用於超高分子量聚乙烯的一模多出擠出管材模頭的製作方法
2023-05-30 03:22:41 3
專利名稱：用於超高分子量聚乙烯的一模多出擠出管材模頭的製作方法
技術領域：
本發明涉及超高分子量聚乙烯管材擠出成型技術，尤其是用於超高分子量聚乙烯 的一模多出管材模頭設計及應用技術。
背景技術：
超高分子量聚乙烯(UHMWPE)是一種分子量極高的熱塑性塑料，具有摩擦係數小、 磨耗低、耐化學藥品性、耐衝擊性、耐應力開裂性、抗凍性、保溫性、自潤滑性、抗結垢性、衛 生性好等突出特點。在油田、交通運輸、國防、紡織、造紙、礦業、農業、化工等領域有著廣泛 的應用，尤其在管道中的應用最為廣泛。以這種材料製作的管材具有優良的耐衝擊性、耐腐 蝕性、耐磨損性、自潤滑性、無毒性和耐低溫性，壽命是普通鋼管的5-7倍。在電廠粉煤灰輸 送、河道及海灣清淤輸沙、水泥、石灰輸送及水煤漿管道輸送等領域超高分子量聚乙烯管材 比傳統塑料和金屬管材具有明顯優勢和巨大的市場前景。超高分子量聚乙烯的一切優良特性均源於其極高的分子量，分子量越高耐磨性能 越好，但是伴之而來的是加工越困難。傳統超高分子量聚乙烯的加工採用壓制工藝和柱塞 推壓成型，速度慢、效率低，嚴重製約了超高分子量聚乙烯產業的發展。近五十年來，採用添 加各種促進流動性加工助劑及大量低分子聚乙烯的方法雖然改善了超高分子量聚乙烯物 料的加工性能，但也相應降低了超高分子量聚乙烯樹脂自身的種種優良特性。隨著加工技 術的不斷進步，柱塞推壓成型已經進化到螺杆連續擠出成型，但是採用傳統的聚乙烯管材 加工方法，很難控制與排除擠出過程中聚乙烯結晶熔化的吸熱及重結晶過程的蓄熱，導致 最終製品的分子量不超過百方。這已成為本領域長達五十年來難於解決的世界性難題。超高分子量聚乙烯的分子量是普通高密度聚乙烯的幾倍至十幾倍，熔體粘度極 高，幾乎沒有流動性，採用常規聚乙烯的熔融擠出方法加工所得製品分子量不足百萬，利用 近熔點擠出方法可以避免和減弱聚合物在擠出過程中的降解，但擠出速度仍然很慢，通常 為3-5釐米/分鐘，生產效率很低。超高分子量聚乙烯的零剪切速率很低，對剪切很敏感， 如果提高擠出速度，容易產生熔體破裂。針對這一現象，本發明提出了一模多出的管材擠出 模具結構設計並首次實現了超高分子量聚乙烯管材一模多出的產業化。
發明內容一模多出的擠出管材模頭本發明提供一種用於超高分子量聚乙烯的一模多出管材擠出模頭，包括模具接口 1,1'、流量調節閥2，2'、分支流道3，3'、單出擠出模頭接口 4、分流梭5、模芯6、定型段 7、冷卻水套8 ；模具接口 1通過篩板與擠出機頭相連；每個分支流道3，3'中設置流量調節 閥2，2'，流量調節閥2，2'用於調節分支流道的物料流量，以維持各支流道的物流均衡擠 出；分支流道3，3'通過模具接口 1，1'與主流道相連，並將物料分為多個支流道；單出擠 出模頭接口 4 一端與分支流道3'連接，另一端依次連接分流梭5、定型段7和冷卻水套8， 模芯6貫穿分流梭5、定型段7和冷卻水套8連接到模頭接口 4 ；分支流道3，3'與主流道之間呈1-3°的錐角。所述的模頭可以是一模雙出結構，兩個分支流道並排分布或雙向單出分布。所述的模頭可以是一模四出結構，四個分支流道並排分布，雙排分布或呈雙向兩 出分布。
圖1是用於超高分子量聚乙烯一模雙出擠出管材模頭示意圖。圖2是用於超高分子量聚乙烯一模單向四出擠出管材模頭示意圖。圖3是用於超高分子量聚乙烯一模雙向雙出擠出管材模頭示意圖。
具體實施方式
下面以一模雙出的模頭為例結合附圖詳細說明。1、一模雙出的模頭設計分支流道3是一模雙出的關鍵部件，其通過模具接口 1與主流道相連，分支流道3 光潔平滑，與主流道之間呈1-3°的錐角。當錐角小於1°時，機頭壓力小於8MPa，管材密度 不夠，物料間融合性能差；當錐角大於3°時，機頭壓力高於25MPa，主機負載大，影響擠出 速度的調節。流量調節閥2通過調節螺栓的垂直位移改變分支流道內的物料流量，同時調整機 頭壓力和溫度的變化，通過調節閥的作用可以維持雙出機頭管材的均衡擠出。2.壓力傳感器及溫度傳感器的反饋調節機頭部分微小的壓力變化都會影響物料熔體粘度及溫度的變化，會影響管材的均 衡擠出。平均機頭壓力升高IMPa，熔體溫度會升高5°C。通過設定機頭壓力的預警門檻值 (士 1. 5MPa)，顯示調整擠出機頭的壓力值，即可維持均衡擠出。3.冷卻水套的調節通過調整冷卻水套的進水量和流量可以實現兩側管材的均衡擠出。物料從分流梭 出來，進入模芯和定型段，通過定型段後端的水套冷卻定型。考慮到自來水在一年四季的溫 度相差很大，為了減小管材的內應力，採用模溫控制器，使常年水溫保持在一個定值。在兩 個冷卻水套的進水口分別裝有微量自來水進水調節器，以此作為調整擠出管材內壓的輔助 手段。
實施例在兩臺60mm單螺杆擠出機上分別安裝一模單出模頭和一模雙出模頭，進行φ 62mmX3. 5mm超高分子量聚乙烯管材擠出，製品的分子量不少於200萬，檢測管材的出速、 功耗及綜合性能。1) 一模單出及一模雙出超高分子量聚乙烯管材出速及能耗比較
背壓熔體溫度主機轉速總成型速功耗MPa"Crpm度 mm/min度電/米
4 2) 一模單出及一模雙出超高分子量聚乙烯管材綜合性能比較 發明效果如上表所示，隨著主機轉速的提高，管材擠出速度也在同步增加，一模雙出管材出 速比一模單出管材出速高出1. H倍，功耗卻減少了 17%，而且管材質量全部合格。
權利要求一種用於超高分子量聚乙烯的一模多出管材擠出模頭，包括模具接口(1，1′)、流量調節閥(2，2′)、分支流道(3，3′)、單出擠出模頭接口(4)、分流梭(5)、模芯(6)、定型段(7)、冷卻水套(8)；模具接口(1)通過篩板與擠出機頭相連；每個分支流道(3，3′)中設置流量調節閥(2，2′)，流量調節閥(2，2′)用於調節分支流道的物料流量，以維持各支流道的物流均衡擠出；分支流道(3，3′)通過模具接口(1，1′)與主流道相連，並將物料分為多個支流道；單出擠出模頭接口(4)一端與分支流道(3′)連接，另一端依次連接分流梭(5)、定型段(7)和冷卻水套(8)，模芯(6)貫穿分流梭(5)、定型段(7)和冷卻水套(8)連接到模頭接口(4)；其特徵在於，分支流道(3，3′)與主流道之間呈1 3°的錐角。
2.根據權利要求1所述用於超高分子量聚乙烯的一模多出管材擠出模頭，其特徵在於 所述的模頭是一模雙出結構，兩個分支流道並排分布或呈雙向單出分布。
3.根據權利要求1所述用於超高分子量聚乙烯的一模多出管材擠出模頭，其特徵在於 所述的模頭是一模四出結構，四個分支流道並排分布，雙排分布或呈雙向兩齣分布。
專利摘要一種用於超高分子量聚乙烯的一模多出管材擠出模頭，包括模具接口1，1′、流量調節閥2，2′、分支流道3，3′、單出擠出模頭接口4、分流梭5、模芯6、定型段7、冷卻水套8；模具接口1通過篩板與擠出機頭相連；每個分支流道3，3′中設置流量調節閥2，2′，流量調節閥2，2′用於調節分支流道的物料流量，以維持各支流道的物流均衡擠出；分支流道3，3′通過模具接口1，1′與主流道相連，並將物料分為多個支流道；單出擠出模頭接口4一端與分支流道3′連接，另一端依次連接分流梭5、定型段7和冷卻水套8，模芯6貫穿分流梭5、定型段7和冷卻水套8連接到模頭接口4；分支流道3，3′與主流道之間呈1-3°的錐角。
文檔編號B29K23/00GK201685439SQ20102015689
公開日2010年12月29日 申請日期2010年4月13日 優先權日2010年4月13日
發明者嚴為群, 王德禧, 謝巍, 趙德建, 陳勇, 黃學祥 申請人:張家港聯冠新材料有限公司