CN113580523B - 一种pe管材生产加工的提速方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种PE管材生产加工的提速方法,它先确定PE管的生产过程,再测试PE管材成品的相关性能与其生产速度之间的关系,具体为:先保持挤出机的口芯模间隙不变,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,再设定一系列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,将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,最终再确定口芯模间隙的距离x和生产速度v之间的关系。本发明的方法能测试PE管的性能与其生产速度之间的关系,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。
Description
技术领域
本发明涉及一种PE管材生产加工的提速方法。
背景技术
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。
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。
发明内容
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。
所述的一种PE管材生产加工的提速方法,其特征在于包括,
一、PE给水管材的生产:
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;
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
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
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:
公式1:y=av+b,a,b均是常数;
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
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;
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;
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=anx+bn,an,bn均是常数;
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:
公式2:y=Ax+B,其中A表示(a1,……,an)中的最小值与最大值之间的数值范围,B表示(b1,……,bn)中的最小值与最大值之间的数值范围;
S3:确定口芯模间隙的距离x和生产速度v之间的关系
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:
公式3:x=(a/A)*v+(b-B)/A,
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。
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。
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:
机筒温度:一区,160-165℃;二区,155-160℃;三区155-160℃;四区155-158℃;
模具温度:一区,155-160℃;二区,165-170℃;三区165-170℃;四区180-200℃。
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℃。
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。
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。
本发明取得的有益效果是:
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。
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
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。
实施例1:
在本发明实施例1中,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。
PE管的生产速度即为PE管坯的挤出速度。
其中,挤出机挤出的各区温度如下:
机筒温度:一区,160℃;二区,158℃;三区158℃;四区156℃;
模具温度:一区,158℃;二区,168℃;三区168℃;四区190℃。
真空冷却定型的真空度为-0.03MPa,冷却温度为25℃。
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。
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。
实施例2:
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。
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
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。
表1原料A不同生产速度与管材相关性能结果
管材序号 | 生产速度m/min | 断裂伸长率平均值% |
1# | 11.40 | 629.40 |
2# | 12.47 | 609.73 |
3# | 13.16 | 601.13 |
4# | 14.35 | 554.70 |
5# | 15.30 | 546.63 |
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:
公式I:y=-21.22v+871.32。
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
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。
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
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:
公式II:y=-28.88x+950.91。
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
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:
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
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:
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:
公式IIV:y=(-28.88~-13.96)x+(950.91~824.84)。
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:
两式整合,可得:x=(0.73~1.52)v+(2.76~-3.33)。
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。
实施例3:
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。
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
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。
表5原料B不同生产速度与管材相关性能结果
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:
公式1:y=-9.82v+758.50。
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
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。
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
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:
公式2:y=-6.18x+697.79。
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
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:
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
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:
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。
公式5:y=(-9.74~-6.18)x+(777.31~697.79)。
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。
两式整合,可得:x=(1.01~1.59)v+(1.93~-9.82)。
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。
实施例4:
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。
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
序号 | 模具 | 生产速度(m/min) | 断裂伸长率(%) |
1# | 48/36.5 | 17.53 | 553.32 |
2# | 48/36.5 | 18.5 | 542.32 |
3# | 48/36 | 18.03 | 560.64 |
4# | 48/36 | 18.99 | 543.72 |
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。
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:
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。
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。
Claims (6)
1.一种PE管材生产加工的提速方法,其特征在于包括,
一、PE给水管材的生产:
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;
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
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
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:
公式1:y=av+b,a,b均是常数;
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
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;
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;
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=anx+bn,an,bn均是常数;
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:
公式2:y=Ax+B,其中A表示(a1,……,an)中的最小值与最大值之间的数值范围,B表示(b1,……,bn)中的最小值与最大值之间的数值范围;
S3:确定口芯模间隙的距离x和生产速度v之间的关系
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:
公式3:x=(a/A)*v+(b-B)/A,
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。
2.如权利要求1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。
3.如权利要求2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:
机筒温度:一区,160-165℃;二区,155-160℃;三区155-160℃;四区155-158℃;
模具温度:一区,155-160℃;二区,165-170℃;三区165-170℃;四区180-200℃。
4.如权利要求1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℃。
5.如权利要求1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。
6.如权利要求1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。
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