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超高分子量聚乙烯管材設(shè)備現(xiàn)狀及新設(shè)備新工藝
- 點(diǎn)擊次數(shù)：929 發(fā)布時(shí)間：2010-12-20
國(guó)內(nèi)超高分子量聚乙烯
管材生產(chǎn)設(shè)備現(xiàn)狀分析及新設(shè)備新工藝
超高分子量聚乙烯（UHMWPE）是粘均分子量在150萬(wàn)以上的線形結(jié)構(gòu)聚乙烯（普通聚乙烯的相對(duì)分子質(zhì)量?jī)H為2-30萬(wàn)）。*的相對(duì)分子量，賦予了其超凡的使用性能，成為一種性能優(yōu)良的新型熱塑性工程塑料。由于其分子量*，它幾乎集中了各種塑料的優(yōu)點(diǎn)，具有普通聚乙烯和其他工程塑料所*的耐腐、耐沖擊、自潤(rùn)滑、耐腐蝕、耐低溫、衛(wèi)生無(wú)毒、不粘附、不吸水等綜合性能。在固體顆粒、粉末、漿體、氣體輸送方面，有*的*性。被稱為“令人驚異的塑料”。
近年來(lái)由于柱塞推壓、單螺桿擠出等技術(shù)的突破，使超高分子量聚乙烯管材在國(guó)內(nèi)也實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化連續(xù)生產(chǎn)。但由于超高分子量聚乙烯原料的特性決定了超高分子量聚乙烯管材加工的難度，雖然超高分子量聚乙烯管材生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)了塑料擠出機(jī)連續(xù)擠出生產(chǎn)，可它的生產(chǎn)速度僅為普通塑料管材制品生產(chǎn)速度的1℅，管材耐磨指標(biāo)也僅能達(dá)到西歐發(fā)達(dá)國(guó)家管材制品耐磨指標(biāo)的60℅左右,提高超高分子量聚乙烯管材生產(chǎn)速度和提高耐磨指標(biāo)成為業(yè)界研究的重點(diǎn)。
近幾年，由于超高分子量聚乙烯管具有耐摩擦、耐腐蝕、抗沖擊、自潤(rùn)滑、不粘附、不吸水、等優(yōu)良特性被市場(chǎng)所認(rèn)知，所以超高分子量聚乙烯管材的應(yīng)用范圍日益擴(kuò)大。
現(xiàn)在大部分工廠生產(chǎn)超高分子量聚乙烯管材生產(chǎn)工藝還是沿用前人開發(fā)的老設(shè)備、老工藝。效率低、能耗大、生產(chǎn)速度慢，且生產(chǎn)的超高分子量聚乙烯管材制品外觀質(zhì)量及內(nèi)在質(zhì)量都很差，*喪失了超高分子量聚乙烯管材應(yīng)有的內(nèi)在質(zhì)量。
為什么國(guó)內(nèi)超高分子量聚乙烯管材生產(chǎn)是這種現(xiàn)狀，那是因?yàn)?/span>超高分子量聚乙烯管材國(guó)內(nèi)發(fā)展十年來(lái)，無(wú)論是超高分子量聚乙烯管材生產(chǎn)設(shè)備還是超高分子量聚乙烯生產(chǎn)工藝，都掌握在少數(shù)人手里，并且由于技術(shù)的保密性，造成人與人之間，企業(yè)與企業(yè)之間相互保守，沒(méi)有交流，固步自封，自以為是。更是造成設(shè)備制造企業(yè)只是買了圖紙或是偷了技術(shù)來(lái)比著葫蘆畫瓢，能干就行，不知所以然，不能調(diào)試設(shè)備，或者能勉強(qiáng)調(diào)試出制品，把客戶糊弄過(guò)去就算完事；制品生產(chǎn)企業(yè)更是師傅怎么說(shuō)，就怎么干的現(xiàn)狀。這才造成了懂設(shè)備的人不懂工藝，懂工藝的人不懂設(shè)備怪現(xiàn)象，這也是國(guó)內(nèi)超高分子量聚乙烯管材制品質(zhì)量底下，設(shè)備制造魚龍混雜的局面。甚至由于市場(chǎng)缺乏相關(guān)專業(yè)技術(shù)人才，部分專業(yè)人士將管材加工工藝作為商品賣上500萬(wàn)元的天價(jià)，甚至更高。大大提高了從業(yè)門檻，限制了超高分子量聚乙烯管材這一材料制品在國(guó)內(nèi)的發(fā)展。所以，如何能將超高分子量聚乙烯管材生產(chǎn)的工藝特性與塑料管材擠出設(shè)備的優(yōu)勢(shì)充分結(jié)合，合理調(diào)整、運(yùn)用設(shè)備、工藝，提高超高分子量聚乙烯管材制品生產(chǎn)質(zhì)量、速度一直是萊蕪華亞公司研究的重點(diǎn)。
超高分子量聚乙烯原料的*性能決定了管材生產(chǎn)線速度的緩慢，主要設(shè)備就是擠出機(jī)和模具成型兩部分，所以我們著重介紹一下擠出機(jī)和模具以及模具冷卻成型部分。
新設(shè)備采用超高分子量聚乙烯管材單螺桿擠出機(jī)，螺筒螺桿材質(zhì)為38CrMoALA,螺桿螺紋形式為為雙頭、小螺距、大壓縮比、漸變式。根據(jù)管徑規(guī)格可采用以下成熟機(jī)型：
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| SJ-75 | SJ-90 | SJ-150 | SJ-200 | ||||
| 長(zhǎng)徑比 | 18:1 | 20:1 | 20:1 | 20:1 | ||||
| 溫控區(qū)段 | 3 | 3 | 5 | 6 | ||||
| 電機(jī)功率（KW） | 15 | 22 | 37 | 55 | ||||
| 中心高（mm） | 1000 | 1000 | 1220 | 1220 | ||||
| 產(chǎn)能kg/h（約） | 2.5--20 | 4--30 | 20--100 | 50-200 | ||||
| 適合管徑（mm） | 40-110 | 89-225 | 200-630 | 560-1000 |
超高分子量聚乙烯管材模具形式由于原料流動(dòng)緩慢的特性采用分流梭式模具。
管材成型方式開發(fā)設(shè)計(jì)之初大都采用“風(fēng)冷模式”工藝，“風(fēng)冷模式”的主要缺點(diǎn)是因?yàn)橥ㄟ^(guò)風(fēng)機(jī)對(duì)管材模具的成型末端的內(nèi)外壁進(jìn)行冷卻定型，冷卻速度慢，管坯成型差，管材制品得不到快速有效的冷卻定型，擠出速度緩慢，管材內(nèi)外壁密實(shí)度不好，管材表面沒(méi)有光亮度，所以管材耐磨效果不好；后來(lái)發(fā)展成為“水冷模式”，“水冷模式”是指在管材模具成型末端內(nèi)外壁設(shè)置冷卻循環(huán)水套，用以快速冷卻管材制品，使管材成型。“水冷模式”相比“風(fēng)冷模式”所生產(chǎn)的制品在制品質(zhì)量及生產(chǎn)線速度上均有一定程度的提高，但它的主要缺點(diǎn)是因?yàn)榇蠖鄶?shù)的廠家模具冷卻水沒(méi)有通過(guò)水處理，而水在100℃時(shí)就達(dá)到沸騰點(diǎn)，，且產(chǎn)生大量水垢，水垢會(huì)堵塞冷卻流道，使整個(gè)模具無(wú)法使用；水的100℃時(shí)的沸騰點(diǎn)也限制了模具的熱量傳導(dǎo)【超高分子量聚乙烯管材正常生產(chǎn)時(shí)模具溫度一般在200℃左右】，導(dǎo)致一些超厚制品不能有效冷卻，產(chǎn)能底下。
與之相比新工藝采用“水冷油→油冷模式”工藝，與兩種方式相比較，在實(shí)際生產(chǎn)中，管材制品產(chǎn)量能提高一倍以上，所生產(chǎn)管材制品表面能達(dá)到“鏡面”效果。全面提高超高分子量聚乙烯管材耐磨的*的優(yōu)勢(shì)。其具體方法為：企業(yè)自備水箱（或自來(lái)水）→油箱內(nèi)置冷卻盤管（盤管被*浸泡）→返回企業(yè)自備水箱；油箱內(nèi)被冷卻到一定溫度的冷卻油用動(dòng)力輸送到模具，冷卻模具后返回油箱，循環(huán)往復(fù)。
因?yàn)槌叻肿恿烤垡蚁┕懿纳a(chǎn)線速度慢，所以一般生產(chǎn)廠家在管材成型后會(huì)直接讓管材上托架，達(dá)到需求長(zhǎng)度后再切斷、堆放、打包、入庫(kù)。采用本工藝后，因?yàn)橛行У奶岣吡斯懿纳a(chǎn)的線速度，可在模具后端加冷卻水箱，使管材達(dá)到充分冷卻，實(shí)踐證明，設(shè)備中加入冷卻水箱后，可明顯提高平直度和管材表面光潔度，與新型的冷卻方式相輔相成，更能提高產(chǎn)品生產(chǎn)速度及管材質(zhì)量，可以配備小型牽引機(jī)，自動(dòng)切割機(jī)，堆放架等裝置。
使用萊蕪華亞公司開發(fā)的生產(chǎn)超高分子量聚乙烯管材新設(shè)備新工藝，有以下優(yōu)點(diǎn)：
（一）能生產(chǎn)出管壁更薄的管材，提高管材生產(chǎn)廠家的效益； （二）能有效的提高超高分子量聚乙烯管材生產(chǎn)速度，大幅度的提高超高分子量聚乙烯管材的內(nèi)在質(zhì)量及其外觀質(zhì)量（管材表面能達(dá)到“鏡面”效果）。
備注：文中超高分子量聚乙烯管材生產(chǎn)新工藝中模具冷卻部分作者已得到*的*，號(hào)為：201020293464.3。
作者： 曹海 萊蕪市華亞工貿(mào)（塑機(jī)）有限公司
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