聚烯烃类塑料管道生产质量控制方法研究

郑玉平

（福建恒杰塑业新材料有限公司，福建福清 350307）

聚烯烃类塑料管道具有卫生、环保、低耗等优越性能，在建筑工程中得到大量应用，为保障工程质量，塑料管道的质量管理极为重要。聚烯烃类塑料管道生产质量控制是质量管理的重要部分，是指为达到质量要求所采取的操作技术，目的在于监视生产过程，发现并排除生产过程中各阶段出现的问题。以预防为主为原则，以保证聚烯烃类塑料管道生产产品质量为目的，力图在一定经济成本内保证效益最大化[1]。在传统的生产质量控制方法中，由于对影响聚烯烃类塑料管道生产质量控制的因素计算不足，导致聚烯烃类塑料管道生产过程中，质量控制不到位，进而产品质量达不到标准。本文通过研究国内外塑料管道生产质量控制理论与技术，分析聚烯烃类塑料管道生产过程中易出现影响质量问题的关键指标。结合数理统计过程控制，提出改进措施，通过基于计算机技术的聚烯烃类塑料管道生产质量控制系统，实现聚烯烃类塑料管道的生产质量控制，改善聚烯烃类塑料管道的生产质量，取得良好的生产质量控制效果。

1 聚烯烃类塑料管道生产质量控制指标选取

聚烯烃类实壁管，经挤出成型工艺制成管道的内外壁光滑、平整，具有优越的抗压抗冲击性能[2]。在聚烯烃类管道生产过程中，影响管道生产质量的因素较多，本文主要从以下五个方面叙述。

1.1 原材料

通常情况下，聚烯烃类管道生产所用的原材料多为PE、PPR。聚烯烃管材的用料标准不同于其他行业，生产材料必须由树脂原料厂商提供的专门配混料进行管材生产。PE 由乙烯聚合而成，其性能取决于聚合形式[3]。在不同的压力及温度条件下，可以形成高、中、低密度聚乙烯，在管材的制作过程中无添加剂，绿色环保、可回收性强。PPR 对树脂也有极高的要求，需要较大的树脂分子，用来提高管材的韧性；需要较宽的树脂分子量，以双峰状分布为最佳，提高阻止裂纹扩展的能力；必须由乙烯或其他α-烯烃共聚，提高抗冲击的性能。

1.2 混配料标准及主催化剂的选用

根据GB/T 18251-2019《聚烯烃管材、管件和混配料中颜料或炭黑分散度的测定》国家标准及GB/T 38288-2019《塑料 聚丙烯再生改性专用料》塑料生产标准规范，加热设备的温度应控制在150℃～210℃之间，聚丙烯再生改性塑料专用料颗粒大小应均匀，异色粒、蛇皮粒、拖尾粒和杂质合计应不大于50 个/千克，大粒、小粒、絮状物和带泡粒子合计应不大于100 个/千克[4]。催化剂是影响共聚物结构的关键因素，选用第四代聚丙烯催化剂，促使聚合物粒子形成均一的球状外形，获得共单体分布均匀的共聚物。

1.3 生产设备

聚烯烃类塑料管道生产流程及生产设备为：配料-上料（上料机）-挤出成型（单螺杆挤出机）-真空定型（喷淋真空定型箱）-冷却-牵引（履带式牵引机）-打印标识（色带印字机）-定长切割（切割机）-检验-入库。在塑料管道生产中，一旦某个设备发生故障，则产品合格率会大幅度下降[5]。因此，保证设备稳定运行至关重要。

1.4 工艺参数

工艺是塑料管道生产的技术控制方法，在实际生产过程中，各设备的工艺参数在标准范围内波动，塑料管道的质量可控[6]。当工艺参数超出标准范围，则塑料管道产品质量受到严重影响，产品质量合格率产生大幅变化。

1.5 环境

聚烯烃类塑料是高分子聚合物，具有随温度膨胀或收缩的特性，因此，需要注重控制环境温湿度条件，避免影响聚烯烃类塑料管道质量。具体影响聚烯烃类塑料管道的生产质量控制指标如图1 所示。

图1 聚烯烃类塑料管道的生产质量控制指标

2 聚烯烃类塑料管道生产质量控制指标统计

在聚烯烃类管道生产过程中，无论生产条件和生产环境控制得多严格，都不可能会生产出相同的两个管道产品，这是由质量控制的波动性和可变性造成的。因此，本文使用统计过程控制，即数理统计技术分析管道生产中的各质量指标特征，进而实现生产过程中的质量变化控制。

聚烯烃类塑料管道加工生产难度较大，对原材料、混合比例、生产设备、工艺参数、环境的技术标准要求高。因此，采用数理统计中t检验方法实现对各技术指标的检验。计算过程如下列公式所示。

式中，xi为第i个聚烯烃类塑料管道生产质量控制指标，为该质量控制指标的平均值，l为该指标检验总数量，s为该指标的方差，为该指标的标准值。假设显著水平为p，当时，则该指标满足生产质量标准。反之，则不能满足生产质量标准，需要进行质量调整控制。

由此，经过计算各生产质量控制指标的t值，可判定所有指标是否在标准范围内。任一指标超出范围时，可以直接调整材料、设备、工艺、操作者、环境等各方面生产条件，采取相应的措施，改进生产条件。部分聚烯烃类塑料管道生产质量不合格的原因及改进措施如表1 所示。

表1 部分产品质量不合格的原因和改进措施

表1 中列出部分聚烯烃类塑料管道产品不合格现象对应的不合格原因。通过数理统计法计算各指标对产品不合格产生的影响，进而判断生产质量不合格的原因，实现聚烯烃类塑料管道生产质量控制。

3 实验结果与分析

为验证本文研究的聚烯烃类塑料管道生产质量控制方法的性能，与传统方法1 的基于模糊学生产质量控制方法和传统方法2的基于运筹学生产质量控制方法进行对比实验。通过在Matlab仿真平台上进行模拟实验，设置10 组实验，每组预计生产聚烯烃类塑料管道数量为[1000,10000]之间随机值，得出应用不同方法下聚烯烃类塑料管道产品合格率。结果如表2 所示。

在不同生产数量下，传统方法1 和传统方法2 的聚烯烃类管道产品合格率均较低，且呈现出无规律的波动性。其中，传统方法1 的产品合格率平均为86.3%，传统方法2 的产品合格率平均为86.1%，而本文方法的产品合格率平均为94.8%。由实验结果可以看出，本文方法对聚烯烃类塑料管道生产质量控制相比较于传统方法，产品合格率明显提高。这是因为本文方法通过分类各影响生产质量指标，并对不同指标进行数理统计，融合各指标特征，提高了影响生产质量指标的控制精确度，实现了聚烯烃类塑料管道高标准的生产质量控制。

表2 不同方法下产品合格率对比（%）

4 结束语

应用数理统计技术，对聚烯烃类塑料管道生产过程中影响产品质量的因素进行计算，实现对聚烯烃类塑料管道整体生产过程的质量控制。通过实验验证了本文研究的聚烯烃类塑料管道生产质量控制方法，在提高产品合格率上具有优越性。但本文研究未验证聚烯烃类塑料管道生产的整体经济成本情况，在未来的研究中，还将进一步考虑如何使聚烯烃类塑料管道生产的经济成本最小化。