聚乙烯PE双壁波纹管生产技术汇编

1、聚乙烯（PE）双壁波纹管生产技术汇编一、PE双壁波纹管概述定义：所谓PE双壁波管是为了在节省原材料而不致使管材的环刚度下降的前提下，对管材截面进行优化设计的一种内壁光滑平整、外壁为梯形或弧形波纹状肋内外壁波纹间为中空、 采用挤出成型 工艺制成的管材。因为其主要原材料为聚乙烯（PE）,故简称为PE 双壁波纹管。PE双壁波纹管的优点：节约原材料 用同样的原材料做同一外径的管材时，波纹管可经比实壁管节省30%以上的原材料。质量轻，比重小于铸铁管和水泥管的 50%。安装便捷、施工进度快，以传统水泥管相比，采用PE波纹管可 以提高3倍以上安装进度。PE双壁波纹管采用柔性连接，密封性能好。生产成本低，综合

2、经济性能优越。PE双壁波纹管的应用领域：市政工程，用于建筑物的地下排水管、排污管、输水管、通风 管等；电器电信工程，作为电力电缆、光缆、通讯信号电缆的保护管；工业，由于聚乙烯材料具有优良的耐酸、碱及耐腐蚀能力，结 构壁管可用于化工、医药、环保等行业的给水和排水管道；农业、园林工程，用于农田、果园、茶园以及林带排灌，可节水70%,节 约用电13.9%,也可用于农村灌溉;道路工程，可用作铁路、高速公路、高尔夫球场、足球场等的 渗、排水管；矿场，用作矿井的通风、送风管、排水管。二、PE双壁波纹管的原材料.原料的组成：PE双壁波纹管的原材料一般由聚乙烯、增强性 功能母料和颜料等组成。如果原材料潮湿，为

3、了提高生产效率，可添 加适当的消泡剂。.对原材料性能的要求：如何生产出一根低成本，高品质的波纹 管，很大程度上取决于对原材料的选择和配方的搭配。对聚乙烯（PE）性能的一般要求有熔体流动速率（MFR）、氧 化诱导时间（OIT）和密度等。熔体流动速率的大小反映了分子量的 大小，一般来说，熔体流动速率大一点的材料有利于加工成型，并可 提高生产效率。但也不能过大，过大对环刚度的影响较大，选用 0.8-1.5g/10min（190C, 5kg）之间为宜。氧化诱导时间决定了氧化破 坏的时间，对于要求使用50周年的波纹管来说，控制好原材料的氧 化诱导时间是能否保证50年使用寿命的关键。GB/T19472.1

4、-2004中 明确规定，波纹管的原材料的氧化诱导时间应2min （200C）。对中、高密度聚乙烯来说，可通过改变密度来调整其性能。因为我们知 道密度相对低的聚乙烯可延长其脆性破坏的时间。如图1所示。功能母料的选择也很关键，目前尚无有关排水管道专用功能母料 的国家标准，各厂家的产品的性能不尽一致。 选用功能母料时应当充 分考虑其分散性、偶联性和对聚乙烯改性的程度。2,配方是否合理也决定着产品的质量。 一些厂家为降低成本，无 限制的增加功能母料，这样的产品既无法保证产品的质量， 也失去了 长远的发展和核心竞争的能力。典型的合理配方如下表：表1名称比例备注聚B80%-85%可适量加人本J洁净回用料功

5、能反料15%-20%易大不宜超过20%段料2% ( i0.5)三、设备（一）挤出机挤出机挤出原理是利用带有斜面螺纹的螺杆在加热的料筒中旋 转，将料斗中送来的塑料向前挤压，使塑料逐渐受热，均匀塑化将塑 料挤出，通过机头和模具成型。挤出机由挤出系统、加热冷却系统、 传动系统和控制系统组成。挤出系统包括螺杆、机筒和加料装置。螺杆素有挤出机的心脏之 称，螺杆的质量直接决定着挤出机的挤塑产量与质量。.螺杆的技术参数：螺杆的技术参数包括：a、外径D：也是螺杆的直径，单位 mm。螺杆直径的大小决定 了挤出机的挤出量。常用的规格有 55、60、65、75、90、120、150、 200 等。b、长径比L/D

6、:就是螺杆的长度与直径之比。长径比的大小决 定了塑化的质量。不同塑料对螺杆长径比的要求不尽相同，对聚烯炫而言常用的有 20: 1、25: 1、30: 1、32: 1、33: 1、34: 1。c、转速n： 一般有最高转速和转速范围。r/mind、驱动功率N:指的是电动机需要提供给它的功能率。KWe、生产能力Q:单位时间内的最大挤出量 Kg/h。f、几何压缩比CR:下料段第一个螺梢的容积与计量段最后一 个螺梢容积之比。实际生产过程中的物理压缩比是物料在加料段时松 散固态与挤出过程中完全熔融时的比值。螺杆设计时，几何压缩比应大于物料的压缩比。加工 PE的螺杆的几何压缩比一般为3-4。g、螺旋升角？：

7、螺旋升角达到30。时，挤出量最大，但是在实际 加工中往往不能达到30,目前通用的螺杆的螺旋升角为17。39。h、螺梢深度h：螺梢深度的设计与物料的热稳定性、压缩比有关。其中均化段（计量段）的螺梢深度很重要，它直接影响到物料的 剪切量，深度越小，剪切越强烈。剪切过大会导致物料热降解，因此 均化段螺梢深度要适中。加料段的螺梢越深，输送能力越强，在保证螺杆强度的前提下， 应选择使用加料段螺梢较深的螺杆。.螺杆的分段输送段，又称加料段。作用是接受由料斗送来的物料，并将其 推送到压缩段。熔融段，又称压缩段。接受加料段送来的松散物料，在外部 加热和剪切热的用下将物料熔融塑化，并将包在物料内部的空气排出 后

8、将物料压实。均化段，又称计量段。其作用是接受压缩段推送过来的熔体物 料，将其充分熔融，然后将物料定量、定压地挤出。.机筒机筒一般采用纵向开梢型机筒。 这种机筒的输送能力强，排气 性好。对机筒的材质要求：耐高温、耐磨损、强度高、加工性好、耐 腐蚀性好、综合成本低。 机筒与螺杆的配合间隙直接影响挤出机 的挤出量，机器的使用寿命。间隙的大小决定着漏流量的大小，而漏 流量又影响挤出量。漏流量的大小与间隙的三次方成反比。 聚乙挤出 机的配合间隙在0.25-0.32mm之间。.机筒的加热方式电加热：电加热可以分为电阻加热和感应加热两种方式。感应 加热一般是在机筒外壁缠绕线圈实现电磁感应加热。 这种加热方式

9、的 优点是能量损失小、效率高、精度高、加热时间短。但是成本较高， 目前很少采用了。电阻加热是一种较常用的加热方式。常用的加热器有铸铝加热 器、陶瓷加热器、不锈钢加热器等。这种加热方式总体成本低，温度 便于控制，但是能耗高，效率低，且体积大。流体加热：就是在机筒子的外壁缠绕铜管，然后要铜管内部通 加热载体（如导热油）而实现加热的一种方式。这种加热装置需要配 备一台辅助加热设备，成本相对较高，很少采取用。.机筒的冷却方式水冷：机筒的加料口段必须采取水冷的方式， 这样可以提高螺 杆的输送能力。风冷：风冷是一种比较柔和的冷却方式。温度波动相对较稳定， 但是这种冷却方式冷却速度慢，体积大，噪音大。.机头

10、组件：双壁波纹管挤出机头的结构较复杂，主要特点是在 同一模具内分成内外两层流道，内外流道夹层间通压缩空气，帮助外 层在成型模块上形成波纹。同时，定径套的冷却水管也从芯棒内通过， 为了补偿冷却水通过引起的热量损失， 一般需要对机头内壁加热。在 生产大口径管材时，由于聚烯炫管材一般采用单螺杆挤出机， 具挤出 量比双螺杆挤出机小得多，故一般采用两台挤出机双层共挤技术， 这 样既可保证生产，也能提高产量。小规格的双壁波纹管生产线可只用一台挤出机同时挤出内外层机头的作用有：使熔融物料由旋转运动变为直线运动；产生必要的成型压力，保证制品的密实；使物料通过机头时进一步得到塑化；通过机头断面得到所需要断面形状

11、和尺寸的料坯。.挤出机的控制系统：挤出机的控制系统主要由检测元件（例如 热电偶、压力传感器）仪表（例如电压表、电流表、温度表、速度显 示器）和其他机电元件构成。其作用是保证挤出机在给定的工艺条件 （温度、螺杆转速、熔体压力、电流）下运转，确保制品的质量。比 较重要控制参数有：挤出压力。挤出压力一般应控制在 30Mpa以内，压力过在降 低生产效率，增加能耗比；压力过小则制品不利于成型。螺杆转速：螺杆转速很大程度上决定了挤出机的挤出量，但 过快的转速会致机筒部产生大量的剪切热能， 在相同的温度下对物料 性能的折损较大。长时间的高速运转也会使螺杆的寿命提前结束。 螺 杆转速一般控制在最高转速的75%

12、-85%为宜。在正常生产过程中， 应尽可能使用较低的螺杆转速来达到最高的固体输送能力，这样一方面可以防止物料在较大的剪切力作用下发生热降解， 另一方面也可以 提高制品的质量和挤出的效率。控制的方法第一是在机筒内表面纵向上开梢， 提高物料与机筒的 摩擦力，从而达到提挤出量的目的。第二是控制好下料段的温度，以便使物料有相对大的推动力，因此下料段的温度一般应控制在140c以下。熔体温度：聚烯炫的熔体温度不能超过230C,超过此极取限， 材料的热降解严重影响管材的质量。机筒轴线方向上各点温度的分布：典型的聚烯炫的挤出温度的 设置如下：机筒第一段：80-100C第二段一第六段：175200C机 头：19

13、0220 C功率消耗：一般显示电流。.挤出机性能指标：评价一台挤出机综合性能的指标如下：生产能力Q:单位时间内最大挤出量。单位为 Kg/h名义比功率，又称为单耗N/Q:单位产量所消耗的功率。KW/Kg（二）熔融理论1、挤出过程中塑料的流动机理塑料沿螺杆向前移动，经历着温度、压力、状态的变化。这种变 化在螺杆各段是不一样的。根据塑料的变化情况，通常把螺杆工作部 分分为三段：加料段、压缩段、均化段。加料段（输送段）：塑料在加料段还是固体状态，这一段的作用主要是接受来自料斗的塑 料并将其送到压缩段，因此螺梢容积可维持不变，一般是等深等距。 通常加料段的螺梢不会被塑料全部填满，具填充程度与塑料的形状，

14、 干湿程度，加料装置有关。加料段第一个作用就是为塑料（粒状固体） 提供软化温度，其次是以螺杆的旋转与固定的料筒之间产生的剪切 力，实行对软化塑料的破碎，而最主要的是以螺杆的旋转产生足够大 的连续而稳定的推力和反向磨擦力，以形成连续而稳定的挤出压力， 进而实现对破碎的塑料的搅拌与混合，并初步实行热交换。因此，塑 料在此阶段虽只发生破碎和软化， 并未发生物态的转变，但在挤出过 程中这段却是重要的，它产生的推力是否连续均匀稳定，剪切应变率 的高低，破碎与搅拌是否均匀都直接影响着挤出的质量和产量。压缩段（熔融段）：压缩段接受由加料段输送过来的松散料。 在此，塑料受到了较高温度的热作用，这时的热源，除外

15、加热外，螺 杆旋转的摩擦热也在起作用，由于螺纹深度相对减小，使得热作用更 为显著，而来自加料段的推力和来自均压段的反作用力也在此区域对 塑料同时产生作用。这个作用的结果是在塑料的前进中形成为与主流 反向的回流，这回流产生在螺梢内以及螺杆与套筒的间隙之间，这一回流的产生不但使物料进一步均匀混合，而且使塑料热交换作用加 入，达到表里热平衡，由于在此阶段的作用温度已超过塑料的流变温 度，加之作用时间已长，致使塑料发生了物态的转变，即由固态转为 粘流态（可塑态），此时塑料分子发生了根本的改变，分子间张力极 度松弛，若为结晶性高聚物，则其晶区开始减少，无定形区增多。除 组成中的特高分子量而外，主体完成了

16、塑化，即所谓的初步塑化”。同时在压力作用下，排除了固态物料中所含的气体，实现初步压实。均化段（计量段）：均化段把压缩段送来的熔融塑料进一步塑 化均匀，最后使料流定量定压由机头模口均匀挤出。 因而均化段也常 称为计量段。来自螺杆的推力和来自机头处的反作用力使塑料在此阶 段所受的径向压力和轴向压力最大， 这种高压作用，能使含于塑料内 约占其总体积50%的气体排出，并使胶层压实致密。在此段，由于高 温、高压的作用，使得经过熔融段未能塑化的高分子在此段完成塑化， 从而最后消除 颗粒”，而使塑料塑化充分均匀。.物料在挤出机内的四种流态。正流：物料沿着螺梢向机头方向流动，也即正方向流动。这种 流动是由螺杆旋转的推挤造成的，正流是挤出过程中最主要的流动方 式，决定了挤出量的大小。逆流：逆流与正流的方向相反，它是由机头，模具，等对熔体 反压力所引起的。所以也称反压流动。逆流会一定程度上减小挤出量， 它随着机头压力的增大而增大。横流：也就是与螺纹相垂直