單螺杆超高分子量聚乙烯管材二次定型擠出工藝的製作方法

2023-06-25 22:26:51 1

本發明涉及一種管材生產加工技術領域，具體涉及一種單螺杆超高分子量聚乙烯管材二次定型擠出工藝。

背景技術：

目前，超高分子量聚乙烯(uhmw-pe)管材的擠出工藝主要有兩種：一種是採用頂出法，管坯靠螺杆硬頂擠出，離開模口自然冷卻定型，存在生產效率低下的問題，24小時內只能生產50米左右，且管材橢圓，尺寸不標準；一種是採用熔融法，管材離開口模經真空箱定徑、牽引，效率高，管材尺寸比較標準，但管材原料需要改性，降低分子量，管材內外壁不光滑，密實度較差，耐磨性降低，因存在上述問題，並沒有得到大規模的推廣和應用。

技術實現要素：

針對現有技術的不足，本發明的目的是提供一種單螺杆超高分子量聚乙烯管材二次定型擠出工藝，既能夠保證管材的力學性能，又能夠提高生產效率。

本發明所述的單螺杆超高分子量聚乙烯管材二次定型擠出工藝，包括以下步驟：

(1)混料：

將超高分子量聚乙烯、聚乙烯蠟、石墨、硬脂酸鈣和硬脂酸加入到高速混合機中攪拌，升溫到80-100℃，然後放入低速混料機，降溫至40℃以下，攪混後得到混合物料；

(2)擠出機擠出：

將混合物料加入到單螺杆擠出機中，經壓縮、熔融和均化，在外加熱和螺杆剪切作用下，由固體逐步變化為高粘彈性體，並連續經機頭擠出；

(3)模具一次定型：

將高粘彈性體送入管材模具，同時在管材模具口模處增加一次水冷定型；

(4)二次緩冷定型：

將經一次水冷定型後的管材送入真空定徑箱進行二次緩冷定型，成型後的管材經牽引、定尺、切割後，得到產品。

其中，優選地技術方案如下：

步驟(1)中的原料重量份數配比如下：超高分子量聚乙烯100份，聚乙烯蠟2-3份，石墨1-2份，硬脂酸鈣0.3-0.5份，硬脂酸0.3-0.5份；其中，所述超高分子量聚乙烯的分子量為200-300萬，聚乙烯蠟的分子量為2000-3000。

本發明的擠出工藝採用單螺杆擠出機擠出、牽引機牽引，即「前拉後推」模式生產，生產效率較高，擠出速度是傳統方式的5倍以上。

綜上所述，本發明具有以下優點：

(1)原料配方在保證不降低分子量的前提下，同時也增加了流動性，且管材品質遠超現有生產工藝得到的產品；

(2)經兩次定型工藝得到的管材不僅內外壁光滑，尺寸穩定，且力學性能和耐磨性均得到了提高，尤其是管材的擠出速度比頂出法提高了5倍以上，生產效率得到大幅提高，人工、電費成本得到降低。

具體實施方式

下面結合實施例對本發明做進一步說明。

實施例1

單螺杆超高分子量聚乙烯管材二次定型擠出工藝，包括以下步驟：

(1)混料：

將100份超高分子量聚乙烯、2份聚乙烯蠟、1份石墨、0.3份硬脂酸鈣和0.3份硬脂酸加入到高速混合機中攪拌，升溫到80-100℃，然後放入低速混料機，降溫至40℃以下，攪混後得到混合物料；

(2)擠出機擠出：

將混合物料加入到單螺杆擠出機中，經壓縮、熔融和均化，在外加熱和螺杆剪切作用下，由固體逐步變化為高粘彈性體，並連續經機頭擠出；其中，擠出機溫度設置如下：一區80℃，二區180℃，三區230℃，四區240℃，五區230℃；模具一區230℃，模具二區240℃，模具三區220℃，模具四區190℃，模具五區80℃-90℃；

(3)模具一次定型：

將高粘彈性體送入管材模具，同時在管材模具口模處增加一次水冷定型；

(4)二次緩冷定型：

將經一次水冷定型後的管材送入真空定徑箱進行二次緩冷定型，成型後的管材經牽引、定尺、切割後，得到產品。

經檢測，本實施例得到的管材的拉伸屈服強度≥22mpa，管材承壓強度≥2mpa(管材額定壓力)。

實施例2

單螺杆超高分子量聚乙烯管材二次定型擠出工藝，包括以下步驟：

(1)混料：

將100份超高分子量聚乙烯、2.5份聚乙烯蠟、1.5份石墨、0.4份硬脂酸鈣和0.4份硬脂酸加入到高速混合機中攪拌，升溫到80-100℃，然後放入低速混料機，降溫至40℃以下，攪混後得到混合物料；

(2)擠出機擠出：

將混合物料加入到單螺杆擠出機中，經壓縮、熔融和均化，在外加熱和螺杆剪切作用下，由固體逐步變化為高粘彈性體，並連續經機頭擠出；其中，擠出機溫度設置如下：一區80℃，二區180℃，三區230℃，四區230℃，五區220℃；模具一區220℃，模具二區230℃，模具三區220℃，模具四區170℃，模具五區80℃-90℃；

(3)模具一次定型：

將高粘彈性體送入管材模具，同時在管材模具口模處增加一次水冷定型；

(4)二次緩冷定型：

將經一次水冷定型後的管材送入真空定徑箱進行二次緩冷定型，成型後的管材經牽引、定尺、切割後，得到產品。

經檢測，本實施例得到的管材的拉伸屈服強度≥24mpa，管材承壓強度≥2.5mpa(管材額定壓力)。

實施例3

單螺杆超高分子量聚乙烯管材二次定型擠出工藝，包括以下步驟：

(1)混料：

將100份超高分子量聚乙烯、3份聚乙烯蠟、2份石墨、0.5份硬脂酸鈣和0.5份硬脂酸加入到高速混合機中攪拌，升溫到80-100℃，然後放入低速混料機，降溫至40℃以下，攪混後得到混合物料；

(2)擠出機擠出：

將混合物料加入到單螺杆擠出機中，經壓縮、熔融和均化，在外加熱和螺杆剪切作用下，由固體逐步變化為高粘彈性體，並連續經機頭擠出；其中，擠出機溫度設置如下：一區80℃，二區180℃，三區230℃，四區220℃，五區220℃；模具一區220℃，模具二區230℃，模具三區210℃，模具四區160℃，模具五區80℃-90℃；

(3)模具一次定型：

將高粘彈性體送入管材模具，同時在管材模具口模處增加一次水冷定型；

(4)二次緩冷定型：

將經一次水冷定型後的管材送入真空定徑箱進行二次緩冷定型，成型後的管材經牽引、定尺、切割後，得到產品。

經檢測，本實施例得到的管材的拉伸屈服強度≥26mpa，管材承壓強度≥2.5mpa(管材額定壓力)。