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PP-R塑铝稳态管材生产设备及工艺技术概述
武汉金牛经济发展有限公司 李顺新 郭兵 涂向群 罗贤想

摘 要：本文通过对PP-R塑铝稳态管材生产设备及工艺流程的介绍，阐明在满足关键工艺控制点要求的情况下进行工艺改进，实现生产设备国产化。
关键词：PP-R塑铝稳态管材；生产工艺；国产化设备；推广应用

一、PP-R塑铝稳态管的发展及前景分析：
1、PP-R塑铝稳态管状况
国际一九九五年，PP-R管在欧洲市场销售量为1.8万吨，而到一九九九年，PP-R管在欧洲销售量巳达6.2万吨，每年销量以平均60%的速度递增。值得注意的是，一九九四年，德国市场上90%的PP-R管为全塑PP-R管，而到一九九九年，德国市场上65%的PP-R管均为PP-R塑铝稳态管（包铝管），它代表了国际市场PP-R管发展轨迹：PP-R管应用量增加极其迅猛，最初由全塑PP-R管为主，后转向以PP-R铝塑复合管为主，这种现象是否是国内PP-R管的发展趋势呢？PP-R铝塑复合管在国际上的拓展迅猛的成因是什么呢？
据分析PP-R铝塑复合管在国际上的拓展迅猛的成因可从两个方面阐述：
（1）技术因素
PP-R塑铝稳态管的技术特点突出表现在：
①膨胀系数小，刚性增强，明装完全不变形；
②不渗氧、卫生性；
③抗紫外线能力强；
④热熔连接，密封性好；
⑤耐压性能好。
（2）成本因素：
PP-R铝塑复合管比全塑PP-R管成本高多少呢？
制作成本上升12%，一种可以接受的价格上升幅度。在欧洲，PP-R铝塑复合管的售价比全塑PP-R管高70%-100%，这是由价格斜率所自然形成的价格比。
技术优化，获利增大，保证了国际上PP-R塑铝稳态管流行的必然性。
2、国内PP-R塑铝稳态管状况
PP-R管作为新型化学建材有许多优点，应用十分广泛，但也存在缺点：①线形膨胀系数大，容易热胀冷缩，明装易变形，影响美观；②抗紫外线能力差，在阳光照射下易降解老化，户外明装会降低使用寿命；③抗高温蠕变性较弱，设计温度不高于80℃，常年使用温度不高于70℃，限制了PP-R管的应用范围。德国是PP-R管的发源地，其技术研究处于世界领先水平，目前有两种复合技术来解决PP-R管的这些缺点：①采用玻纤技术进行材料复合，但技术不成熟，管材抗冲击性能差，弱于PP-R管，实用性不大；②采用PP-R管和铝直接粘合构成五层塑铝复合管，兼具金属管道和塑料管道的优点，实用性强，技术成熟。
金牛公司与德国洁水公司、德国HSM公司进行了技术交流，引进PP-R塑铝复合技术，成为国内首家采用稳态复合技术生产塑铝稳态管的企业。金牛PP-R塑铝稳态管内管参照ISO15874标准生产，通过高温复合技术将PP-R与合金铝有机结合，组成PP-R塑铝稳态管，其具有膨胀系数小，明装不变形、不渗氧、抗紫外线辐射等特点。该产品通过专用工具剥去塑铝复合层后，使管材管件实现同质热熔连接，防渗漏性能可靠，并且在高温状态下能保持良好的状态，使用寿命完全可达50年以上，在实际应用中显示出独有的优势。
金牛公司通过对德国生产技术和生产工艺的消化改进，研制成塑铝稳态管专用成型设备，所生产出来的产品完全达到德国产品的质量水平，产品已通过了国家化学建材测试中心的检测。

二、金牛PP-R塑铝稳态管生产线的技术特点：
1、采用高效单螺杆挤出机，确保挤出高质、高效；篮式复合机头不受物料粘度变化的影响，模头压力低，在高挤出量下仍保持低熔体温度；采用多级真空定径及优化喷淋设计，确保管材快速均匀冷却；低噪声，强力吸屑切割系统；
2、自动控制系统直接采用微电脑控制，系统直观方便，采用人机对话，方便实现其工艺条件控制和调节。外覆挤出与牵引实现同步调速，保证生产工艺的稳定与生产质量。整个系统充分融入了最新、最优的系统设计理念；
3、PP-R塑铝包覆设备是本条生产线最有特色的部分，它将机械滚压成型技术、气动控制技术和精确动态控温技术充分结合在一起，包覆铝设备可开可停，同一条生产线一线两用，既可生产PP-R铝塑管，也可生产全塑PP-R管，最低的经济投入带来最大的市场产出；
4、包覆铝设备实现了全过程自动化控制，无级调温，高精密的加热粘接机电系统保证了粘接强度，成型系统出无需调节即可生产多规格管材，操作十分简便。
附：PP-R铝塑管生产线的生产设备配置：
1.TFE1-60-30B单螺杆挤出机
2台
2.TFE1-30-25单螺杆挤出机
2台
（注：1台用于色标线挤出机，1台用于涂胶）

3.TFG共挤机头
1台
4.TFV63真空定径箱（不锈钢制作）
1台
5.SC63喷淋冷却箱（不锈钢制作）
2台
6.风筒式吹干设置
1套
7.铝盘放卷架（双工位）
1台
8.铝包覆成型机
1台
9.铝表面加热装置
1套
10.涂胶膜头
1套
11.外管模头
1套
12.涂胶抽空装置
1台
13.TFE1-63牵引装置
1套
14.TFE1-63切割装置
1套
15.翻转架
1台
16.切口磨光装置
1套
17.西门子PLC控制系统
1套

三、PP-R塑铝稳态管生产工艺：
1、PP-R塑铝稳态管材挤出生产工艺流程图：

2、控制要点
2.1 主机加工温度
主机加工温度与原料的材质、熔融指数MFR和所加工管材的内管管径大小直接相关。从加料端至挤出机筒温度控制在160℃～220℃范围内，机头温度在190℃～220℃，熔体温度控制在220±10℃。
2.2 螺杆转速
螺杆转速取决于挤出机的螺杆直径大小以及所加工管材的规格，一般控制在30～100转/分以内。
2.3 真空定径（工艺控制点）
真空压力一般取决于所加工的内管管材规格大小及设备的真空箱大小。PP-R管胚从模头挤出，经由定径套进入真空箱，管材的外径、壁厚、表面质量初步定型。真空箱的真空度一般控制在0.01～0.07Mpa范围内。
2.4 冷却
PP-R管胚从熔融状态转为固体，需要释放出大量的热，因此冷却效果的好坏直接关系到生产效率的高低、产品质量的稳定性。挤管机组采用双水箱沉浸式冷却或三级梯度水箱喷淋式冷却，水箱温度一般保持在15～35℃左右。
2.5 外涂胶:（控制点）
采用挤出涂胶法在复合好铝的基管外涂一层粘胶（PP热熔胶或高温PE热熔胶），外涂挤出机温度的高低应进行精确控制，以控制上胶的粘度和均匀性。
2.6 外挤出包覆:（控制点）
在牵引机的作用下，外涂胶完成的管材通过挤出设备（外覆模头）在管外层再包覆一层塑料（PP-R或PE），挤出机外包覆温度应得以精确控制，确保产品的外观质量。

3 故障处理
3.1 外覆粘接不牢，外胶没包好
解决方法：
a 要使管材表面均有胶，吸胶真空要好；
b 提高铝带温度，开启扁平加热枪；
3.2 铝管表面起棱（凸起）
（1）没有粘牢
解决方法：
a首先看凸起部位发生在哪一道成型轮上，然后对应在哪道成型轮后看铝管包覆情况，拨开铝与管胚看经过成型轮后的粘接情况，如发现管胚与铝带之间有挤出的熔料，则说明温度过高，适当减小加热此处风枪的温度，如发现此处没有粘接好，则应增加此处温度或者提高此处压力，调节压轮螺杆，从侧面看轮与铝管的间隙；
b铝带的复胶质量有问题，如胶膜折痕、胶与铝箔间有气泡、胶膜成块、部分无胶、局部剥离强度不够。
（2）成型轮位置不对
如下图：

成型轮
3.3 铝管表面划伤：
（1）外覆表面暗伤条纹
解决方法：
a 外覆口模有杂质，应予以清理口模；
b 因铝带与内管未粘牢，涂胶残留在外覆口模，应清理外覆口模；
c 调节外覆挤出量。
（2）外覆表面明伤
解决方法：
a 水箱托轮有异物毛刺；
b 密封水箱的硅胶皮或冷却水布里有异物杂质。

四、综述：
随着我国经济迅速发展及城市建设需求，特别是环保及“绿色”工程质量标准实施，PP-R塑铝稳态管以其优秀的物理性能及化学性能正迅速占领化学建材管材市场，国外PP-R塑铝稳态管的研究和生产已有多年的成熟经验和体系，国内则于近年来才开始兴起，在其生产工艺、质量控制、工程应用等方面有许多问题有待提高和完善。因此，大力进行这方面的研究和开发意义重大。