[實用新型]超高分子量聚乙烯管材單螺桿擠出機筒成型設備

無效

• 申請號: 200720086981.1
• 申請日: 2007-09-14
• 公開（公告）號: CN201140515Y
• 公開（公告）日: 2008-10-29
• 發明（設計）人: 秦建華
• 申請（專利權）人: 武漢工程大學
• 主分類號: B29C47/20
• 分類號: B29C47/20;B29C47/60;B29C47/66;B29C47/90;B29K23/00;B29L23/00
• 代理公司: 武漢開元專利代理有限責任公司
• 代理人: 唐正玉

技術領域

本實用新型涉及一種超高分子量聚乙烯(UHMWPE)管材單螺桿擠出機筒成型設備。

背景技術

目前普遍采用的超高分子量聚乙烯管材成型方法是柱塞擠出成型和采取特殊措施的單螺桿擠出成型。

柱塞擠出成型可以看成是連續的燒結成型，該成型法可采用純超高分子量聚乙烯粉料生產純超高分子量聚乙烯管材，從而使制品材料分子量不會降低，保持了超高分子量聚乙烯基于其超高分子量特點的所有優良特性，特別是耐磨性和優異的力學性能，但是該方法塑化時間長，生產效率較低，不宜成型大的成品，在生產應用中受到一定限制。

目前市場采用單螺桿擠出機能連續成型超高分子量聚乙烯管材技術，一是要對普通的單螺桿擠出機進行技術改造，同時還要對超高分子量聚乙烯原料的改性，增加在成型過程中的流動性，該技術往往帶來產品成本的大幅提高或以降低產品性能為代價。

發明內容

本實用新型的目的提供一種超高分子量聚乙烯管材單螺桿擠出機筒成型設備，實現對超高分子量聚乙烯粉料在不改性的前提下，連續擠出成型超高分子量聚乙烯管材的目的，這種管材制品完好保存了超高分子量聚乙烯材料的各種優良性能，產品成本不會提高。

超高分子量聚乙烯管材單螺桿擠出機筒成型設備，包括料斗座1、機筒、螺桿4、定型芯棒6、定型套7和冷卻套8，機筒通過法蘭與料斗座1連接，機筒由前端機筒5和后端機筒3組成，且在后端機筒內銜有增壓內襯2，內襯2上開有溝槽，以確保擠出機產生足夠的擠出壓力，螺桿4放置在機筒內且一端固定在料斗座上，螺桿4另一端與定型芯棒6連接，前端機筒5依次與定型套7和冷卻套8連接成整體。

所述的定型芯棒6與螺桿4制成一體或分體制造緊固連接。

所述的機筒、定型套7和冷卻套8制成一體或分體制造緊固連接。

所述螺桿4結構劃分為：進料壓縮段、固體塞段、螺棱漸變段和成型段四個部分，其中在進料壓縮段的結構為：等螺距變螺槽深度、變螺距變螺槽深度或變螺距等螺槽深度，固體塞段的結構為：等螺距等螺槽深度或變螺距變螺槽深度，在螺棱漸變段：螺桿的螺棱高度從螺槽的深度，變化到零；在成型段：螺桿無螺棱而呈光桿。

所述螺桿4結構為：螺棱高度從螺槽的深度突變為零，螺桿變成進料壓縮段、固體塞段、成型段三個部分。

本實用新型超高分子量聚乙烯管材單螺桿擠出機筒成型原理：利用超高分子量聚乙烯在高彈態下具有可擠壓、壓延特性，當處于高彈態下的超高分子量聚乙烯在一定擠壓力的作用下，充滿由光桿螺桿與機筒間所形成型腔時，可實現超高分子量聚乙烯管材的初步成型，然后在擠出壓力的繼續作用下，處于高彈態下的超高分子量聚乙烯管材通過定型芯棒6和定型套7來實現溫度和幾何尺寸的均化過程，再通過冷卻套8時，處于高彈態下超高分子量聚乙烯管材迅速完成冷卻定型過程，最后在牽引裝置、計量裝置和切割裝置等共同協調工作下，實現超高分子量聚乙烯管材的連續生成。

由于本實用新型利用超高分子量聚乙烯在高彈態下所具有可擠壓、壓延的特性成型，不需要對超高分子量聚乙烯改性來增加其流動性，克服了必須對超高分子量聚乙烯該性來增加其流動性，才能采用單螺桿擠出機進行擠出成型的技術難題，組合式機筒內襯上開有溝槽保證了擠出機能產生足夠的擠出壓力，在保持超高分子量聚乙烯優異性能的情況下實現了管材連續擠出成型。

本實用新型的優點：

機筒成型理論突破了目前單螺桿擠出成型理論，即原料在熔融狀態下，只有表現出具有粘流態才能采用單螺桿擠出的規則。

機筒成型擠出機不論在結構上還是功能上都有別于普通單螺桿擠出機。

對機筒成型擠出的純UHMWPE管材試樣與模壓成型的純UHMWPE塊材試樣一道進行了摩擦、磨損對比試驗，結果證實：采用機筒成型擠出的純UHMWPE管材的摩擦系數為0.078，如圖2所示；而且比模壓成型摩擦系數為0.123，如圖3所示。對磨損試驗后的表面磨損形貌的SEM分析表明，從SEM圖中可以看出機筒成型擠出的純UHMWPE管材試樣的磨損較之于模壓成型的純UHMWPE塊材試樣輕微。