聚乙烯燃?xì)夤懿牡纳a(chǎn)工藝探討

阮艷靈+朱榮全+秦亞輝+王焱+秦立臣

摘 要：聚乙烯是由多種工藝方法生產(chǎn)的、具有多種結(jié)構(gòu)和特性及多種用途的系列品種樹(shù)脂，在世界合成樹(shù)脂產(chǎn)量中其所占比例達(dá)到30%以上。在城市燃?xì)夤こ讨校垡蚁┕懿氖翘娲鷤鹘y(tǒng)鋼鐵管材、聚氯乙烯燃?xì)獾漠a(chǎn)品，其特點(diǎn)為經(jīng)濟(jì)性良好、接口穩(wěn)定可靠、材料耐老化等。為此，本文主要對(duì)聚乙烯燃?xì)夤懿牡牟牧线x用、生產(chǎn)工藝進(jìn)行了分析與探討。

關(guān)鍵詞：聚乙烯管材；燃?xì)夤こ蹋簧a(chǎn)工藝

中圖分類(lèi)號(hào)：TQ320.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2017）10-0069-02

1 聚乙烯管材的選用

因燃?xì)夤苄璩惺芟鄳?yīng)壓力，在PE樹(shù)脂選擇時(shí)，要求其具備大分子量及良好的機(jī)械性能。為滿(mǎn)足以上需求，可選用HDPE樹(shù)脂。在合理選用材料時(shí)，要對(duì)其熔融指數(shù)、粒料干燥、粒料的抗氧劑進(jìn)行充分考慮，具體如下：

（1）聚乙烯的熔融指數(shù)。對(duì)聚合物分子之間的作用力而言，對(duì)其造成極大影響的因素為聚合物分子量的大小，同時(shí)分子之間的作用力也將對(duì)物質(zhì)內(nèi)聚能密度的多少起到?jīng)Q定性作用，由此可見(jiàn)，不管聚乙烯的用途為何，對(duì)其膠結(jié)強(qiáng)度起到?jīng)Q定作用的都會(huì)是其熔融指數(shù)。

通常而言，增加分子量，隨之大分子吸引點(diǎn)也將增多，進(jìn)而增大內(nèi)聚力，在擠出復(fù)合環(huán)節(jié)，選取的涂復(fù)級(jí)聚乙烯熔融指數(shù)范圍為4到8。通過(guò)該指數(shù)也可表明聚乙烯熔體具有流動(dòng)性。增加熔融指數(shù)，則聚乙烯熔體就具有越好的流動(dòng)性，在被動(dòng)薄膜表面上則其具有越好的滲透性、擴(kuò)散性，進(jìn)而達(dá)到聯(lián)結(jié)強(qiáng)度提升的目的。

（2）聚乙烯粒料的干燥。作為非極性結(jié)構(gòu)，聚乙烯具有極低吸濕性，在0.05%以下，但因其為非導(dǎo)體，在運(yùn)輸存儲(chǔ)環(huán)節(jié)，粒料將出現(xiàn)靜電問(wèn)題，對(duì)空氣內(nèi)水分產(chǎn)生吸附作用，進(jìn)而導(dǎo)致水分太大。如含水量在0.05%以上，將大大減少材料的膠結(jié)強(qiáng)度，降低聚乙烯熱封強(qiáng)度。因此在擠出復(fù)合生產(chǎn)早期，當(dāng)聚乙烯含水量在0.05%以上時(shí)，盡可能做好干燥措施，如50℃到80℃為干燥溫度，1小時(shí)為干燥時(shí)間。

（3）聚乙烯粒料的抗氧劑。在聚乙烯材料選擇時(shí)，一般不會(huì)選取含有抗氧劑材料，原因在于熱氧化后，抗氧劑將會(huì)把熱氧化自由基消除，而此類(lèi)自由基的出現(xiàn)是熱氧化反應(yīng)環(huán)節(jié)的控制過(guò)程，進(jìn)而熱氧化將被淬滅。如表1所示。

2 聚乙烯燃?xì)夤懿牡纳a(chǎn)工藝

根據(jù)具體生產(chǎn)要求，可通過(guò)圖1充分反映聚乙烯管材擠出工藝的流程，具體內(nèi)容如下：

（1）原材料準(zhǔn)備。在具體材料使用規(guī)定中，要求投料擠出前必須對(duì)原材料的合格證進(jìn)行檢測(cè)，各類(lèi)性能指標(biāo)應(yīng)與國(guó)標(biāo)規(guī)定相符。聚乙烯樹(shù)脂自身不具備吸濕功效，但通過(guò)著色的顆粒材料，才能實(shí)現(xiàn)吸濕作用。如具有較大含水量，將對(duì)管材的美觀性造成極大的影響，且影響管材機(jī)械性能地發(fā)揮，甚至有氣泡產(chǎn)生于管材內(nèi)，對(duì)擠出效果造成極大制約。基于此，在擠出前必須再次檢驗(yàn)聚乙烯材料的含水量，確保其質(zhì)量符合相關(guān)規(guī)定后才能使用，特殊情況下，應(yīng)烘干處理原材料。

（2）投料擠出。170到230℃為聚乙烯擠出加工溫度范圍，因抗氧化劑、抗老化劑存于顆粒原料內(nèi)，在溫度超過(guò)200℃時(shí)應(yīng)盡可能降低原材料的停留時(shí)間，反之將降低該添加物質(zhì)分解效果。特別是在機(jī)械暫停一定時(shí)間后，溫度再次上升擠出時(shí)，如具有較長(zhǎng)升溫時(shí)間，還會(huì)影響擠出物的光亮度。伴隨原料極易出現(xiàn)機(jī)械雜物向管材內(nèi)擠入，此時(shí)可將過(guò)濾網(wǎng)設(shè)置到擠出機(jī)頭破碎板前以此過(guò)濾出雜物。濾網(wǎng)設(shè)置后，擠出作業(yè)時(shí)其速度不宜過(guò)快，避免損壞金屬過(guò)濾網(wǎng)。因使用場(chǎng)地、目的有所不同，則管材顏色也隨之改變。一般情況下，可選取黃色、黑色管材。

（3）冷卻。真空定徑與噴淋水冷卻為管材擠出生產(chǎn)方式。因聚乙烯管材具有較厚管壁，導(dǎo)致冷卻定型具有極慢速度，這種情況下生產(chǎn)線較長(zhǎng)。15到30℃之間為噴淋冷卻水溫度范圍，如具有較高溫度，將會(huì)對(duì)冷卻時(shí)間、速度造成極大的影響，導(dǎo)致其時(shí)間延長(zhǎng)、速度減緩，此時(shí)也會(huì)增加熔融原料在高溫條件下的狀態(tài)時(shí)間，進(jìn)而加大分解原材料內(nèi)的添加劑，如抗氧劑等，減小管材抗老化性能，不利于管材定型。反之，當(dāng)具有較低真空定徑水溫，將加快聚乙烯管材在熔融狀態(tài)下其外表面冷卻結(jié)晶速度，導(dǎo)致因過(guò)大內(nèi)外溫差，管材定型后內(nèi)應(yīng)力過(guò)大，對(duì)管材機(jī)械性能造成嚴(yán)重影響。

（4）牽引。管材冷卻成型后，可通過(guò)牽引機(jī)械將其連續(xù)不斷地從上游設(shè)備，如噴淋冷卻罐等拉出。牽引機(jī)應(yīng)具有平穩(wěn)的牽引傳動(dòng)速度，只有這樣才能確保管材壁厚統(tǒng)一。隨著科學(xué)技術(shù)水平的提升，擠出生產(chǎn)線可利用計(jì)算機(jī)一起控制牽引機(jī)和擠出機(jī)的速度。

（5）打印標(biāo)記。永久、清晰的標(biāo)記必須通過(guò)合理方式打印到管材上，2m為標(biāo)記最大間距，具體標(biāo)記內(nèi)容如表2所示。

（6）計(jì)長(zhǎng)切斷。在牽引擠出管材時(shí)，管材長(zhǎng)度可通過(guò)測(cè)長(zhǎng)器進(jìn)行不間斷測(cè)量，如擠出管材長(zhǎng)度與規(guī)定值相符，測(cè)長(zhǎng)器可向鋸床發(fā)送信號(hào)，此時(shí)鋸床可被啟動(dòng)進(jìn)行作業(yè)，最后鋸斷管材。如生產(chǎn)的管材口徑較大，可選取星形鋸床作為操作設(shè)備，以此實(shí)現(xiàn)鋸口平整的目的，且為熔接管材施工提供便利。為降低運(yùn)輸環(huán)節(jié)的難度，必須最大限度降低管道系統(tǒng)接口數(shù)量，通常情況下，6m、9m、12m為管材切斷長(zhǎng)度。

（7）包裝入庫(kù)及存儲(chǔ)。管材質(zhì)量符合施工規(guī)定后，存放時(shí)應(yīng)確保凹凸不平現(xiàn)象存在于庫(kù)房地面上，且該庫(kù)房不得靠近熱源、油污、化學(xué)品等。堆放到室外時(shí)，必須進(jìn)行遮蓋，防止陽(yáng)光直射。如選取露天式存放，要求時(shí)間控制在1年以?xún)?nèi)。當(dāng)長(zhǎng)期于室外放置管材，管材通過(guò)紫外線照射將加快其老化速度，進(jìn)而減少管材使用年限。存儲(chǔ)管材時(shí)，管材2端口可通過(guò)端堵密封，防止管材內(nèi)進(jìn)入雜物，污染管材，產(chǎn)生堵塞現(xiàn)象。在存儲(chǔ)運(yùn)送環(huán)節(jié)，應(yīng)避免損壞、撞擊、污染管材。在堆放管材時(shí)，要求在1.5m以下控制其放置高度，水平整齊放置。防止變形現(xiàn)象出現(xiàn)在管材內(nèi)。

（8）質(zhì)量控制。1）選取單螺桿擠出機(jī)將PE管材擠出，平坦設(shè)置機(jī)筒溫度，要求在170到200℃之間控制其溫度。于PE80級(jí)材料而言，可選取下限溫度，則采用PE100級(jí)材料時(shí)，則選取上限溫度。在擠出成型環(huán)節(jié)應(yīng)對(duì)機(jī)頭溫度的高低進(jìn)行有效控制，如存有過(guò)高溫度，則會(huì)降低成品形狀擠出后的穩(wěn)定性，將加大成品的收縮率；如具有較低溫度，則會(huì)導(dǎo)致原材料熔體粘度不斷加大，并提升機(jī)頭壓力，材料與模分離后具有極大膨脹率，無(wú)法確保成品表面的平滑性。為此，必須在190到210℃之間合理控制機(jī)頭溫度。2）熔體壓力也被稱(chēng)為機(jī)頭壓力，通常情況下，可在20到40Mpa之間控制PE壓力管材的熔體壓力，該壓力值與螺桿轉(zhuǎn)速、濾網(wǎng)孔徑等息息相關(guān)，如熔體壓力加大，將提升產(chǎn)品密實(shí)度，進(jìn)而提高產(chǎn)品質(zhì)量。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，隨著城市化進(jìn)程的不斷加快，我國(guó)燃?xì)夤こ桃?guī)模越來(lái)越大，為確保燃?xì)夤こ淌┕ぐ踩懿倪x擇極為關(guān)鍵。聚乙烯管材作為燃?xì)夤こ讨饕懿模谌媪私馄洳牧线x用特征的基礎(chǔ)上，必須規(guī)范其生產(chǎn)工藝，只有這樣才能延長(zhǎng)管材使用壽命，提升利用率。

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