聚烯烴類(lèi)塑料管道生產(chǎn)質(zhì)量控制方法研究

鄭玉平

（福建恒杰塑業(yè)新材料有限公司，福建福清 350307）

聚烯烴類(lèi)塑料管道具有衛(wèi)生、環(huán)保、低耗等優(yōu)越性能，在建筑工程中得到大量應(yīng)用，為保障工程質(zhì)量，塑料管道的質(zhì)量管理極為重要。聚烯烴類(lèi)塑料管道生產(chǎn)質(zhì)量控制是質(zhì)量管理的重要部分，是指為達(dá)到質(zhì)量要求所采取的操作技術(shù)，目的在于監(jiān)視生產(chǎn)過(guò)程，發(fā)現(xiàn)并排除生產(chǎn)過(guò)程中各階段出現(xiàn)的問(wèn)題。以預(yù)防為主為原則，以保證聚烯烴類(lèi)塑料管道生產(chǎn)產(chǎn)品質(zhì)量為目的，力圖在一定經(jīng)濟(jì)成本內(nèi)保證效益最大化[1]。在傳統(tǒng)的生產(chǎn)質(zhì)量控制方法中，由于對(duì)影響聚烯烴類(lèi)塑料管道生產(chǎn)質(zhì)量控制的因素計(jì)算不足，導(dǎo)致聚烯烴類(lèi)塑料管道生產(chǎn)過(guò)程中，質(zhì)量控制不到位，進(jìn)而產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)。本文通過(guò)研究國(guó)內(nèi)外塑料管道生產(chǎn)質(zhì)量控制理論與技術(shù)，分析聚烯烴類(lèi)塑料管道生產(chǎn)過(guò)程中易出現(xiàn)影響質(zhì)量問(wèn)題的關(guān)鍵指標(biāo)。結(jié)合數(shù)理統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制，提出改進(jìn)措施，通過(guò)基于計(jì)算機(jī)技術(shù)的聚烯烴類(lèi)塑料管道生產(chǎn)質(zhì)量控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)聚烯烴類(lèi)塑料管道的生產(chǎn)質(zhì)量控制，改善聚烯烴類(lèi)塑料管道的生產(chǎn)質(zhì)量，取得良好的生產(chǎn)質(zhì)量控制效果。

1 聚烯烴類(lèi)塑料管道生產(chǎn)質(zhì)量控制指標(biāo)選取

聚烯烴類(lèi)實(shí)壁管，經(jīng)擠出成型工藝制成管道的內(nèi)外壁光滑、平整，具有優(yōu)越的抗壓抗沖擊性能[2]。在聚烯烴類(lèi)管道生產(chǎn)過(guò)程中，影響管道生產(chǎn)質(zhì)量的因素較多，本文主要從以下五個(gè)方面敘述。

1.1 原材料

通常情況下，聚烯烴類(lèi)管道生產(chǎn)所用的原材料多為PE、PPR。聚烯烴管材的用料標(biāo)準(zhǔn)不同于其他行業(yè)，生產(chǎn)材料必須由樹(shù)脂原料廠商提供的專(zhuān)門(mén)配混料進(jìn)行管材生產(chǎn)。PE 由乙烯聚合而成，其性能取決于聚合形式[3]。在不同的壓力及溫度條件下，可以形成高、中、低密度聚乙烯，在管材的制作過(guò)程中無(wú)添加劑，綠色環(huán)保、可回收性強(qiáng)。PPR 對(duì)樹(shù)脂也有極高的要求，需要較大的樹(shù)脂分子，用來(lái)提高管材的韌性；需要較寬的樹(shù)脂分子量，以雙峰狀分布為最佳，提高阻止裂紋擴(kuò)展的能力；必須由乙烯或其他α-烯烴共聚，提高抗沖擊的性能。

1.2 混配料標(biāo)準(zhǔn)及主催化劑的選用

根據(jù)GB/T 18251-2019《聚烯烴管材、管件和混配料中顏料或炭黑分散度的測(cè)定》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)及GB/T 38288-2019《塑料 聚丙烯再生改性專(zhuān)用料》塑料生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，加熱設(shè)備的溫度應(yīng)控制在150℃～210℃之間，聚丙烯再生改性塑料專(zhuān)用料顆粒大小應(yīng)均勻，異色粒、蛇皮粒、拖尾粒和雜質(zhì)合計(jì)應(yīng)不大于50 個(gè)/千克，大粒、小粒、絮狀物和帶泡粒子合計(jì)應(yīng)不大于100 個(gè)/千克[4]。催化劑是影響共聚物結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵因素，選用第四代聚丙烯催化劑，促使聚合物粒子形成均一的球狀外形，獲得共單體分布均勻的共聚物。

1.3 生產(chǎn)設(shè)備

聚烯烴類(lèi)塑料管道生產(chǎn)流程及生產(chǎn)設(shè)備為：配料-上料（上料機(jī)）-擠出成型（單螺桿擠出機(jī)）-真空定型（噴淋真空定型箱）-冷卻-牽引（履帶式牽引機(jī)）-打印標(biāo)識(shí)（色帶印字機(jī)）-定長(zhǎng)切割（切割機(jī)）-檢驗(yàn)-入庫(kù)。在塑料管道生產(chǎn)中，一旦某個(gè)設(shè)備發(fā)生故障，則產(chǎn)品合格率會(huì)大幅度下降[5]。因此，保證設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要。

1.4 工藝參數(shù)

工藝是塑料管道生產(chǎn)的技術(shù)控制方法，在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，各設(shè)備的工藝參數(shù)在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)波動(dòng)，塑料管道的質(zhì)量可控[6]。當(dāng)工藝參數(shù)超出標(biāo)準(zhǔn)范圍，則塑料管道產(chǎn)品質(zhì)量受到嚴(yán)重影響，產(chǎn)品質(zhì)量合格率產(chǎn)生大幅變化。

1.5 環(huán)境

聚烯烴類(lèi)塑料是高分子聚合物，具有隨溫度膨脹或收縮的特性，因此，需要注重控制環(huán)境溫濕度條件，避免影響聚烯烴類(lèi)塑料管道質(zhì)量。具體影響聚烯烴類(lèi)塑料管道的生產(chǎn)質(zhì)量控制指標(biāo)如圖1 所示。

圖1 聚烯烴類(lèi)塑料管道的生產(chǎn)質(zhì)量控制指標(biāo)

2 聚烯烴類(lèi)塑料管道生產(chǎn)質(zhì)量控制指標(biāo)統(tǒng)計(jì)

在聚烯烴類(lèi)管道生產(chǎn)過(guò)程中，無(wú)論生產(chǎn)條件和生產(chǎn)環(huán)境控制得多嚴(yán)格，都不可能會(huì)生產(chǎn)出相同的兩個(gè)管道產(chǎn)品，這是由質(zhì)量控制的波動(dòng)性和可變性造成的。因此，本文使用統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制，即數(shù)理統(tǒng)計(jì)技術(shù)分析管道生產(chǎn)中的各質(zhì)量指標(biāo)特征，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程中的質(zhì)量變化控制。

聚烯烴類(lèi)塑料管道加工生產(chǎn)難度較大，對(duì)原材料、混合比例、生產(chǎn)設(shè)備、工藝參數(shù)、環(huán)境的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求高。因此，采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)中t檢驗(yàn)方法實(shí)現(xiàn)對(duì)各技術(shù)指標(biāo)的檢驗(yàn)。計(jì)算過(guò)程如下列公式所示。

式中，xi為第i個(gè)聚烯烴類(lèi)塑料管道生產(chǎn)質(zhì)量控制指標(biāo)，為該質(zhì)量控制指標(biāo)的平均值，l為該指標(biāo)檢驗(yàn)總數(shù)量，s為該指標(biāo)的方差，為該指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)值。假設(shè)顯著水平為p，當(dāng)時(shí)，則該指標(biāo)滿足生產(chǎn)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。反之，則不能滿足生產(chǎn)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，需要進(jìn)行質(zhì)量調(diào)整控制。

由此，經(jīng)過(guò)計(jì)算各生產(chǎn)質(zhì)量控制指標(biāo)的t值，可判定所有指標(biāo)是否在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。任一指標(biāo)超出范圍時(shí)，可以直接調(diào)整材料、設(shè)備、工藝、操作者、環(huán)境等各方面生產(chǎn)條件，采取相應(yīng)的措施，改進(jìn)生產(chǎn)條件。部分聚烯烴類(lèi)塑料管道生產(chǎn)質(zhì)量不合格的原因及改進(jìn)措施如表1 所示。

表1 部分產(chǎn)品質(zhì)量不合格的原因和改進(jìn)措施

表1 中列出部分聚烯烴類(lèi)塑料管道產(chǎn)品不合格現(xiàn)象對(duì)應(yīng)的不合格原因。通過(guò)數(shù)理統(tǒng)計(jì)法計(jì)算各指標(biāo)對(duì)產(chǎn)品不合格產(chǎn)生的影響，進(jìn)而判斷生產(chǎn)質(zhì)量不合格的原因，實(shí)現(xiàn)聚烯烴類(lèi)塑料管道生產(chǎn)質(zhì)量控制。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

為驗(yàn)證本文研究的聚烯烴類(lèi)塑料管道生產(chǎn)質(zhì)量控制方法的性能，與傳統(tǒng)方法1 的基于模糊學(xué)生產(chǎn)質(zhì)量控制方法和傳統(tǒng)方法2的基于運(yùn)籌學(xué)生產(chǎn)質(zhì)量控制方法進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)。通過(guò)在Matlab仿真平臺(tái)上進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，設(shè)置10 組實(shí)驗(yàn)，每組預(yù)計(jì)生產(chǎn)聚烯烴類(lèi)塑料管道數(shù)量為[1000,10000]之間隨機(jī)值，得出應(yīng)用不同方法下聚烯烴類(lèi)塑料管道產(chǎn)品合格率。結(jié)果如表2 所示。

在不同生產(chǎn)數(shù)量下，傳統(tǒng)方法1 和傳統(tǒng)方法2 的聚烯烴類(lèi)管道產(chǎn)品合格率均較低，且呈現(xiàn)出無(wú)規(guī)律的波動(dòng)性。其中，傳統(tǒng)方法1 的產(chǎn)品合格率平均為86.3%，傳統(tǒng)方法2 的產(chǎn)品合格率平均為86.1%，而本文方法的產(chǎn)品合格率平均為94.8%。由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，本文方法對(duì)聚烯烴類(lèi)塑料管道生產(chǎn)質(zhì)量控制相比較于傳統(tǒng)方法，產(chǎn)品合格率明顯提高。這是因?yàn)楸疚姆椒ㄍㄟ^(guò)分類(lèi)各影響生產(chǎn)質(zhì)量指標(biāo)，并對(duì)不同指標(biāo)進(jìn)行數(shù)理統(tǒng)計(jì)，融合各指標(biāo)特征，提高了影響生產(chǎn)質(zhì)量指標(biāo)的控制精確度，實(shí)現(xiàn)了聚烯烴類(lèi)塑料管道高標(biāo)準(zhǔn)的生產(chǎn)質(zhì)量控制。

表2 不同方法下產(chǎn)品合格率對(duì)比（%）

4 結(jié)束語(yǔ)

應(yīng)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)技術(shù)，對(duì)聚烯烴類(lèi)塑料管道生產(chǎn)過(guò)程中影響產(chǎn)品質(zhì)量的因素進(jìn)行計(jì)算，實(shí)現(xiàn)對(duì)聚烯烴類(lèi)塑料管道整體生產(chǎn)過(guò)程的質(zhì)量控制。通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了本文研究的聚烯烴類(lèi)塑料管道生產(chǎn)質(zhì)量控制方法，在提高產(chǎn)品合格率上具有優(yōu)越性。但本文研究未驗(yàn)證聚烯烴類(lèi)塑料管道生產(chǎn)的整體經(jīng)濟(jì)成本情況，在未來(lái)的研究中，還將進(jìn)一步考慮如何使聚烯烴類(lèi)塑料管道生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)成本最小化。