專利名稱：一種燃氣用埋地耐開裂聚乙烯管道的生產方法
技術領域：
本發明涉及塑料生產領域，特別是一種燃氣用埋地耐開裂聚乙烯管道的生產方法。
背景技術：
以聚乙烯混配料為主要原料，經擠出成型的管材已大批生產和應用，這種管道耐腐蝕、安裝、連接方式簡單、可靠、韌性、撓性好，PE管道斷裂伸長率超過600%，局部位移不會引起全部管子位移，抗震性很強；另外，聚乙烯的撓性使PE管可以盤卷(尤其是小口徑管材)，減少大量的連接管件；與金屬管道相比，有更好的綜合性能，在市政給水、燃氣輸送、化 工流體輸送等領域廣泛使用。因為長期強度高，可以保證燃氣管道足夠長的使用壽命期間承受足夠高的壓力。耐高速開裂擴展能力好，保證燃氣管道不發生偶然性的災難事故，對于安全性要求很高的燃氣行業來說，至關重要，所以燃氣管道更是普遍使用PE管材。但是目前的聚乙烯管道材料50年的設計使用壽命都是基于沒有瑕疵、內表面和外表面完好無損的管材的長期靜液壓試驗數據外推得到。過往數十年的應用經驗表明，施工中由于拖拽或者其他外在因素，特別是采用一些非傳統的管道安裝方式時(包括施工現場由于時間緊迫或者責任心不強，直接回填；非開挖施工、老舊管道修復等等)，管材外壁的劃傷和點載荷(石塊頂入造成)是不可避免的，因此最根本的問題就是聚乙烯材料在承受裂紋和點載荷的情況下，如何能夠達到設計使用壽命的要求；有無新材料能夠耐受和如何來衡量材料耐裂紋增長和點載荷的能力。
發明內容
本發明提供一種燃氣用埋地耐開裂聚乙烯管道的生產方法，以解決現有技術生產的聚乙烯管道不能夠很好的承受裂紋和點載荷的技術問題。采用的技術方案如下
一種燃氣用埋地耐開裂聚乙烯管道的生產方法，包括
對原料進行干燥檢測，當原料的水分含量小于300mg/kg，投入除濕干燥設備進行干燥處理，直到原料的水分含量小于150mg/kg時，采用擠出機對經過干燥處理的原料進行擠出處理，所述擠出機的螺桿在加料段與塑化段之間的區段有2 3個螺紋的螺距不相等，且所述擠出機的螺桿在塑化段與計量段之間的區段有2-3個螺紋的螺距不相等；
然后采用遞增型溫度模式進行加熱塑化，并經過模具進行初步成型，所述加熱塑化在口模加熱溫度比機頭加熱溫度高，再通過真空定徑及冷卻處理，由牽引機進行牽引得到聚乙烯管道，最后采用行星式切割機進行切割。進一步的，所述擠出機螺桿長徑比為30 :1。進一步的，所述模具在出口處設有增壓段。進一步的，所述真空定徑的真空度控制在O. 03-0. 06Mpa。
進一步的，所述冷卻處理采用水膜潤滑和水環式的冷卻。本發明提供的燃氣用埋地耐開裂聚乙烯管道的生產方法，能使生產出來的聚乙烯管道很好的承受裂紋和點載荷，進一步提高PE燃氣管材耐慢速裂紋增長性能。在有外部劃傷和點載荷的作用下，仍能夠達到100年的設計使用壽命。
具體實施例方式下面結合具體實施例對本發明做進一步詳細的說明。慢速裂紋增長，開始于施工過程中人為的拖拽引起的刮傷以及周圍環境例如石頭頂住管材外表面造成的點載荷，會形成應力集中區，產生初始的裂紋并發展成為微觀的銀紋/孔洞，孔洞間的材料會被拔出形成高強度的微纖結構(也稱銀紋，由于折光指數不同呈現發白的現象而得名)。聚乙烯(PE)管道材料自身的特點將決定銀紋是繼續增長發展成裂 紋而導致材料破壞，或者阻止銀紋進一步發展成裂紋；這個特性就是耐慢速裂紋增長性能。如何提高管道的耐受性能，一直在研發中。新材料或新工藝的發展，從某個角度來講，必須要考慮針對某特定的應用領域材料是否適用。發明人經過大量的實驗，確定管材使用壽命(50年/100年)的最終機理是應力裂紋開裂和慢速裂紋增長(脆性破壞)。為了解決以上問題，要求生產的PE燃氣管材除了應滿足目前任何現行標準中對PE100材料提出的性能要求，如在DIN-PAS 1075所規定的，在滿足目前PE100材料的所有要求外，定義為PE100-RC的原材料還應符合以下額外要求，見表I :
表I =PElOO-RC材料的特殊要求
試 方法標準*求
raCKSO'C: 4 MPa; 2%Α*ορ X-100)ISO 16770> 8760 h
點載耷該驗PAS 1075, Hessel 3'J> 8760 h dnilOSDRli 管材(SO1C; 4 MPa: 2% Atkcpal N-100)
切=IiTii=CIi:ISO 13479> 8760 h
dn HO SDRll 管與(SCTC; 0.92 MPa; fC)或 GB T 18476- 2001
熱鎊定住試驗PAS 1075>2￡TC，100年
本實施例對聚乙烯管道從原料、設備、工藝等各個方面進行了改進。原料選用法國道達爾的XRC20B PE混配料。設備使用德國克勞斯·嗎啡單螺桿擠出機生產線，德國摩丹除濕干燥設備。生產條件及工藝要求
I.原料在生產前進行水分檢測當水分含量小于300mg/kg，投入除濕干燥設備3個小時，當水分含量小于300mg/kg時,根據檢測結果調整干燥時間。在水分含量小于150mg/kg時，才會投入生產。2.采用擠出機對經過干燥處理的原料進行擠出處理，選用擠出機螺桿長徑比通常為30，螺桿結構宜用等距漸變形。但擠出機的螺桿在加料段、塑化段之間的區段和塑化段、計量段之間的區段有2-3個螺紋是不等距的。3.采用遞增型溫度模式進行加熱塑化，擠出成型溫度包括進料口溫度、機筒加熱溫度、機頭加熱溫度、口模加熱溫度。合理的擠出成型溫度是使原料塑化和促使塑料熔體流動的必要條件，決定著擠出成型過程中原料塑化質量。通常擠出機的溫度由機身的加料段到擠出段逐漸升高，原料從固態逐漸熔融，由玻璃態轉變為黏流態。口模加熱溫度比機頭加熱溫度略高。 擠出成型溫度過低，塑化不好；溫度過高，聚合物易降解。擠出成型溫度控制體系會選用遞增型溫度設置。在下料口溫度設置較低，口模溫度最高。4.經過模具進行初步成型，模具選用PE燃氣專用模具，螺旋式模頭，該模頭具有熔體溫度低，混合性能好，模腔壓力低，生產穩定的特點，該模具在出口處有特殊的增壓段，可以使管材更加密實。5.通過真空定徑，真空定徑的真空度的大小不僅影響管材的外徑，也對管材的內應力有一定影響，所以真空度一般控制在O. 03-0. 06Mpa。6.進行冷卻處理，采用水膜潤滑和水環式的冷卻，在擠出成型過程中，高溫管坯的冷卻定型應配合合適的冷卻方式和適宜的冷卻水溫。冷卻不及時，管坯就會在自身重力的作用下或牽引機夾緊壓力作用下變形。定型和冷卻往往是同時進行的。冷卻過快，易在管材內部產生應力，并降低外觀質量。一般控制冷卻水溫在20°C左右。·7.進行管材印字采用瑪薩激光機。8.由牽引機進行牽引得到聚乙烯管道，牽引機對管材的擠出成型起到牽引拉伸作用，是塑料擠出的關鍵設備。主要由機架、滑座、牽弓臂、升降機構、傳動機構等部分組成。牽引速度直接影響產品壁厚、尺寸公差、性能及外觀質量，應與擠出速度相匹配。在冷卻水溫不變時，牽引速度提高，管坯在定徑套、冷卻水槽中停留的時間縮短，經過冷卻定型后的產品內部會殘留較多熱量，易在表面形成劃痕。牽引速度降低，管材壁厚變大，易導致表面粗糙。9.最后采用行星式切割機進行切割。
權利要求
1.一種燃氣用埋地耐開裂聚乙烯管道的生產方法，其特征在于，包括 對原料進行干燥檢測，當原料的水分含量小于300mg/kg，投入除濕干燥設備進行干燥處理，直到原料的水分含量小于150mg/kg時，采用擠出機對經過干燥處理的原料進行擠出處理，所述擠出機的螺桿在加料段與塑化段之間的區段有2 3個螺紋的螺距不相等，且所述擠出機的螺桿在塑化段與計量段之間的區段有2-3個螺紋的螺距不相等； 然后采用遞增型溫度模式進行加熱塑化，并經過模具進行初步成型，所述加熱塑化在口模加熱溫度比機頭加熱溫度高，再通過真空定徑及冷卻處理，由牽引機進行牽引得到聚乙烯管道，最后采用行星式切割機進行切割。
2.根據權利要求I所述的燃氣用埋地耐開裂聚乙烯管道的生產方法，其特征在于，所述擠出機螺桿長徑比為30:1。
3.根據權利要求I所述的燃氣用埋地耐開裂聚乙烯管道的生產方法，其特征在于，所述模具在出口處設有增壓段。
4.根據權利要求I所述的燃氣用埋地耐開裂聚乙烯管道的生產方法，其特征在于，所述真空定徑的真空度控制在O. 03-0. 06Mpa。
5.根據權利要求I所述的燃氣用埋地耐開裂聚乙烯管道的生產方法，其特征在于，所述冷卻處理采用水膜潤滑和水環式的冷卻。
全文摘要
本發明涉及塑料生產領域，特別是一種燃氣用埋地耐開裂聚乙烯管道的生產方法，包括對原料進行干燥檢測，當原料的水分含量小于300mg/kg，投入除濕干燥設備進行干燥處理，采用擠出機對經過干燥處理的原料進行擠出處理；然后采用遞增型溫度模式進行加熱塑化，并經過模具進行初步成型，再通過真空定徑及冷卻處理，由牽引機進行牽引得到聚乙烯管道，最后采用行星式切割機進行切割。本發明提供的燃氣用埋地耐開裂聚乙烯管道的生產方法，能使生產出來的聚乙烯管道很好的承受裂紋和點載荷，進一步提高PE燃氣管材耐慢速裂紋增長性能。在有外部劃傷和點載荷的作用下，仍能夠達到100年的設計使用壽命。
文檔編號B29C47/60GK102672934SQ20121013408
公開日2012年9月19日 申請日期2012年5月3日 優先權日2012年5月3日
發明者代營偉, 張慰峰, 李錦松 申請人:河南聯塑實業有限公司