粘均分子量的參數在150萬及以上的線形結構聚乙烯被稱為超高分子量聚乙烯(UHMWPE),(普通聚乙烯的相對分子質量僅為2-30萬)。極高的相對分子量,賦予了其超凡的使用性能,成為一種性能優良的新型熱塑性工程塑料。由于其分子量極高,它幾乎集中了各種塑料的優點,具有普通聚乙烯和其他工程塑料所無可比擬的耐腐、耐沖擊、自潤滑、耐腐蝕,耐低溫、衛生無毒,不粘附,不吸水等綜合性能。
隨著聚乙烯生產技術中,單螺桿擠出、柱塞推壓等技術的突破,使超高分子量聚乙烯管材在國內也實現了工業化連續生產。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實現了塑料擠出機連續擠出生產,可它的生產速度僅為普通塑料管材制品生產速度的,管材耐磨指標也僅能達到西歐發達國家管材制品耐磨指標的60%左右.提高超高分子量聚乙烯管材生產速度和提高耐磨指標成為業界研究的重點。
超高分子量聚乙烯管材的應用范圍日益擴大。目前隨著聚乙烯合成及改性工藝的創新和完善,國外先進技術、先進設備、先進材料、先進工藝的引進,消化,吸收,我國聚乙烯下游產品的研究開發先進技術逐步與世界先進水平縮小差距,新型管材以其優良的性能和特點,拓展到新的領域。但仍有部分工廠生產超高分子量聚乙烯管材生產工藝還是沿用前人開發的老設備、老工藝。效率低、能耗大、生產速度慢,且生產的超高分子量聚乙烯管材制品外觀質量及內在質量都很差,完全喪失了超高分子量聚乙烯管材應有的內在質量。
為什么國內部分超高分子量聚乙烯管材生產企業是這種狀況呢,那是因為超高分子量聚乙烯管材國內發展以來,無論是超高分子量聚乙烯管材生產設備還是超高分子量聚乙烯生產工藝,都掌握在少數人手里,并且由于技術的保密性,造成人與人之間,企業與企業之間相互保守,沒有交流,固步自封,自以為是。更是造成設備制造企業只是買了圖紙或是偷了技術來比著葫蘆畫瓢,能干就行,不知所以然,不能調試設備,或者能勉強調試出制品,把客戶糊弄過去就算完事,制品生產企業更是師傅怎么說,就怎么干的現狀。這才造成了懂設備的人不懂工藝,懂工藝的人不懂設備怪現象,這也是國內超高分子量聚乙烯管材制品質量底下,設備制造魚龍混雜的局面。甚至由于市場缺乏相關專業技術人才,部分專業人士將管材加工工藝作為商品賣上500萬元的天價,甚至更高。大大提高了從業門檻,限制了超高分子量聚乙烯管材這一優秀材料制品在國內的發展。所以,如何能將超高分子量聚乙烯管材生產的工藝特性與塑料管材擠出設備的優勢充分結合,合理調整,運用設備、工藝,提高超高分子量聚乙烯管材制品生產質量、速度一直是業內研究的重點。
超高分子量聚乙烯原料的獨特性能決定了管材生產線速度的緩慢,主要設備就是擠出機和模具成型兩部分,所以我們著重介紹一下擠出機和模具以及模具冷卻成型部分。新設備采用超高分子量聚乙烯管材專用單螺桿擠出機,螺筒螺桿材質為38CrMoALA.螺桿螺紋形式為為雙頭、小螺距、大壓縮比、漸變式。根據管徑規格可采用以下成熟機型:
超高分子量聚乙烯管材模具形式由于原料流動緩慢的特性采用分流梭式模具。
管材成型方式開發設計之初大都采用“風冷模式”工藝,“風冷模式”的主要缺點是因為通過風機對管材模具的成型末端的內外壁進行冷卻定型,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,管材內外壁密實度不好,管材表面沒有光亮度,所以管材耐磨效果不好,后來發展成為“水冷模式”,“水冷模式”是指在管材模具成型末端內外壁設置冷卻循環水套,用以快速冷卻管材制品,使管材成型。“水冷模式”相比“風冷模式”所生產的制品在制品質量及生產線速度上均有一定程度的提高,但它的主要缺點是因為大多數的廠家模具冷卻水沒有通過水處理,而水在lOO'C時就達到沸騰點,且產生大量水垢,水垢會堵塞冷卻流道,使整個模具無法使用;水的IOO:C時的沸騰點也限制了模具的熱量傳導(超高分子量聚乙烯管材正常生產時模具溫度一般在200℃左右),導致一些超厚制品不能有效冷卻,產能底下。
與之相比新工藝采用“水冷油一油冷模式”工藝,與兩種方式相比較,在實際生產中,管材制品產量能提高一倍以上,所生產管材制品表面能達到“鏡面”效果。全面提高超高分子量聚乙烯管材耐磨的獨特的優勢。其具體方法為:企業自備水箱(或自來水)一油箱內置冷卻盤管(盤管被完全浸泡)一返回企業自備水箱,油箱內被冷卻到一定溫度的冷卻油用動力輸送到模具,冷卻模具后返回油箱,循環往復。
生產技術工藝中關于升溫溫度和升溫順序重點:
1 料筒溫度
A區常溫,B區110℃±5℃,C區135℃±5℃
D區155℃士5℃.E區175℃±5℃。
(如果換料溫度視具體情況而定。)
2 模具溫度(大的歪嘴模具溫度按下面一行括弧內數值)
F區.G區 220℃士10℃(200℃±5℃);
H區200.C 10℃(190℃5℃);
I區185℃5℃(180℃5℃)
J區(固形)150℃土5℃(150-C±5℃)
3 升溫順序
開機前模具先升溫。升溫期間,先把200℃以上高溫區溫控儀的設定溫度比標準值下調20℃。等溫度升到設定值后,Φ400以下的小模具再等2小時,Φ400以上的大模具再等3小時,(冬天運轉時間加長),將設定值上調到標準值。模具升到標準值之后,Φ400以下l小時,Φ由400以上2小時左右,停機時間不長的模具,重新升溫,時間縮短,允許開機.開機時間不允許拖后。(升溫期間操作人員要在現場始終監控溫控儀、電流表和各區狀況)
模具溫度達到初始設定值(不是標準值)后,機簡開始升溫。機筒溫度升到標準值后,立即通水。不能提前或拖后。此時要檢查進料口是否過熱返料,如果返料要清理干凈。要等到開機后才能緩慢通水,并要求在進料時人工將料壓入20分鐘左右,直至正常運轉,正常運轉旋轉接頭溫度保持在40℃左右,內部伴有“哐、哐…”的響聲。
使用新設備新工藝產超高分子量聚乙烯管材,有以下優點:(一)能生產出管壁更薄的管材,提高管材生產廠家的效益;(二)能有效的提高超高分子量聚乙烯管材生產速度,大幅度的提高超高分子量聚乙烯管材的內在質量及其外觀質量(管材內外表面能達到“鏡面”效果)。
結語
雖然超高分子量聚乙烯管材生產通過調整工藝可以提高生產線速度,但也不能一味的只去追求高速度擠出,任何事物都有它的雙面性,要高速度,這就必然面臨犧牲超高分子量聚乙烯制品的分子量的風險,所做出來的制品分子量必然很低,產品無論內在質量還是外觀質量都會大打折扣。