CN101696734A - 超高分子量聚乙烯钢塑复合阀门及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种超高分子量聚乙烯钢塑复合阀门及其制造方法，属于流体物料输送用阀门，尤其涉及一种具有耐腐蚀、耐磨损、难粘附特性的超高分子聚乙烯覆层钢塑复合阀门。包括金属阀体、阀芯，其特征在于在阀芯的外表面和阀体内腔表面所有与流体物料接触的部件表面附着一层超高分子量聚乙烯材料覆层，超高分子量聚乙烯材料覆层采用超高分子量聚乙烯并加入有机硅、表面活化的玻璃微珠、超细三氧化二铝、超细碳化硅和二硫化钼中的一种或一种以上助剂组分，其中超高分子量聚乙烯的粘均分子量≥150万。本发明解决了现有技术中的氟塑料价格较高，导致的生产成本高的问题以及衬层与钢制阀体材料结合不够牢固的问题。
Description
技术领域
本发明是一种超高分子量聚乙烯钢塑复合阀门及其制造方法，属于流体物料输送用阀门，尤其涉及一种具有耐腐蚀、耐磨损、难粘附特性的超高分子聚乙烯覆层钢塑复合阀门。
背景技术
阀门是流动物料输送和控制的重要部件，在使用中，除了要满足温度、压力等技术指标的要求以外，还要适应不同性质物料的多种需要，如腐蚀、磨损、粘附等，另外，阀门的密封性能和使用寿命也是十分重要的技术指标。
为了适用于腐蚀性物料出现了钢塑复合阀门，在钢制阀体内腔和阀芯表面衬上一层耐腐蚀的高分子材料，较常使用的是聚四氟乙烯衬料。氟塑料价格较高，现有技术中采用胶粘剂粘接复合，由于四氟乙烯表面无极性，属难粘接材料，存在衬层与钢制阀体材料结合不够牢固的问题。
发明内容
本发明的目的在于避免以上述现有技术中的不足之处，而提供一种耐腐蚀、耐磨损、难粘附、价格较低的高分子材料作为钢制阀门内腔和阀芯的衬层材料。
本发明的目的还在于提供一种操作简便、成本较低、复合牢固的覆层方法。
本发明的目的可以通过如下措施来达到：
本发明的钢塑复合阀门，包括金属阀体、阀芯，其特征在于在阀芯的外表面和阀体内腔表面所有与流体物料接触的部件表面附着一层超高分子量聚乙烯材料覆层，超高分子量聚乙烯材料覆层采用超高分子量聚乙烯并加入有机硅、表面活化的玻璃微珠、超细三氧化二铝、超细碳化硅和二硫化钼中的一种或一种以上助剂组分，这些助剂组分的加入量以100重量份超高分子量聚乙烯计最大为10重量份，其中超高分子量聚乙烯的粘均分子量≥150万。
超高分子量聚乙烯(UHMWPE)是指粘均分子量大于150万的线性聚乙烯，是一种价格较低而且综合性能十分优异的热塑性工程塑料，具有以下特点：优异的耐磨性，耐磨强度是碳钢的7倍；抗冲击强度高，尤其是低温抗冲击性优异，是目前已知塑料中最高的；极低的表面能，因此具有不粘附性、不结垢性；优异的化学稳定性，除极少数溶剂对其有腐蚀性外，常见的无机酸、有机酸、碱、盐和有机溶剂对这种材料都没有腐蚀性。良好的自润滑性能，摩擦系数非常小；优异的抗老化性能，在自然日照条件下，其老化寿命可长达50年。
超高分子量聚乙烯已经被制备成管材，用来输送腐蚀性、磨损性、结垢性介质，与金属管材和普通塑料管材相比，显示出巨大的优越性。
本发明的超高分子量聚乙烯与有机硅、表面活化的玻璃微珠、超细三氧化二铝、超细碳化硅、二硫化钼组分复合使用，性能更佳。
本发明的目的还可以通过如下措施来达到：
所述覆层的厚度为1mm-20mm，优选2mm-10mm。
所述超高分子量聚乙烯的粘均分子量优选在200万-500万。
一种使用温度-10℃-110℃的适用于输送腐蚀性、结垢性流体的钢塑阀门覆层的超高分子量聚乙烯材料，包括如下按照重量份数计的原料组分：
超高分子量聚乙烯 100
有机硅 5-10。
所述覆层中加入上述助剂组分中的一种或一种以上时，加入量以100重量份超高分子量聚乙烯计在1～10重量份之间选用。
本发明的钢塑阀门的制造方法，其特征在于包括如下步骤：
A.钢塑阀芯的制造
a.按传统工艺制造金属阀芯
b.热熔模压复合
将超高分子量聚乙烯材料和步骤a制造的金属阀芯放置在相应模具中，加热，温度达到160℃-260℃，同时进行加压，压力控制在≥1MPa，保温、保压适当时间后，冷却至80℃以下，开模，制得钢塑阀芯；
B.内腔衬有超高分子量聚乙烯材料覆层的钢塑阀体的制造
a以金属阀体为外模
b.热熔模压复合
将超高分子聚乙烯材料和金属阀体放置在相应模具中，加热，温度达到160℃-260℃，同时进行加压，压力控制在≥1MPa，保温、保压适当时间后，冷却至80℃以下，制得内腔衬有超高分子量聚乙烯材料覆层的钢塑阀体。
内腔衬有超高分子量聚乙烯材料覆层的钢塑阀体的制造包括如下步骤：
a.超高分子聚乙烯材料覆层阀体内衬件的制造
①外模制造
制造内部形状、大小与预制造阀门腔体内壁形状、大小完全相同的互为镜像的两片外模，二者扣和构成整个外模；
②内模制造
制造外部形状、大小与预制造钢塑阀门腔体去除预衬超高分子量聚乙烯材料覆层厚度后的形状、大小完全相同的模具作为内模；
③投料、扣合
在步骤①制造的任一片外模内，投入拟定投入量1/2重量份数的超高分子聚乙烯材料，置入步骤②制造的内模，再投入剩余1/2重量份数的超高分子聚乙烯材料，用另一片步骤①制造的外模扣合；
④热熔模压
加热模具及内部物料，使其温度上升到160℃-260℃，压力≥1MPa，保温、保压适当时间后，冷却至80℃以下；开模，制得超高分子聚乙烯内衬件；
b.分割、拼装、热熔模压复合
将步骤a制造的超高分子量聚乙烯内衬件至少分割成2份，拼装在金属阀体内，升温、加压，使其温度上升到160℃-260℃，压力≥1MPa，保温、保压适当时间后，冷却至80℃以下，制得内腔衬有超高分子量聚乙烯复合层的钢塑阀体。
此种方法操作方便，覆层均匀。是本发明优选的技术方案。
本发明的钢塑阀门的制造方法，其特征在于所述之热熔模压复合或热熔模压的压力≥5MPa。
本发明的钢塑复合阀门及其制造方法相比现有技术具有突出的实质性特点和显著的进步，能够产生如下积极效果：
1.提供了一种耐腐蚀、耐磨损、难粘附、价格较低的高分子材料作为钢制阀门内腔和阀芯的衬层材料的钢塑阀门；
2.提供了一种操作简便、成本较低、复合牢固的覆层方法；
3.解决了现有技术中的氟塑料价格较高，导致的生产成本高的问题；
4.解决了现有技术中存在的衬层与钢制阀体材料结合不够牢固的问题；
附图说明
图1是一种超高分子量聚乙烯材料覆层闸阀的主视示意图
图2是一种超高分子量聚乙烯材料覆层蝶阀的主视示意图
图中：
1-金属阀体，2-超高分子量聚乙烯材料覆层，3-超高分子量聚乙烯材料覆层闸板，4-超高分子量聚乙烯材料外密封部件，5-超高分子量聚乙烯材料内密封部件，6-执行机构，7-超高分子量聚乙烯材料钢塑复合蝶板，8-蝶阀下旋塞，9-蝶阀上旋塞。
具体实施方式
本发明下面将结合实施例作进一步详述：
实施例1一种本发明的钢塑复合阀门的制造
超高分子量聚乙烯材料由粘均分子量150万超高分子量聚乙烯100重量份和
有机硅10重量份混合组成。覆层厚度8mm。
A.钢塑阀芯的制造
a.按传统工艺制造金属阀芯
b.热熔模压复合
将超高分子量聚乙烯材料和步骤a制造的金属阀芯放置在相应模具中，加热，温度达到160℃-260℃，同时进行加压，压力控制在5MPa，保温、保压适当时间后，冷却至80℃以下，开模取出钢塑阀芯；
B.内腔衬有超高分子量聚乙烯材料覆层的钢塑阀体的制造
a.超高分子聚乙烯材料覆层内衬件的制造
①外模制造
制造内部形状、大小与预制造阀门腔体内壁形状、大小完全相同的互为镜像的两片外模，二者扣和构成整个外模；
②内模制造
制造外部形状、大小与预制造钢塑阀门腔体去除预衬超高分子量聚乙烯材料覆层厚度后的形状、大小完全相同的模具作为内模；
③投料、扣合
在步骤①制造的任一片外模内，投入拟定投入量1/2重量份数的超高分子聚乙烯材料，置入步骤②制造的内模，再投入剩余1/2重量份数的超高分子聚乙烯材料，用另一片步骤①制造的外模扣合；
④热熔模压、开模
加热模具及内部物料，使其温度上升到160℃-260℃，同时达到5MPa，保温、保压适当时间后，冷却至80℃以下；开模，取出超高分子聚乙烯内衬件；
b.分割、拼装、热熔模压复合
将步骤a制造的超高分子量聚乙烯内衬件至少分割成2份，拼装在金属阀体内，升温、加压，使其温度上升到160℃-260℃，同时压力达到5MPa，保温、保压适当时间后，冷却至80℃以下，制得内腔衬有超高分子量聚乙烯复合层的钢塑阀体。
实施例2-6
按照实施例1的方法和步骤，按照表1的按重量份数计的原料组分和操作条件制造本发明的钢塑复合阀门。
表1
Claims (7)
1.一种超高分子量聚乙烯钢塑复合阀门，包括金属阀体、阀芯，其特征在于在阀芯的外表面和阀体内腔表面所有与流体物料接触的部件表面附着一层超高分子量聚乙烯材料覆层，超高分子量聚乙烯材料覆层采用超高分子量聚乙烯并加入有机硅、表面活化的玻璃微珠、超细三氧化二铝、超细碳化硅和二硫化钼中的一种或一种以上助剂组分，每一种助剂组分的加入量以100重量份超高分子量聚乙烯计最大为10重量份，其中超高分子量聚乙烯的粘均分子量≥150万。
2.根据权利要求1的钢塑复合阀门，其特征在于所述覆层的厚度为1mm-20mm。
3.根据权利要求1的钢塑复合阀门，其特征在于所述超高分子量聚乙烯的粘均分子量在200万-500万，覆层厚度为2mm-10mm。
4.根据权利要求1的钢塑复合阀门，其特征在于一种使用温度为-10℃-110℃的适用于输送腐蚀性、磨损性、结垢性流体的钢塑阀门覆层，包括如下按照重量份数计的原料组分：
超高分子量聚乙烯 100
有机硅 5-10。
5.根据权利要求1的钢塑复合阀门，其特征在于所述覆层中的助剂组分的加入量以100重量份超高分子量聚乙烯计在1～10重量份之间选用。
6.一种权利要求1的钢塑阀门的制造方法，其特征在于包括如下步骤：
A.钢塑阀芯的制造：
a.按传统工艺制造金属阀芯；
b.热熔模压复合：
将超高分子量聚乙烯材料和步骤a制造的金属阀芯放置在相应模具中，加热，温度达到160℃-260℃，同时进行加压，压力控制在≥1MPa，保温、保压适当时间后，冷却至80℃以下，开模，制得钢塑阀芯；
B.内腔衬有超高分子量聚乙烯材料覆层的钢塑阀体的制造
a以金属阀体为外模
b.热熔模压复合
将超高分子聚乙烯材料和金属阀体放置在相应模具中，加热，温度达到160℃-260℃，同时进行加压，压力控制在≥1MPa，保温、保压适当时间后，冷却至80℃以下，制得内腔衬有超高分子量聚乙烯材料覆层的钢塑阀体。
7.根据权利要求6的钢塑阀门的制造方法，其特征在于所述之步骤B内腔衬有超高分子量聚乙烯材料覆层的钢塑阀体的制造，包括如下步骤：
a.超高分子聚乙烯材料覆层阀体内衬件的制造
①外模制造
制造内部形状、大小与预制造阀门腔体内壁形状、大小完全相同的互为镜像的两片外模，二者扣合构成整个外模；
②内模制造
制造外部形状、大小与预制造钢塑阀门腔体去除预衬超高分子量聚乙烯材料覆层厚度后的形状、大小完全相同的模具作为内模；
③投料、扣合
在步骤①制造的任一片外模内，投入拟定投入量1/2重量份数的超高分子聚乙烯材料，置入步骤②制造的内模，再投入剩余1/2重量份数的超高分子聚乙烯材料，用另一片步骤①制造的外模扣合；
④热熔模压
加热模具及内部物料，使其温度上升到160℃-260℃，压力≥1MPa，保温、保压适当时间后，冷却至80℃以下，开模，制得超高分子聚乙烯内衬件；
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