一种聚丙烯管材在线热处理生产方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及聚丙烯管材生产技术，具体地说，是一种聚丙烯管材在线热处理生产 方法。
【背景技术】
[0002] 无规共聚聚丙烯（PPR)具有质量轻、长期抗蠕变性能好、卫生性能好等优点。无规 共聚聚丙烯材料的管材使用设计寿命可达50年，输水过程中与金属管材相比，不会产生二 次污染、内壁光滑水利条件好，连接施工方便，已成为国内目前应用最大的建筑冷热水系统 用聚烯烃管材。目前国内对PPR原材料的需求约为40万吨/年。
[0003] 无规共聚聚丙烯分子晶片之间系带分子含量较高，加工温度范围广，特别适合于 管材生产。但由于该原料自身玻璃化温度较低，同时在管材的制造过程中，由于冷却方式为 喷淋或浸泡，导致管材外部冷却快，内部冷却慢的现象，使管材内外层产生温度梯度大，存 在不规则的热应力，降低了管材的液压强度，导致该管材存在抗冲击性能差等特点，限制了 管材在一些区域的应用。特别是在北方寒冷地区，在运输过程及施工过程的抛摔很容易对 管材造成破裂，造成了 PPR管材质量纠纷的重点。在国家化学建筑材料测试中心的测试反 馈，仅有30%的样品能通过检测。部分管材制造商通过添加刚性粒子或者增韧剂对PPR进 行改性，但在增韧提高的同时无疑牺牲了管材的液压强度，同时也无法解决在生产中产生 的管材应力缺陷。极少数厂家在管材下线后采用烘箱热处理技术，将4米长的管材下线后 放置于烘箱进行热处理，一般热处理时间为3小时，温度为100摄氏度。管材经过烘箱热处 理后结晶更加细密，管材性能有所提升。但下线后的烘箱热处理存在以下缺陷：1.因烘箱 传热效果很难控制均匀，烘箱处理工艺本身存在一定的不稳定性，造成产品的冲击性能波 动较大；2.占用场地、耗电量高；3.增加了一道工序，导致用工数量提高。4.管材无法进行 在线自动包装，为自动化生产形成阻碍。
【发明内容】
[0004] 本发明要解决的技术问题是提供一种聚丙烯管材在线热处理生产方法，生产过程 占地面积小、耗能少、成本低，并且自动化程度高、用工少，生产出的管材质量和性能均匀稳 定，同时有效提高所生产出的管材的液压强度和耐低温冲击性能。
[0005] 为了解决上述技术问题，本发明提供了一种聚丙烯管材在线热处理生产方法，包 括以下步骤：
[0006] A、将无规共聚聚丙烯原料进行熔融塑化后挤出形成管材；
[0007] B、将所述管材进行定径冷却；
[0008] C、对定径冷却后的管材进行在线加热；
[0009] D、对在线加热后的管材进行再次冷却，得到所述聚丙烯管材。
[0010] 进一步地，所述步骤A中，进行熔融塑化挤出时的机筒温度分别为：一段180°C，二 段180°C，三段190°C，四段190°C，模头温度分别为1-5段：190°C，6-8段200°C。
[0011] 进一步地，所述步骤B中，采用第一冷却水箱将所述管材进行定径冷却，其中，所 述第一冷却水箱长度为2米，第一冷却水箱中的水温为15_23°C，管材在第一冷却水箱中的 行进速度为15m/min。
[0012] 进一步地，所述步骤C中，采用红外加热装置对所述管材进行在线加热，红外加热 段长度为1. 2米。
[0013] 进一步地，所述红外加热装置由多个红外加热管呈环形排列而成，多个所述红外 加热管围成的空腔部分供所述管材通过。
[0014] 进一步地，所述红外加热装置还包括设置在多个红外加热管下方的支架，所述支 架中设有控制器，所述多个红外加热管上部外侧设有保护盖。
[0015] 进一步地，所述步骤D中，采用冷却箱对所述管材进行再次冷却，所述管材在所述 冷却箱中行自然冷却或者向冷却箱中通入60-80°C的恒温气流进行冷却。
[0016] 进一步地，所述冷却箱有多段。
[0017] 进一步地，所述冷却箱之后还设有第二冷却水箱；所述管材在冷却箱中进行冷却 后再进入第二冷却水箱中完成最终冷却，所述第二冷却水箱中的水温为20-35Γ。
[0018] 进一步地，所述步骤D之后还包括：
[0019] E、将得到的所述聚丙烯管材切割成预设长度，并对切割后的管材进行在线包装。
[0020] 本发明在对管材进行定径冷却后再进行在线热处理，减小了管材的内外温度差造 成的内应力；并且管材受热均匀，性能稳定。另外，本发明在不影响管材生产效率的前提下， 与传统的工艺相比，提高熔融挤出温度10_30°C，可使管材在经历第一节真空冷却定径后仍 能保持较高的温度。利用本发明的生产方法生产管材，既可减少占地面面积，又可减少了一 道工序和人工，可以大大降低生产成本，且生产效率高。
【附图说明】
[0021] 图1是聚丙烯管材在线热处理生产方法的工艺流程图。
[0022] 图2是本发明中红外加热装置的一实施例的结构示意图。
[0023] 图3是本发明的聚丙烯管材在线热处理生产方法的冷却过程工艺图。
【具体实施方式】
[0024] 下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以 更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
[0025] 如图1所示，本发明的一种聚丙烯管材在线热处理生产方法，包括以下步骤：
[0026] 步骤101 :将无规共聚聚丙烯原料进行熔融塑化后挤出形成管材；
[0027] 步骤102 :将所述管材进行定径冷却；
[0028] 步骤103 :对定径冷却后的管材进行在线加热；
[0029] 步骤104 :对在线加热后的管材进行再次冷却，得到所述聚丙烯管材。
[0030] 其中，在步骤1中，进行熔融塑化挤出时的机筒温度分别为：一段180°C，二段 180°C，三段190°C，四段190°C，模头温度分别为1-5段：190°C，6-8段200°C。
[0031] 参见图3,在步骤102中，采用第一冷却水箱6将所述管材进行定径冷却，其中，所 述第一冷却水箱6长度为2米，第一冷却水箱6中的水温为15-23°C，管材在第一冷却水箱 6中的行进速度为15m/min。
[0032] 在步骤103中，采用红外加热装置9对所述管材进行在线加热，红外加热段长度为 1. 2 米。
[0033] 其中，红外加热装置9的一实施例如图2所示，其包括由多个红外加热管1呈环形 排列构成的加热腔，多个红外加热管1围成的空腔2供管材通过。红外加热装置还包括设 置在多个红外加热管下方的支架3,支架3中设有控制器4,多个红外加热管1上部外侧设 有保护盖5。通过控制器来控制红外加热管的加热功率，当管材从红外加热管围成的空腔中 通过时，红外加热管发出的红外线对管材外部进行在线加热，达到减小管材的内外温度差 造成的内应力的目的。
[0034] 如图3所示，在步骤104中，采用冷却箱7对所述管材进行再次冷却，所述管材在 所述冷却箱7中行自然冷却或者向冷却箱中通入60-80°C的恒温气流进行冷却。为了实现 更好的冷却，所述冷却箱7有多段，优选有2-4节，以3节为佳。在图3所示实施例中，冷却 箱7分别由第一节冷却箱71、第二节冷却箱72和第三节冷却箱73构成，每节冷却箱长度为 4-5 米。
[0035] 如图3所示，在冷却箱7之后还设有第二冷却水箱8 ;所述管材在冷却箱7中进行 冷却后再进入第二冷却水箱8中完成最终冷却，第二冷却水箱8中的水温为20-35°C。
[0036] 优选地，在步骤104之后还包括：
[0037] 步骤105 :将得到的所述聚丙烯管材切割成预设长度，并对切割后的管材进行在 线包装。
[0038] 本发明的聚丙烯管材在线热处理生产方法具有以下特点：
[0039] 1、与普通的PPR管材加工工艺相比，本发明提高了机筒的温度及模头的温度，使 管材在经历真空定径后内表面仍能够保持较高的温度。
[0040] 2、原有的整条管材挤出设备为4节冷却，整条设备的冷却段为25米，为保证在线 热退火管材在线时间，本发明增加一节冷却箱，使整条设备的冷却长度加长到35米。
[0041] 3、冷却方式由原来的管材全线浸泡到现有的一五段浸泡冷却，管材在二三四节冷 却箱中进行自然冷却或者热蒸汽恒温，降低冷却速度，提高管材的结晶度；
[0042] 4、所述的红外热处理设备为由20支红外灯管组成的加热设备，该设备放置于第 一节真空定径冷却之后，进入第二段冷却之前。
[0043] 下面通过具体实施例对本发明的生产方法及效果予以详细说明。以下实施例对 D32以下的冷热水管及不同牌号的PPR原材料可用。所有实施例都在进口 PPR管材设备生 产线实施，管材设备的螺杆长径比为30 :1。实施管材生产规格为S3. 2PPR的冷热水管。
[0044] 实施例1 :管材规格：D20*2. 8将PPR原料（大庆炼化公司生产，牌号PA14D)通过 真空吸料上料系统进行上料，将管材在双螺杆内晶型熔融塑化后挤出，所述的机筒温度、模 头温度与普通PPR生产技术相比，温度提高10-15度。机筒温度分别为：一段180°C，二段 180°C，三段190°C，四段190°C，所述的模头温度分别为1-5段：190°C，6-8段200°C。随后将 管材以15m/min的生产速度通过第一冷却水箱6进行真空定径冷却，该第一冷却水箱6长 度为2米，第一冷却水箱6中的水采用冷冻水，水温为15-23°C。再将红外加热装置9开启， 按功率大小进行调节加热量，功率调为最大值（一般为50千瓦）的60-85%，整个红外加 热段长度为1. 2米。然后将管材通入到第一、二、三节冷却箱71、72、73,关闭冷却水进行自 然冷却或者向冷却箱7中通入60-80°C的恒温热气流。所述的第一、二、三节冷却箱71、72、 73长度共为20米。最后将管材通过第二冷却水箱8,第二冷却水箱8中的水温为20-