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浅谈管材生产线的发展及工艺流程

2018-07-11

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。 

关键词:塑料管道 无规聚丙烯 化学建材 

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。

2 PP-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  0.9g/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。

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,目前国内以进口原料为主。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。

  PP-R原料的进口价格根据生产公司的不同,在1400~1800美元/t。目前,国内也已开始生产PP-R树脂,但由于生产时间较短,其长期使用性能有待检验,市场售价约12500元/t。原料性能指标见表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  5~38r/min

  (2)机筒温度分布

  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  200~230℃

  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。 

4 国内生产现状及项目投资估算

  上海建筑材料厂在国内*早生产PP-R管,其生产设备和技术均从国外引进。目前,国内PP-R管的生产企业有6家,共9条生产线,年生产能力为5500t。由于市场销势较好,还有许多企业对该生产项目表现出浓厚的兴趣。

  目前,国内投资1条以引进设备为主的年产1000tPP-R管生产线(管材880t,管件120t),根据国内引进欧洲某公司的设备成交价投资估算见表3。

管材生产线

  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管已经可以和PEX管相媲美,而其加工要比PEX管容易,PP-R管可做得的口径更大,达110mm的管子,比PEX管和铝塑复合管要优越。

  PEX管内层的交联聚乙烯含有交联剂(硅烷或过氧化物),而PP-R管则符合食品卫生规定。目前,国内PP-R管主要用于纯净水和热水系统,如上海市的纯净水系统就使用了相当数量的PP-R管。该产品的市场售价约为48000元/t。

6 结束语

  PP-R管作为一种绿色环保型管材,其优越的综合性能,完全能满足现代人高质量的生活需求。PP-R管生产技术虽然在我国属于起步发展阶段,但随着人们对PP-R管这一新产品的认识不断加深,我们认为,PP-R管必将在我国的管材市场中大放异彩。



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