[發明專利]超高分子量聚乙烯片材的制備裝置和制備方法

有效

• 申請號: 201110222036.0
• 申請日: 2011-08-04
• 公開（公告）號: CN102320137A
• 公開（公告）日: 2012-01-18
• 發明（設計）人: 薛平;王新軍;賈明印;張風波;何振強;韓慶國;丁筠
• 申請（專利權）人: 山東和諧管業有限公司;北京化工大學
• 主分類號: B29C69/02
• 分類號: B29C69/02;B29C47/38;B29C59/04;B29K23/00;B29L7/00
• 代理公司: 北京同輝知識產權代理事務所(普通合伙) 11357
• 代理人: 王道川;趙慧

技術領域

本發明涉及高分子材料制備領域，特別涉及一種超高分子量聚乙烯片材的制備裝置和制備方法。

背景技術

超高分子量聚乙烯片材和片材復合結構性材料的市場潛力巨大。在同等厚度的情況下，超高分子量聚乙烯高強度片材的重量只有鋼板的1/8，耐磨性高出5倍左右，強度卻相當，耐腐蝕性更優異，抗沖擊強度更高。用超高分子量聚乙烯片材生產復合加工板、復合管材和復合異型材，可建成一個與大型鋼材廠、鋼管廠、異型材廠同等規模的基礎工業產業。例如，汽車上的外殼、油箱、保險杠、擋泥板、底部護板、車廂擋板等許多部件都可以采用超高分子量聚乙烯片材復合板加工生產，它們的重量將大幅度減輕。再例如，煤礦井下用的運煤礦車，化工廠、選礦廠用的各類槽體、柔性集裝箱，輕型透光屋面板，甚至民用的各種小車、容器都可以用超高分子量聚乙烯高強度片材復合板代替鋼板。因此，其市場規模很大，經濟效益顯著。

國內外生產超高分子量聚乙烯片材主要是用大型切片機從超高分子量聚乙烯模壓燒結制成的厚板材或者圓棒上切下一層薄片，然后用單向或者雙向拉伸機將其拉成具有一定厚度的片材。這種加工方法設備工藝復雜，生產效率很低，成本很高，而且片材的寬度與加工的連續性相矛盾，片材的寬度大，就難以連續了；連續了，寬度就受限制。此外，模壓成型要求模具中的物料分散均勻，否則微小的波動就會使片材產生缺陷，影響片材的性能。

美國專利文獻US20090243138A公布了一種超高分子量聚乙烯片材的制備方法，它是將物料通過兩個加熱的壓延輥成型，然后通過拉伸制得片材，此法雖然省去了模壓這一步，但生產效率較低。

美國專利文獻US2010244321公布了一種生產超高分子量聚乙烯片材的方法，物料經過柱塞擠出機進行塑化熔融，在結晶熔融溫度下通過窄縫機頭成型。但柱塞式擠出屬于間歇式操作，因此生產效率也不高。

美國的Crown?Plastics公司是生產超高分子量聚乙烯片材的知名產商，它開發出了一種超高分子量聚乙烯片材的連續壓制成型法，采用這種方法生產的片材表面光滑、性能均一。但是片材的最大寬度只能達到500mm，厚度與片材強度均受到限制。

綜上所述，現有的超高分子量聚乙烯片材生產線結構復雜、產品強度不高且生產線的自動化程度較低。

發明內容

針對現有技術中超高分子量聚乙烯片材模壓工藝和輥壓工藝存在的不足，本發明的目的在于提供一種生產線自動化程度高、生產效率高的超高分子量聚乙烯片材的制備裝置；并提供一種可實現制備超高分子量聚乙烯高強度高模量片材的制備方法。

本發明的技術方案是這樣實現的：超高分子量聚乙烯片材的制備裝置，包括擠出機、板材模具和拉伸設備，所述板材模具位于所述擠出機與所述拉伸設備之間；所述拉伸設備包括加熱設備和主拉伸機，所述加熱設備位于所述主拉伸機所述板材模具之間，所述加熱設備內還安裝有輔助拉伸機；在所述板材模具與所述加熱設備之間安裝設置有壓光機、第一牽引機和輸送機，所述第一牽引機位于所述壓光機與所述輸送機之間，所述壓光機位于所述板材模具與所述第一牽引機之間，所述輸送機位于所述加熱設備與所述第一牽引機之間。

上述超高分子量聚乙烯片材的制備裝置，自所述主拉伸機沿物料運行方向依次安裝設置有第二牽引機和收卷機。

上述超高分子量聚乙烯片材的制備裝置，所述擠出機為螺桿擠出機，所述螺桿擠出機包括機筒、螺桿、加料座、加料襯套和料斗，所述料斗安裝在所述加料座上，所述加料襯套安裝在所述加料座內，所述加料座的一端安裝有端蓋，所述加料座的另一端與所述機筒固定安裝在一起，所述螺桿依次穿過所述端蓋、所述加料襯套和所述機筒的軸向中孔，所述機筒遠離所述加料座的一端安裝有過濾板，并且在所述機筒上還安裝有加熱器，所述料斗底部的出料口通過所述加料座上的加料通道與所述加料襯套的軸向中孔導通。

上述超高分子量聚乙烯片材的制備裝置，所述加料座上安裝有冷卻水管，所述加熱器上安裝有熱電偶，所述加熱襯套和所述機筒的內壁上設置有矩形狀溝槽，并且所述矩形狀溝槽的深度沿物料運行方向逐漸減小。所述矩形狀溝槽可以沿所述加熱襯套和所述機筒的軸向設置，也可以設置成螺旋形(在內壁環繞軸線設置)。

上述超高分子量聚乙烯片材的制備裝置，所述壓光機的壓光輥筒的表面具有厚度為0.06～0.08mm的鍍鉻層，并且壓光輥筒的表面硬度為HRC40～50、光潔度等級為鏡面13級，所述壓光輥筒的徑向跳動小于等于2絲、圓柱度≤0.01，兩個所述壓光輥筒的間隙調距范圍為大于0、小于等于50毫米。