一種pe超大口徑厚壁管材的制備工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種PE超大口徑厚壁管材的制備工藝，屬于聚乙烯管材技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]超大口徑厚壁PE管道通常是指外徑(DN)在100mm以上的實(shí)壁管道。近年來(lái)，大口徑PE壓力管道的需求在不斷持續(xù)上升，其中，高密度聚乙烯HDPE(High DensityPolyethylene,簡(jiǎn)稱為“HDPE”)，以其具有良好的耐熱性和耐寒性、化學(xué)穩(wěn)定性好、還具有較高的剛性和韌性、機(jī)械強(qiáng)度好等多種特點(diǎn)，而受到人們的青睞，被廣泛應(yīng)用。
[0003]HDPE是高結(jié)晶性聚合物，成型收縮率在1.5% — 3%，在生產(chǎn)制造過(guò)程中，使用擠出機(jī)熔融塑化擠出，熔融管坯從模頭擠出以后通過(guò)定徑筒，在冷卻過(guò)程中需精確控制其尺寸。該過(guò)程既可采用真空定徑法又可采用內(nèi)壓定徑法，它們均要求熔融管坯通過(guò)定徑筒以后，迅速冷卻定徑，以保證管材精確的外徑和橢圓度要求。特別是對(duì)于超大口徑厚壁管材，厚壁管坯由于自重而易下塌造成壁厚不均勻，且散熱困難，外徑難以控制。因此，冷卻定徑顯得十分重要，對(duì)超大口徑厚壁的HDPE管材進(jìn)行迅速均勻的冷卻是十分困難的，雖然通過(guò)真空冷卻定徑以后，管材外表面已冷卻固化，但管材大部分仍處于熔融狀態(tài)，熔融熱量迅速傳遞至管材表面，還未固化的熔融內(nèi)層極易在管材的自重下下垂，造成管材壁厚的不均勻和較大向的橢圓度。因此，單獨(dú)使用冷卻水箱噴淋式冷卻系統(tǒng)，很難抵制熔體由于重力作用而下垂。
[0004]因此，亟需設(shè)計(jì)一種針對(duì)PE超大口徑厚壁管材的制備工藝。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種PE超大口徑厚壁管材的制備工藝。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0007]一種PE超大口徑厚壁管材的制備工藝，包括以下步驟，
[0008](I)按重量份計(jì)，取原料高密度聚乙烯100份、黑色母料2-6份，混合均勻，得混合物料；
[0009](2)將步驟(I)得到的混合物料，在80_90°C下烘干30分鐘以上，然后將混合物料放入高速混合機(jī)中混合均勻，并在混合機(jī)中冷卻至25 - 45°C后打入干燥料倉(cāng)；
[0010](3)將干燥料倉(cāng)內(nèi)的混合物料輸送至料斗，通過(guò)料斗進(jìn)入擠出機(jī)擠出，得到管材，擠出的工藝參數(shù)如下:擠出機(jī)機(jī)身溫度:230-190°C，擠出機(jī)中合流芯溫度:230-190°C，擠出機(jī)的機(jī)頭溫度:190-230°C ;擠出機(jī)的主機(jī)轉(zhuǎn)速:20 - 100轉(zhuǎn)/分；
[0011](4)將步驟(3)得到的管材通過(guò)真空水箱入口處定徑套定徑，然后進(jìn)行真空冷卻定徑，在真空冷卻定徑的同時(shí)在機(jī)頭內(nèi)部對(duì)管材空氣冷卻，接著在管材出真空水箱后經(jīng)過(guò)水箱噴淋進(jìn)一步冷卻，得到成型管材；
[0012](5)將步驟(4)得到的成型管材定長(zhǎng)切割、噴碼、包裝。
[0013]優(yōu)選的，步驟(I)中，所述高密度聚乙烯的含水量< 0.05%;所述黑色母料的含水量< 0.05%o
[0014]進(jìn)一步優(yōu)選的，步驟(I)中，混料前，對(duì)原料高密度聚乙烯和黑色母料分別進(jìn)行水分含量檢測(cè)，當(dāng)含水量多0.05%時(shí)，使用烘料機(jī)對(duì)原料進(jìn)行烘干。
[0015]優(yōu)選的，步驟(3)中，將干燥料倉(cāng)內(nèi)的混合物料通過(guò)真空自動(dòng)上料機(jī)輸送至料斗。此設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)在于，通過(guò)真空自動(dòng)上料機(jī)進(jìn)行混合物料的輸送，可以有效保證混合物料在運(yùn)行過(guò)程中不受外界環(huán)境的影響，避免受潮，受污染。
[0016]優(yōu)選的，步驟(3)中，所述擠出機(jī)的機(jī)頭包括依次連接的口模、口模座、定徑套、芯模、機(jī)頭體和連接器；所述口模置于口模座中，所述機(jī)頭體的兩側(cè)設(shè)置有調(diào)節(jié)螺釘，所述機(jī)頭體的末端安裝所述的連接器，在所述機(jī)頭體的內(nèi)部設(shè)置有空氣流道，所述空氣流道由機(jī)頭體末端的側(cè)面向外延伸與外部的出氣管道相連通。
[0017]優(yōu)選的，在所述機(jī)頭體的兩側(cè)對(duì)稱設(shè)置有兩條出氣管道，所述兩條出氣管道均與空氣流道相連通。
[0018]進(jìn)一步優(yōu)選的，所述空氣流道內(nèi)空氣的流向與機(jī)頭內(nèi)管材擠出的方向相反。此設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)在于，通過(guò)從擠出管材的末端進(jìn)風(fēng)冷卻管材內(nèi)壁，使冷卻空氣的流向與管材擠出的方向相反，同時(shí)管材外壁通過(guò)真空定徑噴淋冷卻，以此方法使管材內(nèi)部同時(shí)冷卻，從而使管材成型。管材從出模頭位置處，內(nèi)外壁就開(kāi)始同時(shí)冷卻，不致熔體重力下垂導(dǎo)致的壁厚偏差很大不勻，及冷卻不及時(shí)不足夠?qū)е碌牟粓A度超標(biāo)準(zhǔn)的問(wèn)題。
[0019]優(yōu)選的，步驟(I)中，所述高密度聚乙烯選用擠出級(jí)高密度聚乙烯，熔體質(zhì)量流動(dòng)速率在0.2-0.4g/10min，抗熔垂性質(zhì)樹(shù)脂。
[0020]本發(fā)明的有益效果在于:
[0021]本發(fā)明制備工藝在基于原來(lái)的生產(chǎn)工藝方式上，增加內(nèi)部空氣冷卻，空氣流動(dòng)方向與管材生產(chǎn)方向相反，以增加管材的冷卻效果，以此方法使管材內(nèi)部同時(shí)冷卻，防止減弱熔體重力下垂及冷卻不及時(shí)不足夠?qū)е碌牟粓A度超標(biāo)準(zhǔn)問(wèn)題，并能保證機(jī)頭盡可能少的熱量被空氣帶走，保證機(jī)頭內(nèi)部溫度均勻，并節(jié)省用電、提高能源效率。本發(fā)明制備工藝及其該工藝所用到的改進(jìn)型工藝設(shè)備，工藝合理、設(shè)備可靠，效果顯著，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和市場(chǎng)價(jià)值，值得推廣應(yīng)用。
【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1為本發(fā)明中擠出機(jī)改進(jìn)后的機(jī)頭結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖2為本發(fā)明中擠出機(jī)改進(jìn)后的機(jī)頭原理示意圖；
[0024]圖3為本發(fā)明制備工藝的工藝流程圖。
[0025]其中:1、擠出機(jī)機(jī)頭；2、出氣管道；3、機(jī)頭進(jìn)料管；4、空氣流道；5、管材。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面通過(guò)實(shí)施例并結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明，但不限于此。
[0027]實(shí)施例1:
[0028]本實(shí)施例提供一種制備口徑為DN1600X94.ll.0MPa的聚乙烯管材的制備工藝，其工藝步驟如下:
[0029](I)配料:按重量份計(jì)，取原料高密度聚乙烯100份、黑色母料2份，將高密度聚乙烯、黑色母料混合均勻，在80-90°C烘干，并在該溫度范圍內(nèi)保持30分鐘以上。選擇高密度聚乙烯熔體質(zhì)量流動(dòng)速率在0.26-0.4g/10min,抗熔垂性質(zhì)樹(shù)脂。
[0030](2)擠出:將步驟(I)得到的混合物料從干燥料倉(cāng)通過(guò)真空自動(dòng)上料機(jī)輸送至料斗，放入擠出機(jī)擠出管材，擠出機(jī)所用機(jī)頭為改進(jìn)后的機(jī)頭，如圖1和圖2所述；擠出的工藝參數(shù)如下:擠出機(jī)機(jī)身溫度:230-190°C，擠出機(jī)中合流芯溫度:230-190°C，擠出機(jī)的機(jī)頭溫度:190-230 ;擠出機(jī)的主機(jī)轉(zhuǎn)速:20轉(zhuǎn)/分，原料通過(guò)料斗塑化、運(yùn)輸至模具；
[0031](3)冷卻定型:將步驟(2)中擠出的管材通過(guò)真空水箱入口處定徑套定徑，真空冷卻定徑同時(shí)在機(jī)頭內(nèi)部對(duì)管材空氣冷卻，空氣流向與機(jī)頭內(nèi)管材擠出的方向相反，管材出真空水箱后經(jīng)過(guò)水箱噴淋進(jìn)一步冷卻，這樣管材從出模頭位置處內(nèi)外壁就開(kāi)始同時(shí)冷卻，不致熔體重力下垂導(dǎo)致的壁厚偏差很大不勻，及冷卻不及時(shí)不足夠?qū)е碌牟粓A度超標(biāo)準(zhǔn)問(wèn)題，最后得到成型管材。
[0032](4)定長(zhǎng)切割、噴碼:將步驟(3)得到的成型管材噴印、定長(zhǎng)切割、包裝。
[0033]其中，在步驟(I)混料前，需要對(duì)原料高密度聚乙烯和黑色母料分別進(jìn)行水分含量檢測(cè)，當(dāng)含水量多0.0