專利名稱：超高分子量聚乙烯加筋管材及其制備方法和生產設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及工業(yè)傳輸領域的一種特種管材，特別涉及一種超高分子量聚乙烯加筋管材及其制備方法和生產設備。
背景技術：
近年來塑料管材發(fā)展很快，很多新型塑料管材正在被推廣應用，以塑代鋼是一個大趨勢。超高分子量聚乙烯管材作為一種有著特別優(yōu)異性能的新材料而逐漸被市場認可。 但現(xiàn)有技術生產的超高管環(huán)材剛度差，使用過程中彎曲、下垂嚴重；大口徑薄壁管材容易扁、變形，無法生產，應用很受限制。在超高分子量聚乙烯管材上設置加強筋，利用工字鋼的原理，提高環(huán)剛度，提高耐壓能力在理論上是可行的。通常的塑料加筋管材制造方法是采用機械設備二次成型，設備投資大，制造工藝復雜。

發(fā)明內容
根據(jù)以上技術的不足，本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種超高分子量聚乙烯加筋管材及其制備方法和制造設備，實現(xiàn)塑料加筋管材的直接擠出成型，可以生產超高分子量聚乙烯大口徑超薄壁管材，解決了超高分子量聚乙烯管材使用中的的彎曲、下垂問題， 還可降低實壁管道壁厚，節(jié)約材料。本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是提供一種超高分子量聚乙烯加筋管材，其特征在于管體外壁上設置有若干縱向加強筋，以質量份數(shù)比計超高分子量聚乙烯加筋管材的配料比例為超高分子量聚乙烯 100滑石粉3 6石墨0 1. 0阻燃抗靜電材料0 25。所述的加強筋均勻、等距排列，并具有相同的尺寸和斷面形狀。所述的加強筋的斷面形狀為半圓弧形、方形或梯形。阻燃抗靜電材料為行業(yè)內公知技術。所述的制備方法是將原料混合后，投入擠出機進行塑化，并在壓力下擠出，擠出的原料進入成型模具，進行壓縮、塑化、固型、脫模，再經過冷卻、切割成管材產品。其中擠出機壓力為400_600Kg/cm2。公知技術中的擠出配方是用低分子蠟作潤滑劑，本發(fā)明發(fā)現(xiàn)恰當比例的滑石粉可以很好的代替低分子蠟，即起潤滑作用，又提高剛性，又降低成本。所述生產設備中的成型模具的成型段和脫模段設有縱向的全交通槽，脫模段設置有冷卻夾套。其中全交通槽為一種凹槽，且該凹槽從頭到尾不間斷。
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脫模段的外冷卻采用具有冷卻夾套的導熱油冷卻，導熱油循環(huán)槽內設置加熱裝置，使冷卻溫度均勻、恒定，減少加筋管材結晶過程中產生的內應力和收縮不均。全交通槽的形狀與超高分子量聚乙烯加筋管材外壁的加強筋形狀、結構位置和斷面形狀都相符合。所述的全交通槽均勻、等距離分布。所述的全交通槽具有相同的尺寸和斷面形狀，斷面形狀為半圓弧形、方形或梯形。對一般用途加筋管材，配方以質量百分比計超高分子量聚乙烯滑石粉石墨 =100 3 6 0 1.0;對煤礦井下用加筋管材，配方以質量百分比計超高分子量聚乙烯滑石粉阻燃抗靜電材料=100 3 6 0 25。本發(fā)明的有益效果是提供了一種新型超高分子量聚乙烯管道結構及生產方法、生產設備，實現(xiàn)了塑料加筋管材的直接擠出成型，具有投資少，生產簡便易行的特點。由于采用滑石粉作潤滑劑，原料可以減少2%的生產損耗；由于加強筋的設計，在同等壓力、同等口徑條件下，與普通超高分子量聚乙烯管材比較，壁厚可以減少20%以上。解決了超高分子量聚乙烯管材使用中的的彎曲、下垂問題，實現(xiàn)了超高分子量聚乙烯大口徑超薄壁管材擠出成型。降低原材料成本、擠出大口徑超薄管是本發(fā)明的主要貢獻。檢測證明增強型超高分子量聚乙烯加筋管材的拉伸強度達到40Mpa以上，是普通超高分子量聚乙烯管材的1. 3倍；環(huán)剛度達到SW2. 5以上，是普通超高分子量聚乙烯管材的3倍。


圖1為本發(fā)明的生產設備的結構示意圖；圖2為成型模具的結構示意圖；圖3為圖2的A-A剖面圖；圖4為具有半圓弧形狀加強筋的超高分子量聚乙烯加筋管材橫截面圖；圖中1為擠出機料斗；2為擠出機；3為分流段；4為壓縮段；5為成型段；6為脫模段-J為冷卻夾套；8為全交通槽；9為加強筋；10為管體。
具體實施例方式實施例1以質量份數(shù)比計超高分子量聚乙烯加筋管材的配料比例為超高分子量聚乙烯 100滑石粉3石墨0. 5按以上比例配好的原料加入圖一所示的超高分子量聚乙烯加筋管材擠出設備中， 原料經料斗1進入擠出機2的螺桿中進行輸送、壓縮、塑化，具備了一定粘彈性的料流經過擠出機出口的過濾板依次進入成型模具的分流段3、壓縮段4、成型段5、脫模段6，完成料流匯集、壓縮、定型、冷卻等工藝過程。擠出機壓力為400Kg/cm2。
所述生產設備中的成型模具的成型段5和脫模段6的口模部分設有縱向的全交通槽8，脫模段6設置有冷卻夾套7。冷卻夾套7通過管路與冷卻裝置相連。加筋管材成型過程中會產生很大的內應力和收縮不均，消除內應力收縮不均的主要措施是在管材的結晶區(qū)即脫模段6使用冷卻夾套7，冷卻夾套7內使用導熱油冷卻，冷卻裝置內設置加熱裝置，保證冷卻溫度恒定。全交通槽8均勻、等距離分布在成型模具上，全交通槽具有相同的尺寸和斷面形狀，斷面形狀為半圓弧形、方形或梯形。產品的檢測指標為拉伸強度42.IMpa 環(huán)剛度12. 6KN/m2實施例2以質量份數(shù)比計超高分子量聚乙烯加筋管材的配料比例為超高分子量聚乙烯 100滑石粉6石墨1.0按以上比例配好的原料加入圖一所示的超高分子量聚乙烯加筋管材擠出設備中， 原料經料斗1進入擠出機2的螺桿中進行輸送、壓縮、塑化，具備了一定粘彈性的料流經過擠出機出口的過濾板依次進入成型模具的分流段3、壓縮段4、成型段5、脫模段6，完成料流匯集、壓縮、定型、冷卻等工藝過程。擠出機壓力為500Kg/cm2。所述生產設備中的成型模具的成型段5和脫模段6的口模部分設有縱向的全交通槽8，脫模段6設置有冷卻夾套7，冷卻夾套7通過管路與冷卻裝置相連。加筋管材成型過程中會產生很大的內應力收縮不均，消除內應力收縮不均的主要措施是在管材的結晶區(qū)即脫模段6使用冷卻夾套7，冷卻夾套7內使用導熱油冷卻，冷卻裝置內設置加熱裝置，保證冷卻溫度恒定。全交通槽8均勻、等距離分布在成型模具上，全交通槽具有相同的尺寸和斷面形狀，斷面形狀為半圓弧形、方形或梯形。產品的檢測指標為拉伸強度42.4Mpa 環(huán)剛度12. 7KN/m2實施例3以質量份數(shù)比計超高分子量聚乙烯加筋管材的配料比例為超高分子量聚乙烯 100滑石粉4阻燃抗靜電材料20按以上比例配好的原料加入圖一所示的超高分子量聚乙烯加筋管材擠出設備中， 原料經料斗1進入擠出機2的螺桿中進行輸送、壓縮、塑化，具備了一定粘彈性的料流經過擠出機出口的過濾板依次進入成型模具的分流段3、壓縮段4、成型段5、脫模段6，完成料流匯集、壓縮、定型、冷卻等工藝過程。擠出機壓力為400Kg/cm2。所述生產設備中的成型模具的成型段5和脫模段6的口模部分設有縱向的全交通槽8，脫模段6設置有冷卻夾套7。冷卻夾套7通過管路與冷卻裝置相連。加筋管材成型過程中會產生很大的內應力收縮不均，消除內應力收縮不均的主要措施是在管材的結晶區(qū)即脫模段6使用冷卻夾套7，冷卻夾套7內使用導熱油冷卻，冷卻裝置內設置加熱裝置，保證冷卻溫度恒定。全交通槽8均勻、等距離分布在成型模具上，全交通槽具有相同的尺寸和斷面形狀，斷面形狀為半圓弧形、方形或梯形。產品的檢測指標為拉伸強度42.3Mpa 環(huán)剛度12. 9KN/m2電阻彡1*107(按MT558. 1-2005測內外表面電阻算術平均值)阻燃性能(酒精噴燈燃燒時間幻有焰燃燒最大單值< 10s，有焰燃燒6根算術平均值< 3s ；無焰燃燒最大單值< 60s，無焰燃燒6根算術平均值< 20s。實施例4以質量份數(shù)比計超高分子量聚乙烯加筋管材的配料比例為超高分子量聚乙烯 100滑石粉6.0阻燃抗靜電材料 25按以上比例配好的原料加入圖一所示的超高分子量聚乙烯加筋管材擠出設備中， 原料經料斗1進入擠出機2的螺桿中進行輸送、壓縮、塑化，具備了一定粘彈性的料流經過擠出機出口的過濾板依次進入成型模具的分流段3、壓縮段4、成型段5、脫模段6，完成料流匯集、壓縮、定型、冷卻等工藝過程。擠出機壓力為400Kg/cm2。所述生產設備中的成型模具的成型段5和脫模段6的口模部分設有縱向的全交通槽8，脫模段6設置有冷卻夾套7。冷卻夾套7通過管路與冷卻裝置相連。加筋管材成型過程中會產生很大的內應力收縮不均，消除內應力收縮不均的主要措施是在管材的結晶區(qū)即脫模段6使用冷卻夾套7，冷卻夾套7內使用導熱油冷卻，冷卻裝置內設置加熱裝置，保證冷卻溫度恒定。全交通槽8均勻、等距離分布在成型模具上，全交通槽具有相同的尺寸和斷面形狀，斷面形狀為半圓弧形、方形或梯形。產品的檢測指標為拉伸強度42.5Mpa 環(huán)剛度14KN/m2電阻彡1*106(按MT558. 1-2005測內外表面電阻算術平均值)阻燃性能(酒精噴燈燃燒時間幻有焰燃燒最大單值< 10s，有焰燃燒6根算術平均值< 3s ；無焰燃燒最大單值< 60s，無焰燃燒6根算術平均值< 20s。
權利要求
1.一種超高分子量聚乙烯加筋管材，其特征在于管體外壁上設置有若干縱向加強筋，以質量份數(shù)比計超高分子量聚乙烯加筋管材的配料比例為超高分子量聚乙烯 100滑石粉3 6石墨0 1.0阻燃抗靜電材料 0 25。
2.根據(jù)權利要求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強筋均勻、等距排列，并具有相同的尺寸和斷面形狀。
3.根據(jù)權利要求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強筋的斷面形狀為半圓弧形、方形或梯形。
4.一種根據(jù)權利要求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 所述的制作方法是將原料混合后，投入擠出機進行塑化，并在壓力下擠出，擠出的原料進入成型模具，進行壓縮、塑化、固型、脫模，再經過冷卻、切割成管材產品。
5.一種根據(jù)權利要求1所述的超高分子量聚乙烯加筋管材的生產設備，包括擠出機、 成型模具和冷卻裝置，擠出機的出料口連接成型模具的入口，成型模具由分流段、壓縮段、 成型段和脫模段四部分組成，其特征在于所述的成型模具的成型段和脫模段的口模部分設有縱向的全交通槽，脫模段設置有外冷卻夾套。
6.根據(jù)權利要求5所述的超高分子量聚乙烯加筋管材的生產設備，其特征在于所述的全交通槽均勻、等距離分布。
7.根據(jù)權利要求6所述的超高分子量聚乙烯加筋管材的生產設備，其特征在于所述的全交通槽具有相同的尺寸和斷面形狀，斷面形狀為半圓弧形、方形或梯形。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種超高分子量聚乙烯加筋管材及其制備方法和生產設備，其特征在于管體外壁上設置有若干縱向加強筋，以質量份數(shù)比計超高分子量聚乙烯加筋管材的配料比例為超高分子量聚乙烯100，滑石粉3～6，石墨0～1.0，阻燃抗靜電材料0～25。實現(xiàn)了塑料加筋管材的直接擠出成型，具有投資少，生產簡便易行的特點。解決了超高分子量聚乙烯管材使用中的的彎曲、下垂問題，實現(xiàn)了超高分子量聚乙烯大口徑超薄壁管材擠出成型。由于采用滑石粉作潤滑劑，原料可以減少2％的生產損耗；由于加強筋的設計，在同等壓力、同等口徑條件下，與普通超高分子量聚乙烯管材比較，壁厚可以減少20％以上。
文檔編號C08L23/06GK102454829SQ201010509850
公開日2012年5月16日 申請日期2010年10月18日 優(yōu)先權日2010年10月18日
發(fā)明者姜文生 申請人:山東迪浩耐磨管道有限公司