聚丙烯管(PP-R管)生产工艺

聚丙烯管（PP－R管）生产工艺

摘要：三型聚丙烯管具有节能，耐腐蚀，不结垢、卫生，无毒，耐热、耐压，使用寿命长，质轻高强，流体阻力小等优点，是替代镀锌钢管的新一代产品。介绍PP－R管的特点，原料生产工艺，国内现状、施工方法、项目投资估算及市场前景分析。

1前言

80年代以前，我国的住宅及公共建筑的上水管基本上是镀锌钢管，由于受材质自身的局限，镀锌钢管存在使用寿命短、易造成水质二次污染等缺点。为了保障人们日常饮用水的质量，我国部分地区，如上海、浙江、河北、江苏等省市已先后提出淘汰镀锌钢管，用高质量的塑料管代替。目前，在我国已相继开发了PVC管、PE管、铝塑复合管、玻璃钢管、钢塑复合管和PP－R管等一批塑料管材，并取得了一定的市场占有率。

PP－R管是欧洲90年代开发的，以新型无规聚丙烯为原料，经挤出成型制作的塑料管材。由于其优越的性能，正日益受到人们的青睐。

2PP－R管的主要性能

聚丙烯管分为均聚聚丙烯（PP－H）、嵌段共聚聚丙烯（PP－B）和无规聚丙烯（PP－R）3种。PP－H、PP－B、PP－R管材的刚度依次递减，而抗冲击强度则依次增加。给水用聚丙烯管是用特殊的PP－R制成。PP－R 管作为一种新型的管材，具有以下性能特点：

2．1节能

PP－R管的生产能耗仅为钢管的20％，并且其导热系数低［0．2W／（m.K）］，也仅为钢管的1／200，应用于热水系统将大大减少热量损失。2．2耐腐蚀、不结垢、卫生、无毒

使用PP－R管可免去使用镀锌钢管所造成的内壁结垢、生锈而引起的水质“二次污染”。由于PP－R组份单纯，基本成份为碳和氢，符合食品卫生规定，无毒，更适合于饮用水输送。

2．3耐热、耐压、使用寿命长

PP－R管的长期使用温度达95℃，短期使用温度可达120℃。在使用温度为70℃，工作压力为1．2MPa条件下，长期连续使用，寿命可达50年以上。

2．4轻质高强、流体阻力小

PP－R管密度仅为金属管的1／8，耐压力试验强度高达5MPa，且韧性好、耐冲击。由于内壁光滑、不生锈、不结垢，流体阻力小。

PP－R管的主要技术指标如下：密度．9g／cm3弹性模量（20℃）800MPa 热膨胀系数1．8×10－4／K导热系数0．2W／（m.K）

纵向收缩率2％

冲击试验破损率≤10％

液压试验

短期1h，环应力16MPa无渗漏

长期95℃，1000h，环应力3．5MPa无渗漏

表1为几种材质管材性能比较。

表1 各种材质管材性能比较

3 PP－R管的生产原料及生产工艺

3．1 原料及性能

PP－R管对原料的要求较高，国外原料厂商常有多种颜色的PP－R 供管材厂选择。如北欧化工公司（Borealis）和奥地利PCD公司生产的PP－R原料有米色、淡蓝、深蓝、奶白等多种颜色。在德国和意大利，管材生产厂选用不同的颜色来作为标识，以区别管材的用途。如蓝色用于冷水管，米色、灰色用于热水管，棕红色用于地板采暖管等。

原料性能指标见表2。

表2 PP－R原料的主要性能指标

3．2 生产工艺

PP－R管的生产工艺为挤出成型工艺，首先加料斗内的PP－R原料靠自重进入挤出机，在挤出机料筒内经加热挤压混合，充分塑化后从挤出机口模挤出，进入定型台，定型后的管材经牵引机，通过定长测定，由切割机切断，管材经检验合格后入库。相应的管件采用注射成型方法生产。

管材生产工艺流程：

PP－R原料→真空吸送上料→料斗贮存→进料→挤压成型→冷却定型→牵引→切割→检验→入库

管件生产工艺流程：

PP－R原料→输送上料→料斗贮存→进料→加热熔融→挤压注塑→冷却定型→开模→检验→入库

3．3 生产工艺参数

管材挤出参数：

（1）螺杆转速70-90r／min（高速线）

（2）机筒温度分布（实际测量温度以此为准）

1～2区180～190℃

3～4区200～210℃

模具温度200℃

牵引速度2～20m／min

管件注射参数：

（1）机筒温度分布

机筒后部160～170℃

机筒中部200～220℃

机筒前部180～200℃

（2）喷嘴170～190℃

（3）模具40～80℃

PP－R管生产过程中产生的残次品，经破碎后可再次加以利用，这就提高了原料的利用率，并可降低生产成本，提高经济效益。

目前，用国产设备也能生产PP－R管，但存在以下缺点，由于PP－R管生产过程中对管壁控制要求较高，国产设备厚度控制达不到引进设备的水平，挤出机的产量也较低，产品的外管质量逊色一些。

5 PP－R管的施工及应用

传统的镀锌钢管采用受压连接，PVC管和PE管以承插粘接方式连

接，铝塑复合管和PEX管采用铜质管件以受压连接(小口径PEX管也可以

采用热熔连接)。而PP－R管系统则采用同样材质的管件，其价格低于铜

质管件，管件与管材线膨胀系数一致，安装时将热熔机加热熔化后插接，

操作简单方便，质量可靠，一般连接1个节点只需几秒钟。

由于PP－R管的优越性能，因此，可广泛应用于饮用水系统、纯净

水系统、冷热水系统，石油、化工中的液体输送，食品工业中的牛奶、

饮料、果酱、酒类等输送及相关工业领域。

在热水输送领域，PP－R管已经可以和PEX管相媲美，而其加工要

比PEX管容易，PP－R管可做得的口径更大，达110mm的管子，比PEX

管和铝塑复合管要优越。

PEX管内层的交联聚乙烯含有交联剂（硅烷或过氧化物），而PP－R

管则符合食品卫生规定。目前，国内PP－R管主要用于纯净水和热水系

统，如上海市的纯净水系统就使用了相当数量的PP－R管。

单螺杆挤出机生产PPR工艺

一.工作原理

挤出机螺杆在电机的带动下，通过减速箱传动，顺时针（从机头位置看）旋转时，从料斗垂直下来的物料将顺着螺杆的螺槽向前移动，

在其向前移动的过程中，受到机筒外部加热圈的加热而使物料熔融，

一般经过加料段，熔融段和均化段后，物料得以充分塑化而形成易成

型的熔融流体，再经过挤出模具后形成需要的规格尺寸，经过定径套

真空定型、喷淋冷却、进入牵引机牵引，并按工艺规定的制品长度进

行切割，再由存料台翻卸存料。

二．结构概述

PPR生产用单螺杆挤出机，主要有螺杆、机筒、加热冷却部分、冷却水套、传动系统、机头体、过滤板、机架、料斗、电气

控制柜等部件组成。

（1）螺杆：是直接加工塑料，使塑料塑化的主要零件，一般为右旋螺纹，根据所要生产的塑料原料把它制成特有的结构形式，当它顺时针旋转时，使塑料向前移动、搅拌及压缩，从而达到塑料充分均化的要求。螺杆一般由优质氮化钢38CrMoALA制成，经氮化处理后达到很高的硬度和很强的耐腐蚀能力，因而螺杆具有很高的耐磨、抗蚀的特点。

（2）机筒：是容纳塑料及螺杆的零件，一般它与螺杆之间有很小的间隙，当螺杆旋转时。塑料与螺杆、机筒接触摩擦使塑料挤压、粉碎。机筒一般由优质氮化钢38CrMoALA制成，表面经氮化处理后达到很高的硬度和很强的耐腐蚀能力，因而与螺杆一样具有很高的耐磨、抗蚀的特点。

（3）加热冷却部分：为使塑料塑化良好，需保持一定温度，机筒加热分四段分