CN102454829A - 超高分子量聚乙烯加筋管材及其制备方法和生产设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种超高分子量聚乙烯加筋管材及其制备方法和生产设备，其特征在于：管体外壁上设置有若干纵向加强筋，以质量份数比计超高分子量聚乙烯加筋管材的配料比例为：超高分子量聚乙烯100，滑石粉3～6，石墨0～1.0，阻燃抗静电材料0～25。实现了塑料加筋管材的直接挤出成型，具有投资少，生产简便易行的特点。解决了超高分子量聚乙烯管材使用中的的弯曲、下垂问题，实现了超高分子量聚乙烯大口径超薄壁管材挤出成型。由于采用滑石粉作润滑剂，原料可以减少2％的生产损耗；由于加强筋的设计，在同等压力、同等口径条件下，与普通超高分子量聚乙烯管材比较，壁厚可以减少20％以上。

Description

超高分子量聚乙烯加筋管材及其制备方法和生产设备
技术领域
本发明涉及工业传输领域的一种特种管材，特别涉及一种超高分子量聚乙烯加筋管材及其制备方法和生产设备。
背景技术
近年来塑料管材发展很快，很多新型塑料管材正在被推广应用，以塑代钢是一个大趋势。超高分子量聚乙烯管材作为一种有着特别优异性能的新材料而逐渐被市场认可。但现有技术生产的超高管环材刚度差，使用过程中弯曲、下垂严重；大口径薄壁管材容易扁、变形，无法生产，应用很受限制。在超高分子量聚乙烯管材上设置加强筋，利用工字钢的原理，提高环刚度，提高耐压能力在理论上是可行的。
通常的塑料加筋管材制造方法是采用机械设备二次成型，设备投资大，制造工艺复杂。
发明内容
根据以上技术的不足，本发明要解决的技术问题是：提供一种超高分子量聚乙烯加筋管材及其制备方法和制造设备，实现塑料加筋管材的直接挤出成型，可以生产超高分子量聚乙烯大口径超薄壁管材，解决了超高分子量聚乙烯管材使用中的的弯曲、下垂问题，还可降低实壁管道壁厚，节约材料。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种超高分子量聚乙烯加筋管材，其特征在于：管体外壁上设置有若干纵向加强筋，以质量份数比计超高分子量聚乙烯加筋管材的配料比例为：
超高分子量聚乙烯    100
滑石粉              3～6
石墨                0～1.0
阻燃抗静电材料      0～25。
所述的加强筋均匀、等距排列，并具有相同的尺寸和断面形状。
所述的加强筋的断面形状为半圆弧形、方形或梯形。
阻燃抗静电材料为行业内公知技术。
所述的制备方法是将原料混合后，投入挤出机进行塑化，并在压力下挤出，挤出的原料进入成型模具，进行压缩、塑化、固型、脱模，再经过冷却、切割成管材产品。
其中挤出机压力为400-600Kg/cm2。
公知技术中的挤出配方是用低分子蜡作润滑剂，本发明发现恰当比例的滑石粉可以很好的代替低分子蜡，即起润滑作用，又提高刚性，又降低成本。
所述生产设备中的成型模具的成型段和脱模段设有纵向的全交通槽，脱模段设置有冷却夹套。
其中全交通槽为一种凹槽，且该凹槽从头到尾不间断。
脱模段的外冷却采用具有冷却夹套的导热油冷却，导热油循环槽内设置加热装置，使冷却温度均匀、恒定，减少加筋管材结晶过程中产生的内应力和收缩不均。
全交通槽的形状与超高分子量聚乙烯加筋管材外壁的加强筋形状、结构位置和断面形状都相符合。
所述的全交通槽均匀、等距离分布。
所述的全交通槽具有相同的尺寸和断面形状，断面形状为半圆弧形、方形或梯形。
对一般用途加筋管材，配方以质量百分比计：超高分子量聚乙烯∶滑石粉∶石墨＝100∶3～6∶0～1.0；对煤矿井下用加筋管材，配方以质量百分比计：超高分子量聚乙烯∶滑石粉∶阻燃抗静电材料＝100∶3～6∶0～25。
本发明的有益效果是：
提供了一种新型超高分子量聚乙烯管道结构及生产方法、生产设备，实现了塑料加筋管材的直接挤出成型，具有投资少，生产简便易行的特点。
由于采用滑石粉作润滑剂，原料可以减少2％的生产损耗；由于加强筋的设计，在同等压力、同等口径条件下，与普通超高分子量聚乙烯管材比较，壁厚可以减少20％以上。
解决了超高分子量聚乙烯管材使用中的的弯曲、下垂问题，实现了超高分子量聚乙烯大口径超薄壁管材挤出成型。降低原材料成本、挤出大口径超薄管是本发明的主要贡献。
检测证明增强型超高分子量聚乙烯加筋管材的拉伸强度达到40Mpa以上，是普通超高分子量聚乙烯管材的1.3倍；环刚度达到SN12.5以上，是普通超高分子量聚乙烯管材的3倍。
附图说明
图1为本发明的生产设备的结构示意图；
图2为成型模具的结构示意图；
图3为图2的A-A剖面图；
图4为具有半圆弧形状加强筋的超高分子量聚乙烯加筋管材横截面图；
图中：1为挤出机料斗；2为挤出机；3为分流段；4为压缩段；5为成型段；6为脱模段；7为冷却夹套；8为全交通槽；9为加强筋；10为管体。
具体实施方式
实施例1
以质量份数比计超高分子量聚乙烯加筋管材的配料比例为：
超高分子量聚乙烯  100
滑石粉            3
石墨              0.5
按以上比例配好的原料加入图一所示的超高分子量聚乙烯加筋管材挤出设备中，原料经料斗1进入挤出机2的螺杆中进行输送、压缩、塑化，具备了一定粘弹性的料流经过挤出机出口的过滤板依次进入成型模具的分流段3、压缩段4、成型段5、脱模段6，完成料流汇集、压缩、定型、冷却等工艺过程。挤出机压力为400Kg/cm2。
所述生产设备中的成型模具的成型段5和脱模段6的口模部分设有纵向的全交通槽8，脱模段6设置有冷却夹套7。冷却夹套7通过管路与冷却装置相连。
加筋管材成型过程中会产生很大的内应力和收缩不均，消除内应力收缩不均的主要措施是在管材的结晶区即脱模段6使用冷却夹套7，冷却夹套7内使用导热油冷却，冷却装置内设置加热装置，保证冷却温度恒定。
全交通槽8均匀、等距离分布在成型模具上，全交通槽具有相同的尺寸和断面形状，断面形状为半圆弧形、方形或梯形。
产品的检测指标为：
拉伸强度：42.1Mpa    环刚度：12.6KN/m2
实施例2
以质量份数比计超高分子量聚乙烯加筋管材的配料比例为：
超高分子量聚乙烯    100
滑石粉              6
石墨                1.0
按以上比例配好的原料加入图一所示的超高分子量聚乙烯加筋管材挤出设备中，原料经料斗1进入挤出机2的螺杆中进行输送、压缩、塑化，具备了一定粘弹性的料流经过挤出机出口的过滤板依次进入成型模具的分流段3、压缩段4、成型段5、脱模段6，完成料流汇集、压缩、定型、冷却等工艺过程。挤出机压力为500Kg/cm2。
所述生产设备中的成型模具的成型段5和脱模段6的口模部分设有纵向的全交通槽8，脱模段6设置有冷却夹套7，冷却夹套7通过管路与冷却装置相连。
加筋管材成型过程中会产生很大的内应力收缩不均，消除内应力收缩不均的主要措施是在管材的结晶区即脱模段6使用冷却夹套7，冷却夹套7内使用导热油冷却，冷却装置内设置加热装置，保证冷却温度恒定。
全交通槽8均匀、等距离分布在成型模具上，全交通槽具有相同的尺寸和断面形状，断面形状为半圆弧形、方形或梯形。
产品的检测指标为：
拉伸强度：42.4Mpa    环刚度：12.7KN/m2
实施例3
以质量份数比计超高分子量聚乙烯加筋管材的配料比例为：
超高分子量聚乙烯    100
滑石粉              4
阻燃抗静电材料      20
按以上比例配好的原料加入图一所示的超高分子量聚乙烯加筋管材挤出设备中，原料经料斗1进入挤出机2的螺杆中进行输送、压缩、塑化，具备了一定粘弹性的料流经过挤出机出口的过滤板依次进入成型模具的分流段3、压缩段4、成型段5、脱模段6，完成料流汇集、压缩、定型、冷却等工艺过程。挤出机压力为400Kg/cm2。
所述生产设备中的成型模具的成型段5和脱模段6的口模部分设有纵向的全交通槽8，脱模段6设置有冷却夹套7。冷却夹套7通过管路与冷却装置相连。
加筋管材成型过程中会产生很大的内应力收缩不均，消除内应力收缩不均的主要措施是在管材的结晶区即脱模段6使用冷却夹套7，冷却夹套7内使用导热油冷却，冷却装置内设置加热装置，保证冷却温度恒定。
全交通槽8均匀、等距离分布在成型模具上，全交通槽具有相同的尺寸和断面形状，断面形状为半圆弧形、方形或梯形。
产品的检测指标为：
拉伸强度：42.3Mpa      环刚度：12.9KN/m2
电阻：≤1*107(按MT558.1-2005测内外表面电阻算术平均值)
阻燃性能(酒精喷灯燃烧时间S)：有焰燃烧最大单值≤10s，有焰燃烧6根算术平均值≤3s；无焰燃烧最大单值≤60s，无焰燃烧6根算术平均值≤20s。
实施例4
以质量份数比计超高分子量聚乙烯加筋管材的配料比例为：
超高分子量聚乙烯  100
滑石粉            6.0
阻燃抗静电材料    25
按以上比例配好的原料加入图一所示的超高分子量聚乙烯加筋管材挤出设备中，原料经料斗1进入挤出机2的螺杆中进行输送、压缩、塑化，具备了一定粘弹性的料流经过挤出机出口的过滤板依次进入成型模具的分流段3、压缩段4、成型段5、脱模段6，完成料流汇集、压缩、定型、冷却等工艺过程。挤出机压力为400Kg/cm2。
所述生产设备中的成型模具的成型段5和脱模段6的口模部分设有纵向的全交通槽8，脱模段6设置有冷却夹套7。冷却夹套7通过管路与冷却装置相连。
加筋管材成型过程中会产生很大的内应力收缩不均，消除内应力收缩不均的主要措施是在管材的结晶区即脱模段6使用冷却夹套7，冷却夹套7内使用导热油冷却，冷却装置内设置加热装置，保证冷却温度恒定。
全交通槽8均匀、等距离分布在成型模具上，全交通槽具有相同的尺寸和断面形状，断面形状为半圆弧形、方形或梯形。
产品的检测指标为：
拉伸强度：42.5Mpa      环刚度：14KN/m2
电阻：≤1*106(按MT558.1-2005测内外表面电阻算术平均值)
阻燃性能(酒精喷灯燃烧时间S)：有焰燃烧最大单值≤10s，有焰燃烧6根算术平均值≤3s；无焰燃烧最大单值≤60s，无焰燃烧6根算术平均值≤20s。

Claims (7)

1.一种超高分子量聚乙烯加筋管材，其特征在于：管体外壁上设置有若干纵向加强筋，以质量份数比计超高分子量聚乙烯加筋管材的配料比例为：
超高分子量聚乙烯    100
滑石粉              3～6
石墨                0～1.0
阻燃抗静电材料      0～25。
2.根据权利要求1所述的超高分子量聚乙烯加筋管材，其特征在于：所述的加强筋均匀、等距排列，并具有相同的尺寸和断面形状。
3.根据权利要求1所述的超高分子量聚乙烯加筋管材，其特征在于：所述的加强筋的断面形状为半圆弧形、方形或梯形。
4.一种根据权利要求1所述的超高分子量聚乙烯加筋管材的制作方法，其特征在于：所述的制作方法是将原料混合后，投入挤出机进行塑化，并在压力下挤出，挤出的原料进入成型模具，进行压缩、塑化、固型、脱模，再经过冷却、切割成管材产品。
5.一种根据权利要求1所述的超高分子量聚乙烯加筋管材的生产设备，包括挤出机、成型模具和冷却装置，挤出机的出料口连接成型模具的入口，成型模具由分流段、压缩段、成型段和脱模段四部分组成，其特征在于：所述的成型模具的成型段和脱模段的口模部分设有纵向的全交通槽，脱模段设置有外冷却夹套。
6.根据权利要求5所述的超高分子量聚乙烯加筋管材的生产设备，其特征在于：所述的全交通槽均匀、等距离分布。
7.根据权利要求6所述的超高分子量聚乙烯加筋管材的生产设备，其特征在于：所述的全交通槽具有相同的尺寸和断面形状，断面形状为半圆弧形、方形或梯形。
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