CN106476243B - 有色pe管材防气孔生产工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种有色PE管材防气孔生产工艺，包括加热伴料混合、加温除湿、管材的挤出、管材真空定径、管材冷却和牵引切割步骤，该工艺通过在PE管生产之前增加加热拌料和加热除湿步骤，不仅可以很好地解决有色PE料生产中由于材料潮湿造成的气孔问题，而且可以实现机械化上料。本发明还提供了防气孔产生各工序的温度、压力等关键参数，特别是塑料镶嵌式挤出模具和喷雾式定径套的应用，可使生产的有色PE管材质均匀、无气孔、尺寸精度高、管壁光滑、外观视觉效果好。

Description

有色PE管材防气孔生产工艺
技术领域
本发明属于塑料管材生产技术领域，具体涉及一种有色PE管材防气孔生产工艺。
背景技术
PVC管用于城市供水管道，在国外已有50多年的历史，用量较大。但近些年来其发展速度呈下降趋势。与之相对的是PE供水管的应用迅速崛起，这一方面是由于PE材料的优越性能，另一方面是其环保和卫生性能所决定的。不仅如此，其应用领域已拓展到城市供水、城市供气、农田灌溉、海水淡化、车船管道等等诸多领域。现有技术中，有色PE管材的生产通常采用的方法是：将白料-聚乙烯和色母料进行混料搅拌后，就直接用于PE管材的生产制备中，存在的问题是：聚乙烯是非极性结构，本身吸湿性很小．但由于它是非导体，所得的颗粒在贮存运输过程中，特别是在大气中，易产生静电，吸附空气中的水分，因而造成水分含量过大。用这种原料直接混料生产出的PE管材，容易在管材的挤出中因产生气孔而影响到管材的质量，严重时可导致管材的报废。目前挤出管材所使用的挤出模具基本上都是金属材料制作，使得PE管在挤出时，稳定性较差，加之管壁光滑程度有限，对管材的施工对接在一定程度上造成不便影响，并且也影响到PE管材的外观视觉效果。另外，在管材的定径冷却过程中，由于冷却不到位，使得定径冷却效果欠佳，或因定径水冷管道堵塞对PE管材的质量达标造成严重影响，这也是生产过程中值得十分重视的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够有效实现PE材料除湿，避免管材挤出气孔的产生，改善管材外观质量、稳定管材定径尺寸的有色PE管材防气孔生产工艺。
实现本发明的目的所采取的技术方案是：该生产工艺包括以下步骤：
步骤1：加热伴料混合：按重量百分比的配比量取聚乙烯白料98%、色母料2%，将两种原料置入加热搅拌机内进行加热混合，加热温度为55℃～65℃，加热时间为50～60分钟，加热混合均匀后取出，即为加热混合料；
步骤2：加温除湿：将步骤1制成的加热混合料直接送进管材挤出生产线
上的加热除湿机内，由加热除湿机对加热混合料进行加热除湿，加热除湿的温度控制在70～90℃，加热时间为30～50分钟，加热混合料的湿度<0.05%；
步骤3：管材挤出：在管材挤出生产的过程中，管材挤出模具采用塑料镶嵌式金属模，模具一区的温度为150℃～170℃，模具二区的温度为155℃～165℃，模具三区的温度为203℃～210℃；挤出螺杆的扭距为45kgm，在挤出螺杆的转动下料筒内的料压为25 MPa，挤出螺杆转速15～20转/分，加料螺杆转速为45～50转/分，料温为180℃～190℃，挤出螺杆与模具接连处的温度为165℃～170℃，管材挤出一区温度为170℃，挤出二区温度203℃,挤出三区温度210℃，挤出四区温度203℃，制得挤出管材坯料；
步骤4：管材真空定径：将步骤3挤出的管材坯料置入真空定径设备中，采用喷雾式冷却定径套及内压外定径的方法，将管材坯料内通入压缩空气，并利用真空辅助定径，其真空度为0.03～0.04 MPa，压缩空气的定径压力为0.06～0.07MPa，将管材坯料定径成型为PE管材半成品；
步骤5：管材冷却：将步骤4定径成型的PE管材半成品置入管材冷却仓内进行冷却，冷却方式采取水冷方式，水温采取逐步减冷的冷却方式，一区的冷却温度为150～110℃，二区的冷却温度为100～50℃，三区的冷却温度为50～35℃，制得PE管材；
步骤6：牵引：牵引时将冷却后的PE管材放于牵引设备上，调节牵引速率，牵引速率应比挤出速度快11%～15%，牵引后按设计要求并按常规方式将PE管材进行切割，制得PE管材成品，检验合格后入库。
所述步骤2中的加热除湿机是由除湿料斗、支架、除湿机、加热装置、除湿出料管、螺旋送料杆、减速器、步进电机和控制板组成，其中，除湿料斗和除湿机分别固装在除湿支架上，除湿机的进气口通过进气管道与除湿料斗的左端焊连相通，除湿机的出气口通过出气管道与加热除湿料斗的右端焊连相通，除湿出料管的一端与挤出机的料斗盖固装相通，另一端伸进除湿料斗内并固装在该料斗的底部，除湿出料管伸进除湿料斗端内装有螺旋送料杆，螺旋送料杆的另一端通过轴承固装在除湿料斗壁上，其伸出端通过皮带与减速器的输出轴相连，减速器的输入轴与步进电机轴相连接，步进电机通过电力线与控制板相联，加热装置为炉丝结构，盘绕在除湿料斗底面设置的密闭空间内，加热炉丝两端与控制板相联。
所述步骤3中的管材挤出模具采用塑料镶嵌式金属模结构，是由挤出模芯、挤出模套、外套环、芯套环、芯法兰盘、套法兰盘、模芯螺栓和模套螺栓组成，其中，芯套环和外套环采用环状聚四氟乙烯制件，分别镶嵌在挤出模芯和挤出模套的端部，由芯法兰盘和套法兰盘通过模芯螺栓和模套螺栓固连在挤出模芯和挤出模套上。
所述步骤4中的喷雾式冷却定径套是由定径套、四头螺旋喷管、环形贮水槽、进水管和下挡板组成，其中四头螺旋喷管环绕定径套，并与定径套之间留有3～5mm的空间距离，每个喷管朝向定径套的一侧均开有若干个均布的雾化喷孔，四头螺旋管的上部焊接于环形贮水槽体上，并与贮水槽内相通，下部与下挡板连接，环形贮水槽通过两个进水管与外部高压供水软管相接。
本发明通过在PE管生产之前增加加热拌料和加热除湿步骤，一方面可以大量贮存干燥的PE彩管材料，另一方面通过进一步的除湿处理能够达到理想的管材原料挤出干燥的要求，以防止因材料的湿气造成的管材气孔。使用本发明的方法，不仅除湿效率高，而且可以控制机械上料，省工省时，减少人为失误造成的机器待料时间。同时进入挤出机上料斗的原材料因为增加了挤出前的预热步骤，可以减少挤出时材料的预热时间，提高生产效率。不仅如此，本发明还采用了管材挤出过程中各区适宜的温度参数，以及塑料镶嵌式挤出模具和喷雾式定径套，并通过采用内压与外真空的结合的方式，使生产的有色PE管的尺寸及外观都能或得很好的质量效果，通过检测，管壁摩擦系数有效低至0.10以下，所生产的有色PE管材质均匀、无气孔、尺寸精度高、管壁光滑、外观视觉效果好。
附图说明
图1是本发明的生产线的结构示意图；
图2是图1中加热除湿机放大结构示意图；
图3是塑料镶嵌式金属挤出模结构示意图；
图4是喷雾式冷却定径套结构示意图。
具体实施方式
参看图1、图2，本发明有色PE管材防气孔生产工艺是：首先，加热伴料混合，按重量百分比的配比量取聚乙烯白料98%、色母料2%，将两种原料置入加热搅拌机内进行加热混合，加热温度为55℃～65℃，加热时间为50～60分钟，加热混合均匀后取出，即为加热混合料；将制成的加热混合料直接送进管材挤出生产线上的加热除湿机1内，由加热除湿机1对加热混合料进行加热除湿，加热除湿的温度控制在70～90℃，加热时间为30～50分钟，加热混合料的湿度<0.05%，完成加温除湿；加热除湿后的材料通过加热除湿机1的送料螺旋杆1-8送入挤出机2的料斗中。在管材挤出生产的过程中，管材挤出模具采用塑料镶嵌式金属模，模具一区的温度为150℃～170℃，模具二区的温度为155℃～165℃，模具三区的温度为203℃～210℃；挤出螺杆的扭距为45kgm，在挤出螺杆的转动下料筒内的料压为25 MPa，挤出螺杆转速15～20转/分，加料螺杆转速为45～50转/分，料温为180℃～190℃，挤出螺杆与模具接连处的温度为165℃～170℃，管材挤出一区温度为170℃，挤出二区温度203℃,挤出三区温度210℃，挤出四区温度203℃，制得挤出管材坯料；将挤出的管材坯料置入真空定径机4中，采用喷雾式冷却定径套及内压外定径的方法，将管材坯料内通入压缩空气，并利用真空辅助定径，其真空度为0.03～0.04 MPa，压缩空气的定径压力为0.06～0.07MPa，将管材坯料定径成型为PE管材半成品；然后将定径成型的PE管材半成品置入管材冷却仓5内进行冷却，冷却方式采取水冷方式，其水温采取逐步减冷的冷却方式，一区的冷却温度为150～110℃，二区的冷却温度为100～50℃，三区的冷却温度为50～35℃，制得PE管材；将冷却后的PE管材放于牵引机6上，调节牵引速率，牵引速率应比挤出速度快11%～15%，牵引后按设计要求并按常规方式将PE管材通过切割机7进行切割，制得PE管材成品，检验合格后入库。
在有色PE管材的生产过程中，所用到的加热除湿机（见图2）是由除湿料斗1-9、支架1-1、除湿机1-10、加热装置1-7、除湿出料管1-12、螺旋送料杆1-8、减速器1-4、步进电机1-3和控制板1-2组成，其中，除湿料斗1-9和除湿机1-10分别通过螺栓固装在除湿支架1-1上，除湿机1-10的进气口通过进气管道1-11与除湿料斗1-9的左端焊连相通，除湿机1-10的出气口通过出气管道1-6与加热除湿料斗1-9的右端焊连相通，除湿出料管1-12的一端与挤出机2的料斗盖固装相通，另一端伸进除湿料斗1-9内并固装在除湿料斗的底部，并与其底部之间保留1～2CM的高度，除湿出料管1-12伸进除湿料斗端内装有间隙配合的螺旋送料杆1-8，螺旋送料杆1-8的另一端通过轴承固装在除湿料斗1-9壁上，其伸出端通过皮带1-5与减速器1-4的输出轴相连，减速器1-4的输入轴与步进电机1-3轴相连接，步进电机1-3通过电力线与控制板1-2相联，加热装置1-7为炉丝结构，盘绕在除湿料斗1-9底面设置的密闭空间内，加热炉丝两端与控制板1-2相联。所述的除湿机1-10为市场直接购置品，其结构不再赘述。
在有色PE管材的生产过程中，所用到的管材挤出模具（见图3），该模具采用塑料镶嵌式金属模结构，是由挤出模芯3-1、挤出模套3-2、外套环3-4、芯套环3-7、芯法兰盘3-8、套法兰盘3-5、模芯螺栓3-6和模套螺栓3-3组成，其中，芯套环3-7和外套环3-4采用环状聚四氟乙烯制件，分别镶嵌在挤出模芯3-1和挤出模套3-2的端部，由芯法兰盘3-8和套法兰盘3-5通过模芯螺栓3-6和模套螺栓3-3固连在挤出模芯3-1和挤出模套3-2上，形成整体结构。通过将PE管挤出机的挤出模具设计成塑料镶嵌式金属模结构，可使生产出的PE管内外壁更加光滑，其管壁摩擦系数低至0.10以下，不仅产品的光滑度得到明显提高，而且使有色PE管外观视觉效果更佳。
在有色PE管材的生产过程中，所用到的冷却定径套（见图4）采用的是喷雾式冷却定径套，是由定径套8、四头螺旋喷管9、环形贮水槽10、进水管11和下挡板12组成，其中四头螺旋喷管9环绕定径套，并与定径套8之间留有3～5mm的空间距离，每个喷管朝向定径套8的一侧均开有若干个均布的雾化喷孔，喷水时在定径套表面形成螺旋水气流，充分发挥水冷效果，四头螺旋管9的上部焊接于环形贮水槽10体上，并与贮水槽内相通，下部与下挡板12固定连接，形成固定堵头，环形贮水槽10通过两个进水管11与外部高压供水软管相接。该喷雾式冷却定径套在使用时，将定径套8上的进水管11通过软管与外部水泵连接，水泵将冷却水泵入环形贮水槽10内，由于四头螺旋喷管9的上端与环形贮水槽10联通，外部水泵持续泵压，环形贮水槽10内的冷却水受压向四头螺旋喷管9运动，通过四头螺旋喷管9上的若干雾化喷孔进行雾化喷淋冷却水，雾化的水和气体混合形成快速湿润的冷却水雾环流，加速带走定径套8表面热量，从而达到更好的冷却效果。通过采用喷雾式冷却定径套结构，冷却水可通过四头螺旋喷管9雾化喷出，使得定径套8的外壁不仅能得到均匀的喷淋，而且在下挡板12的围挡作用下可使定径套8的外壁形成水气混合的快速环流，加速带走定径套8的热量，大大提高冷却效果。堵塞维修时仅需更换四头螺旋喷管9即可，拆装快速简便，散热冷却效果好。
本发明的技术方案并不限制于本发明所述的实施例的范围内。本发明未详尽描述的技术内容均为公知技术。

Claims (1)

1.一种有色PE管材防气孔生产工艺，其特征在于: 该工艺包括以下步骤：
步骤1：加热伴料混合：按重量百分比的配比量取聚乙烯白料98%、色母料2%，将两种原料置入加热搅拌机内进行加热混合，加热温度为55℃～65℃，加热时间为50～60分钟，加热混合均匀后取出，即为加热混合料；
步骤2：加温除湿：将步骤1制成的加热混合料直接送进管材挤出生产线
上的加热除湿机内，由加热除湿机对加热混合料进行加热除湿，加热除湿的温度控制在70～90℃，加热时间为30～50分钟，加热混合料的湿度<0.05%；
步骤3：管材挤出：在管材挤出生产的过程中，管材挤出模具采用塑料镶嵌式金属模，模具一区的温度为150℃～170℃，模具二区的温度为155℃～165℃，模具三区的温度为203℃～210℃；挤出螺杆的扭距为45kgm，在挤出螺杆的转动下料筒内的料压为25 MPa，挤出螺杆转速15～20转/分，加料螺杆转速为45～50转/分，料温为180℃～190℃，挤出螺杆与模具接连处的温度为165℃～170℃，管材挤出一区温度为170℃，挤出二区温度203℃,挤出三区温度210℃，挤出四区温度203℃，制得挤出管材坯料；
步骤4：管材真空定径：将步骤3挤出的管材坯料置入真空定径设备中，采用喷雾式冷却定径套及内压外定径的方法，将管材坯料内通入压缩空气，并利用真空辅助定径，其真空度为0.03～0.04MPa，压缩空气的定径压力为0.06～0.07MPa，将管材坯料定径成型为PE管材半成品；
步骤5：管材冷却：将步骤4定径成型的PE管材半成品置入管材冷却仓内进行冷却，冷却方式采取水冷方式，水温采取逐步减冷的冷却方式，一区的冷却温度为150～110℃，二区的冷却温度为100～50℃，三区的冷却温度为50～35℃，制得PE管材；
步骤6：牵引切割：牵引时将冷却后的PE管材放于牵引设备上，调节牵引速率，牵引速率应比挤出速度快11%～15%，牵引后按设计要求并按常规方式将PE管材进行切割，制得PE管材成品，检验合格后入库；
所述步骤2中的加热除湿机是由除湿料斗、支架、除湿机、加热装置、除湿出料管、螺旋送料杆、减速器、步进电机和控制板组成，其中，除湿料斗和除湿机分别固装在除湿支架上，除湿机的进气口通过进气管道与除湿料斗的左端焊连相通，除湿机的出气口通过出气管道与加热除湿料斗的右端焊连相通，除湿出料管的一端与挤出机的料斗盖固装相通，另一端伸进除湿料斗内并固装在该料斗的底部，除湿出料管伸进除湿料斗端内装有螺旋送料杆，螺旋送料杆的另一端通过轴承固装在除湿料斗壁上，其伸出端通过皮带与减速器的输出轴相连，减速器的输入轴与步进电机轴相连接，步进电机通过电力线与控制板相联，加热装置为炉丝结构，盘绕在除湿料斗底面设置的密闭空间内，加热炉丝两端与控制板相联；
所述步骤3中的管材挤出模具采用塑料镶嵌式金属模结构，是由挤出模芯、挤出模套、外套环、芯套环、芯法兰盘、套法兰盘、模芯螺栓和模套螺栓组成，其中，芯套环和外套环采用环状聚四氟乙烯制件，分别镶嵌在挤出模芯和挤出模套的端部，由芯法兰盘和套法兰盘通过模芯螺栓和模套螺栓固连在挤出模芯和挤出模套上；
所述步骤4中的喷雾式冷却定径套是由定径套、四头螺旋喷管、环形贮水槽、进水管和下挡板组成，其中四头螺旋喷管环绕定径套，并与定径套之间留有3～5mm的空间距离，每个喷管朝向定径套的一侧均开有若干个均布的雾化喷孔，四头螺旋管的上部焊接于环形贮水槽体上，并与贮水槽内相通，下部与下挡板连接，环形贮水槽通过两个进水管与外部高压供水软管相接。
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