曲线拟合，得到第1个固定生产速度(15.06m/min)下拟合的线性方程，如公式2所示：
[0085]
公式2：y＝
‑
6.18x 697.79。
[0086]
表7速度13.10m/min下原料a不同口芯模配置与管材相关性能结果
[0087][0088][0089]
根据表7口芯模间隙的距离x和断裂伸长率y进行曲线拟合，得到第1个固定生产速度(13.10m/min)下拟合的线性方程，如公式3所示：
[0090]
公式3：
[0091]
表8速度11.21m/min下原料a不同口芯模配置与管材相关性能结果
[0092][0093]
根据表8口芯模间隙的距离x和断裂伸长率y进行曲线拟合，得到第1个固定生产速度(11.21m/min)下拟合的线性方程，如公式4所示：
[0094]
公式4：
[0095]
综合上述公式2、3、4可得到口芯模间隙距离(x)和断裂伸长率(y)的粗略公式5。
[0096]
公式5：y＝(
‑
9.74～
‑
6.18)x (777.31～697.79)。
[0097]
将公式5和公式1进行整合，可得到口芯模间隙距离(x)和生产速度(v)的粗略公式6。
[0098]
公式6：
[0099]
两式整合，可得：x＝(1.01～1.59)v (1.93～
‑
9.82)。
[0100]
由公式6可得，当生产速度(v)提速1m/min时，要使断裂伸长率(y)不变，需增大口芯模间隙距离(x)1.01～1.59mm。
[0101]
实施例4：
[0102]
pe给水管材的具体生产步骤同实施例1，制备pe管的各种原材料混合为原料a。使用原料a，pe管成品的规格为dn32
×
en3.0试验。
[0103]
表9原料a不同生产速度与不同模具搭配的管材相关性能结果
[0104]
序号模具生产速度(m/min)断裂伸长率(％)1#48/36.517.53553.322#48/36.518.5542.323#48/3618.03560.644#48/3618.99543.72
[0105]
从表9中可以看出，当将口芯模配套从(48mm/36.5mm)变为(48mm/36mm)的时候，试验组1#和3#以及2#和4#的断裂伸长率基本持平。同时可以对比出，试验组3#相对1#提速0.5m/min，其口芯模间距增大0.52mm；同理，试验组4#相对2#提速0.49m/min，其口芯模间距增大0.52mm。即每提速1m/min，口芯模间距增大1.04mm，落在实施例2所得结果的区间内。
[0106]
综上所述，根据实施例2和实施例3的实验结果，无论是使用原料a还是原料b，我们发现当生产速度(v)提速1m/min时，要使断裂伸长率(y)不变，需增大口芯模间隙距离(x)的数值存在交集：
[0107][0108]
因此，在生产过程当中，基于出模膨胀稳定的前提下，无论是使用原料a还是原料b，生产速度(v)提速1m/min时，要使断裂伸长率(y)不变，需增大口芯模间隙距离(x)只要在1.01mm～1.52mm即可。
[0109]
本说明书所述的内容仅仅是对发明构思实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式。