PPR管材擠出機對擠出成形質(zhì)量缺陷及解決對策 PP-R (Poly Propylene Random) 管，即無規(guī)共聚聚丙烯管，是當(dāng)今發(fā)達(dá)國家普遍采用的新型水管材料。PP-R 管道在歐洲已有 10 多年的使用經(jīng)驗，由于其優(yōu)良的性能，近幾年來其*遙遙于其他塑料水管材料。
我國的 PP-R 管材生產(chǎn)及應(yīng)用也有幾年的時間，隨著國家大力推廣應(yīng)用化學(xué)建材，我國化學(xué)建材進入了產(chǎn)業(yè)化發(fā)展階段，其中的新型塑料管的發(fā)展再次出現(xiàn)新的高潮，目前國內(nèi)在建筑冷熱水與采暖中幾乎都是采用 PVC-C、PE-X、鋁塑管和 PP-R 管，并逐步向 PP-R 管過渡。PP-R 管是當(dāng)今生產(chǎn)和應(yīng)用的熱點之一。PP-R 管的特點逐步被我國管道工程界認(rèn)同，PP-R 管除具有一般塑料管質(zhì)量輕、耐腐蝕、強度高、不結(jié)垢、使用壽命長等通用優(yōu)點外，還具有清潔和無毒、較好的低溫抗沖擊性能、長期耐熱和耐壓性、良好的保溫和節(jié)能性能，是真正的綠色環(huán)保建材產(chǎn)品，還具有系統(tǒng)連接和安裝方便、管件連接牢固，且是*性的連接等特點。加之PP-R 管具有優(yōu)良的性能價格比，因而使其從各種新型輸水管材中脫穎而出，短短幾年時間發(fā)展十分迅速，應(yīng)用十分廣泛。
我國已正式制訂并頒布了 GB/ T18742.2 -20002《冷熱水用聚丙烯管道系統(tǒng)》的國家標(biāo)準(zhǔn)，并于 2003 年1月1日正式實施。該標(biāo)準(zhǔn)正式實施后，我們根據(jù)《冷熱水用聚丙烯管道系統(tǒng)第 2 部分:管材》國家標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)要求，對市場的 PP-R管進行了一次全面監(jiān)督檢查，檢查結(jié)果，總體上PP-R 管材的質(zhì)量雖較以往已有不同程度的提高，但是通過抽查生產(chǎn)企業(yè)和經(jīng)銷企業(yè)的產(chǎn)品總合格率為 70 %左右，其中經(jīng)銷企業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量合格率僅為 50 %，說明目前市場上銷售的不合格PP-R 管材比例仍然相當(dāng)高，同時檢查發(fā)現(xiàn)的質(zhì)量問題是多種多樣的。2006r年浙江省化學(xué)建材協(xié)會委托國家化學(xué)建材質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心對浙江省部分管材市場進行的產(chǎn)品抽檢結(jié)果日前揭曉，塑料管材產(chǎn)品的質(zhì)量狀況觸目驚心。聚丙烯PP-R管抽檢合格率僅10%。
現(xiàn)簡要分析一下，影響PPR管材質(zhì)量的各種因素：
1、PP-R 管材生產(chǎn)原料
PP-R 原料其化學(xué)名稱為 :丙烯-乙烯無規(guī)共聚物，由丙烯和乙烯的混合氣體進行共聚合，所得到主鏈中無規(guī)分布丙烯和乙烯鏈段的共聚物。質(zhì)量良好的 PP-R 原料，應(yīng)符合 GB/ T1888742.1標(biāo)準(zhǔn)要求，有zui小必須強度 SMR 保證值。質(zhì)量較好的PP-R原料主要來自Borealis和Hostalen等公司，所提供的原料有SMR保證值，并且對原料的性能與管子性能間關(guān)系有較深入的研究，特別是乙烯含量對管子整體性能的影響。目前市場上PP-R料的牌號較雜，性能參差不齊，使用上也有很大的差別，有些牌號的PP-R料不太適合用于熱水管和壓力管，加土某些企業(yè)的宣傳不太切合實際，極易在幣場上造成混亂。
2、PP-R管外觀質(zhì)量問題及其分析
按照國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，合格的PP-R管材外觀應(yīng)做到:色澤應(yīng)基本一致;內(nèi)外表ICI應(yīng)光滑、平整，無凹陷、氣泡和其它影響性能的表面缺陷;不應(yīng)含有可見雜質(zhì)。
國家標(biāo)準(zhǔn)對管材外觀質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，雖然僅僅是簡單的文字定性描述，但是其所有的定性指標(biāo)，均能體現(xiàn)管材重要的內(nèi)在質(zhì)量。管材外觀合格與否，與產(chǎn)品的原料和加工工藝密切相關(guān)，因此管材的外觀質(zhì)量不僅影響管材的美觀，而日_影響管材的物理和化學(xué)性能，往往決定管材的整體質(zhì)量。所以管材的外觀檢驗是十分重要的，可以“由表及里”初步判斷產(chǎn)品的整體質(zhì)量。
2.1 外觀色澤
國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定合格的PP-R管材外觀色澤應(yīng)基本一致。關(guān)于管材的外觀色澤質(zhì)量要求，標(biāo)準(zhǔn)只是簡單原則的規(guī)定，但是我們在日常檢驗中PP-R管材外觀色澤出現(xiàn)的問題是多種多樣的，有的管材局部變色或表面有斑點，外觀色澤不能做到均勻一致;有的表面暗淡無光或外表面有光亮透明的塊狀。所有局部變色、表面有斑點、表面暗淡無光、表面有光亮透明的塊狀等外觀色澤不合格的管材，其物理力學(xué)性能指標(biāo)大都達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)要求，在使用過程中容易破裂。另有少數(shù)管材雖然外觀光澤明亮或彩色鮮艷，但是這類管材多為偽劣產(chǎn)品，其各項性能指標(biāo)與國家標(biāo)準(zhǔn)要求相差更遠(yuǎn)。
2.1.1局部變色，以致外觀色澤不均勻一致
(1)成因。PP-R管材是由PP-R樹脂經(jīng)擠出機擠出成型而成。擠出機的作用能使PP-R樹脂從晶體塑化到高彈態(tài)，進而再塑化到熔融粘流態(tài)這一過程中，如果PP-R原料在擠出成型時所受到熱量和壓力不當(dāng)，會使原料狀態(tài)變化時發(fā)生分子構(gòu)型改變。過高塑化溫度破壞PP-R的分子結(jié)構(gòu)并產(chǎn)生分解變色。同時擠出速度過快，在機筒內(nèi)產(chǎn)生較高的摩擦熱，使物料溫度升高而分解變色。
(2)防治措施。鑒于PP-R樹脂的特殊性能，要求PP-R管材擠出加工過程中，應(yīng)避免塑化溫度過高和擠出速度過快，引起PP-R樹脂分子結(jié)構(gòu)的改變。因此對于生產(chǎn)PP-R管材的擠出機螺桿的設(shè)計要求采用先進的計算機模型，使其有良好的低溫塑化能力和*擠出速度。要求螺桿的結(jié)構(gòu)能滿足PP-R物料能在較低的溫度和*擠出速度下擠出，并保證塑化質(zhì)量而不降低擠出量。用于生產(chǎn)PP-R塑料管的擠出機的螺桿料筒要用先進的計算機模型計算的確定各段壓力分布、熔融速率，使其有良好的低溫塑化能力。
2.1.2表面斑點，以致外觀色澤不均勻一致
(1)成因。造成管材表面斑點的原因，有可能是由加工原料引起的，也可能是由擠出工藝的缺陷引起的。生產(chǎn)管材的PP-R樹脂原料中如有水分，可能導(dǎo)致擠出成型管材表面形成斑點。 管材在擠出成型加土過程中采用真空槽式定徑時，水槽中的管子上如有氣泡，也會導(dǎo)致擠出成型管材表面形成斑點。
(2)防治措施。去除原料中的水分或消除水槽中管子上的氣泡。為確保水槽管子上無氣泡，必須做到:防止水槽的循環(huán)泵產(chǎn)生氣蝕，水槽中的水面保持在水口以上，增加水槽中水的循環(huán)量。
2.1.3表面暗淡無光
(1)成因。此類問題的產(chǎn)生原因，可能來自原料，也可能由于加工工藝參數(shù)不合適。 生產(chǎn)管材的原料中有水分，可能導(dǎo)致管材表面暗淡無光。 擠出加工熔體溫度不合適，擠出機擠出的熔融物料不均勻，定徑套過短，口模成型段過短等都可能導(dǎo)致管材表面暗淡無光。
(2)防治措施。去除原料中的水分或調(diào)整管材加工的工藝參數(shù)。
其中調(diào)整管材加工的工藝參數(shù)包括:選擇合適的熔體溫度，改善擠出機擠出的熔融物料的均勻性，使用長定徑套，增加口模成型段的長度。
2.1.4有光亮透明的塊狀
(1)成因。機頭溫度過高和冷卻不足。
(2)防治措施。降低機頭溫度和冷卻水開大。
2.1.5光澤明亮或彩色鮮艷
正規(guī)的PP-R管材應(yīng)是灰色或其它顏色的亞光。但我們在市場抽檢中發(fā)現(xiàn)有少數(shù)PP-R管材外觀光澤明亮或彩色鮮艷，這類管材是典型偽劣產(chǎn)品，這類管材不是采用PP-R樹脂生產(chǎn)加土的。這類偽劣產(chǎn)品與正規(guī)PP-R相比還具有其它一些顯著特征:其密度略大，落地聲比較清脆，手感更光滑。
這類偽PP-R管的危害很大，使用壽命僅為1至5年，而真PP-R管使用壽命均在50年以上。
2.2表面缺陷
按照國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，合格的PP-R管材內(nèi)外表面應(yīng)光滑、平整，無凹陷、氣泡和其它影響性能的表面缺陷。我們在日常檢驗中發(fā)現(xiàn)PP-R管材表面缺陷也是多種多樣的，其中有表面粗糙面不光滑、表面出現(xiàn)氣泡和斑點凹坑。
管材表面缺陷，常常影響管材的力學(xué)性能，從而在管道工程中留下隱患。如有的管材面有凹陷和氣泡，在高溫高壓使用條件下，就會在凹陷和氣泡處產(chǎn)生應(yīng)力集中，引起管道的破裂。
2.2.1表面粗糙不光滑
(1)成因。PP-R管材在擠出加工過程中，在高溫下擠出的管坯，需經(jīng)真空定徑槽的真空定型以及用恰當(dāng)冷卻手段和溫度及時冷卻定型，方能得到外觀質(zhì)量優(yōu)良的產(chǎn)品。管材的冷卻定型操作，主要是控制真空度和冷卻速度兩個參數(shù)。真空定型的真空度控制的確當(dāng)與否，將直接影響管材的表面質(zhì)量，真空度太高使管材表面粗糙;冷卻速度過快易在管材內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力，導(dǎo)致管材表面粗糙。
另外，PP-R樹脂原料中的含有水分也會導(dǎo)致管材內(nèi)外表面粗糙。
(2)防治措施。將真空定徑槽的真空度和冷卻速度調(diào)整控制到*狀態(tài)。
去除PP-R樹脂原料中的水分。
2.2.2表面出現(xiàn)氣泡
(1)成因。擠出成型溫度對管材制品的質(zhì)量和產(chǎn)量均有十分重要的影響。溫度過高，聚合物分解，表面產(chǎn)生氣泡。
原料中含有水分，可能導(dǎo)致熔體中出現(xiàn)氣泡，導(dǎo)致管材表面出現(xiàn)氣泡。
(2)防治措施。正確控制管材的擠出成型溫度;去除PP-R樹脂原料中的水分。
2.2.3表ICI出現(xiàn)斑點凹坑
(1)成因。高溫下擠出的管坯，冷卻成型時冷卻速度對制品的性能有一定的影響，冷卻過快易在管材內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力，并降低外觀質(zhì)量。冷卻水流量過大，管子表面就會粗糙，生斑點凹坑。原料中含有水分，可能導(dǎo)致管材內(nèi)壁出現(xiàn)凹坑。
(2>防治措施。
將真空定徑槽的冷卻速度調(diào)整控制到*狀態(tài)。除樹脂原料中的水分
3、 不透光性質(zhì)量問題及其分析......
按照國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，合格的PP-R管材，應(yīng)是*不透光。在PP-R管材的不透光性檢測中發(fā)現(xiàn)有的管材出現(xiàn)輕微透光或半透光。
檢測所發(fā)現(xiàn)的輕微透光或半透光管材，經(jīng)進一步檢驗發(fā)現(xiàn)該類管材均為偽劣產(chǎn)品，其管材的樹脂成分均為雜牌PP-R樹脂，這類情況大都是由于少數(shù)企業(yè)，為追求高額利潤，降低成本，不惜選用低能PP-R樹脂或其它材料冒充PP-R原料。這類管材的所有物理力學(xué)和化學(xué)性能指標(biāo)以及系統(tǒng)適應(yīng)性均遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，若在工程中使用，其危害是不言而喻的。
4、 規(guī)格及尺寸質(zhì)量問題及其分析......
國家標(biāo)準(zhǔn)對PP-R管材的公稱外徑、平均外徑以及與管系列S對應(yīng)的壁厚做了具體規(guī)定。管材的規(guī)格和尺寸指標(biāo)是管材的重要質(zhì)量指標(biāo)。我們在對PP-R管材的規(guī)格和尺寸的檢驗中，管材公稱外徑、平均外徑及壁厚不合格的情況均有發(fā)生。公稱外徑、平均外徑的合格與否將影響管材的應(yīng)用和施工質(zhì)量，規(guī)格和尺寸指標(biāo)不合格的管材不能與管件很好連接，同時可能降低連接處的耐壓強度，留下管道破裂和滲漏的隱患。壁厚的質(zhì)量也將影響管材的物理力學(xué)性能。
(1)成因
PP-R管材在擠出成型加土過程中，在真空定型時，其真空度控制的恰當(dāng)與否，將直接影響管材的尺寸精度。真空度太低，對管坯的吸附力不足，管坯容易變形，而使管材公稱外徑、平均外徑和壁厚產(chǎn)生誤差。
擠出和牽引速度直接影響管材的壁厚、尺寸公差。擠出和牽引速度過快，造成管材壁厚負(fù)誤差，擠出和牽引速度太慢，造成管材壁厚正誤差。
(2)防治措施
將真空定型的真空度調(diào)整并穩(wěn)定在*值，真空度的控制與真空槽的密封程度及真空泵性能密切相關(guān)。
控制消除擠出成型系統(tǒng)的不穩(wěn)定性因素，確保擠出和牽引速度的恒定。
5、 物理性能和化學(xué)性能質(zhì)量問題及其分析
國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定PP-R管材的物理力學(xué)性能和化學(xué)性能指標(biāo):包括縱向回縮率、簡支梁沖擊試驗、液凈壓試驗、熔體質(zhì)量流動速率、凈液壓狀態(tài)下熱穩(wěn)定性試驗。 我們在對PP-R管材的物理力學(xué)性能和化學(xué)性能檢驗中，發(fā)現(xiàn)有些管材在進行液凈壓試驗時產(chǎn)生破裂和滲漏。液凈壓試驗項目是PP-R管材關(guān)鍵的物理力學(xué)性能指標(biāo)，它直接影響管材的使用性能和壽命。
(1)成因
液凈壓試驗不合格的主要原因，既有管材的原料不符合標(biāo)準(zhǔn)要求造成的，也有擠出成型的加工設(shè)備和加工工藝參數(shù)不規(guī)范造成的。
原料問題造成進行液凈壓試驗時產(chǎn)生破裂和滲漏的原因有：(1)按國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，生產(chǎn)PP-R管材應(yīng)使用符合GB/T1888742. 1標(biāo)準(zhǔn)要求的正規(guī)PP-R樹脂，原料應(yīng)有zui小必須強度SMR保證值。但是有些PP-R管材使用質(zhì)量不符要求的雜牌PP-R樹脂，這類PP-R樹脂分子鏈中的支鏈太多，缺少SMR數(shù)據(jù)，用其生產(chǎn)的管材耐高溫性能差;(2)雖采用符合GB/T1888742. 1要求的正規(guī)PP-R樹脂，但由于生產(chǎn)管理混亂，生產(chǎn)過程中混進了雜質(zhì)或水分，以致管材表面存在可見雜質(zhì)或氣泡，在可見雜質(zhì)或氣泡處會產(chǎn)生應(yīng)力集中，為此造成管材的液凈壓試驗不合格。
擠出成型的加工設(shè)備和加工工藝參數(shù)不規(guī)范造成的管材表面有斑點凹坑和氣泡缺陷(本文前面己經(jīng)提及)，同樣在管材表面有斑點凹坑等缺陷處，也會產(chǎn)生應(yīng)力集中，造成管材的液凈壓試驗不合格。
(2)防治措施
使用符合GB/T1888742. 1標(biāo)準(zhǔn)要求的正規(guī)PP-R樹脂，加強管理防止原料混進雜質(zhì)或水分。使用符合要求的擠出成型的加工設(shè)備和加工工藝參數(shù)，防止管材表面產(chǎn)生斑點凹坑和氣泡缺陷。
