Indledning

For et UHMWPE-rør er fremstilling af polymeren til et rør kun den første del af fremstillingsproblemet.

Den sværeste del er at holde røret konsistent i hele dets længde.

Et rør kan have den korrekte nominelle diameter, mens det stadig har variationer i vægtykkelse, tæthed, indre struktur eller restspænding. Disse variationer er tæt forbundet med, hvad der sker, før materialet når formningsmatricen.

UHMWPE gør problemet mere kompliceret, fordi dets ekstremt høje molekylvægt giver det meget høj smelteviskositet og meget dårlig smelteflydeevne. Dette er en af ​​grundene til, at UHMWPE almindeligvis behandles ved kompressionsstøbning eller ramekstrudering i stedet for at behandles som konventionel polyethylen i en standardekstruderingsproces.

Til stødekstrudering komprimeres pulveret i successive trin og skubbes gennem en opvarmet matrice. Produktionsresultatet afhænger ikke kun af selve materialet, men også af hvor konsekvent pulveret tilføres, komprimeres, opvarmes og bevæges gennem formningssystemet.

Det er her vægens ensartethed starter.

Rørvæggen er bygget før den når matricen

Det er let at antage, at formningsmatricen bestemmer den endelige vægtykkelse.

Matricen bestemmer bestemt profilen, men materialet, der kommer ind i matricen, har allerede gennemgået flere vigtige stadier.

UHMWPE-pulver kommer ind i maskinen og komprimeres gradvist af en frem- og tilbagegående stempel. Hver rambevægelse komprimerer en del pulver og skubber det konsoliderede materiale mod den opvarmede formningszone. Braskem beskriver dette som successiv pulverpakning og bevægelse gennem en opvarmet matrice, hvor den indvendige matricesektion bestemmer den endelige profil.

Dette skaber en meget anderledes produktionssituation end almindelig skrueekstrudering.

En konventionel PE-ekstruder transporterer kontinuerligt en flydende polymersmelte. Ved UHMWPE ramekstrudering flyttes materialet primært ved positiv forskydning og kompression.

Hvis pulverladningen er inkonsekvent, kan formningsbetingelserne også blive inkonsistente.

Røret kan derfor ikke styres ordentligt ved kun at se på matriceåbningen.

Pulverpakning har en direkte effekt på formningsprocessen

Før UHMWPE-pulver bliver en kontinuerlig polymerstruktur, skal pulverpartiklerne bringes i tæt kontakt.

Graden og ensartetheden af ​​komprimeringen har indflydelse på, hvordan materialet opfører sig under efterfølgende opvarmning og konsolidering.

En ujævn pulverladning kan skabe lokale forskelle i tæthed. Når materialet kommer ind i den opvarmede sektion, kan disse forskelle påvirke, hvor hurtigt forskellige regioner konsolideres.

Dette er især relevant for produkter med tykke-vægge.

Et tykt UHMWPE-rør opvarmes ikke gennem hele væggen med det samme. Varmen skal bevæge sig fra de opvarmede overflader mod materialet inde i væggen. UHMWPE har også relativt dårlig varmeledningsevne, så temperaturfordelingen gennem sektionen skal kontrolleres omhyggeligt under forarbejdningen. Forskning i UHMWPE-bearbejdning viser, at materialets termiske adfærd og begrænsede smeltemobilitet gør bearbejdningsforholdene til en vigtig del af formningskvaliteten.

Produktionsmålet er derfor ikke blot "opvarm pulveret."

Det er for at opnå tilstrækkelige termiske forhold i hele formningssektionen, mens tryk og dimensionskontrol opretholdes.

Temperaturen skal være høj nok - men ikke tilfældigt høj

UHMWPE reagerer ikke på temperatur på samme måde som en polymer med lav-viskositet.

Dets smeltepunkt er omkring 155 grader, men fuldstændig sammensmeltning af pulverpartikler kræver højere forarbejdningstemperaturer, og materialet har stadig ekstremt dårlig flydeevne selv over dets smeltepunkt.

Dette skaber et vigtigt behandlingsvindue.

Hvis den termiske tilstand er utilstrækkelig, kan pulverpartiklerne muligvis ikke konsolideres tilstrækkeligt.

Hvis materialet udsættes for ekstreme termiske forhold eller forbliver ved forhøjet temperatur i for lang tid, bliver termisk nedbrydning et problem. Bearbejdningslitteraturen bemærker også, at UHMWPE har dårlig varmeledningsevne, hvilket kan forårsage lokal varmeakkumulering inde i materialet.

For rørproduktion er problemet derfor ikke blot den temperatur, der vises på en varmeregulator.

Selve materialet skal nå den krævede termiske tilstand på tværs af formningssektionen.

Det er en af ​​grundene til, at den opvarmede matrice er en vigtig del af processen.

Den opvarmede matrice styrer opholdstid

Formningsmatricen gør mere end at give røret dens endelige form.

Dens opvarmede længde bestemmer, hvor længe det komprimerede materiale forbliver under kontrollerede termiske forhold, før det forlader formningszonen.

Braskem identificerer specifikt længden af ​​den opvarmede matricezone, stødtrinstrin og støddæmperbevægelsesregelmæssighed som faktorer, der påvirker produktionshastigheden.

Overvej, hvad der sker, hvis rambevægelsen ændres.

En hurtigere bevægelse ændrer mængden af ​​materiale, der passerer gennem den opvarmede sektion pr. tidsenhed. Materialets termiske historie ændres med det.

En langsommere bevægelse gør det modsatte.

Dette betyder, at produktionshastigheden ikke kan adskilles fra termisk kontrol. Forøgelse af output uden at tage hensyn til varmekapaciteten og matricens længde kan forstyrre de betingelser, der kræves for ensartet konsolidering.

Af denne grund er UHMWPE-rørproduktion en koordineret proces snarere end en simpel "pulver ind, rør ud" operation.

Ram-bevægelse kan skabe procespulsering

Der er en anden egenskab, som er let at overse.

Et ram-ekstruderingssystem bruger frem- og tilbagegående bevægelse snarere end kontinuerlig skruerotation.

Stemplet går frem, komprimerer pulveret og skubber materialet fremad. Den vender derefter tilbage til næste opladnings- og komprimeringscyklus.

Det betyder, at processen indeholder en iboende cyklisk bevægelse.

Forskning i UHMWPE ram-ekstrudering bemærker, at intermitterende tilførsel og komprimering gør processen teknisk kvasi-kontinuerlig, og at den cykliske stempling kan bidrage til resterende spændinger i det ekstruderede produkt. Der er udviklet flere-stempelsystemer for at reducere pulsering og gøre processen tættere på kontinuerlig drift.

For rørproduktion er det derfor vigtigt at opretholde en stabil stempelbevægelse.

Hvis bevægelsen er uregelmæssig, kan tryk- og materialeleveringsforholdene også svinge.

Målet er ikke blot at generere nok kraft. Kraften skal påføres gentagne gange og konsekvent.

Matricegeometri bestemmer den endelige rørprofil

Når materialet er blevet tilstrækkeligt konsolideret og opvarmet, passerer det gennem formningsmatricen.

Den indvendige sektion af matricen etablerer den rørformede geometri. I rørproduktion omfatter dette forholdet mellem udvendig diameter, indvendig diameter og vægtykkelse.

En ændring i formgeometrien ændrer materialefordelingen omkring røret.

Af denne grund skal formdesignet overvejes sammen med det materiale, der kommer ind i det. En teoretisk korrekt matrice kan ikke kompensere for ustabil pulvertilførsel eller inkonsekvent komprimering opstrøms.

Matricen skal også modstå betydelige mekaniske belastninger. Stemplet skal overvinde modstanden skabt af det højviskose UHMWPE-materiale og friktionen forbundet med formningsprocessen. Braskem identificerer hydraulisk kraft og den mekaniske styrke af ekstruderkomponenterne blandt de faktorer, der påvirker produktivitet og produktkvalitet.

Køling kan ændre de endelige dimensioner

Røret stopper ikke med at skifte, så snart det forlader den opvarmede matrice.

Afkøling får polymerstrukturen til at trække sig sammen og stabiliseres.

For en rørformet sektion oplever den ydre overflade og den indre overflade muligvis ikke nøjagtig den samme termiske historie. Afkølingshastigheden påvirker derfor dimensionsstabiliteten og restspændingen.

Dette bliver mere væsentligt, efterhånden som rørdimensioner og vægtykkelse øges.

Formålet med køling er ikke blot at gøre røret koldt så hurtigt som muligt. Det er for at bringe den dannede profil i en stabil dimensionstilstand uden at skabe unødvendige termiske forskelle gennem væggen.

Dette er også grunden til, at nedstrøms køle- og formningsudstyr betragtes som en del af selve UHMWPE ramekstruderingssystemet.

Hvorfor vægtykkelse ikke styres af ét tal

Når købere angiver et UHMWPE-rør, angives vægtykkelse normalt som et dimensionskrav.

Under fremstilling afhænger opretholdelsen af ​​denne vægtykkelse imidlertid af, at flere procesbetingelser arbejder sammen.

Dette er grunden til, at vægtykkelse ikke skal ses som noget, der er "skabt af matricen" alene.

Matricen definerer geometrien, men stabiliteten af ​​hele formningsprocessen bestemmer, hvor konsekvent den geometri gengives.

Hvad sker der, hvis processen er ustabil?

Procesustabilitet giver ikke nødvendigvis en åbenbar defekt med det samme.

Et rør kan stadig se glat ud udefra.

Imidlertid kan inkonsekvent behandling påvirke dimensionsensartethed, intern konsolidering og resterende spænding. Forskning i ramekstrudering identificerer specifikt resterende spænding som en konsekvens af den intermitterende kompressionsproces, hvor udglødning anvendes i nogle ekstruderingsprodukter for at reducere disse spændinger.

Dette er især vigtigt for UHMWPE-rør, fordi materialet er udvalgt til krævende service, såsom transport af slibende gylle.

Rørvæggen skal bevare sin strukturelle integritet, mens den indre overflade udsættes for kontinuerlig partikelpåvirkning og glidende slid.

Produktionskonsistens er derfor forbundet med serviceydelse. Den fremragende slidstyrke af UHMWPE kan ikke kompensere for dårlig formningskvalitet.

Hvordan producenter overvåger processen

En stabil produktionslinje har brug for kontrolpunkter gennem formningsprocessen frem for kun en endelig dimensionsinspektion.

Råpulveret har brug for konsekvent fodring. Komprimeringstrinnet har brug for en stabil rambevægelse. Varmesystemet har brug for tilstrækkelig kapacitet og stabile termiske forhold. Formningsmatricen skal bevare sin geometri under mekanisk belastning. Køling skal stabilisere den færdige profil.

Det endelige rør kan derefter kontrolleres for dimensionskrav og andre specificerede kvalitetsegenskaber.

Denne tilgang er mere nyttig end at stole på en enkelt endelig måling.

Hvis et rør viser sig at have en dimensionsafvigelse, gør forståelsen af ​​den komplette formningssekvens det muligt at undersøge, om problemet opstod i pulvertilførsel, komprimering, opvarmning, matriceforhold eller afkøling.

Konklusion

Fremstilling af UHMWPE-rør er ikke blot et spørgsmål om at opvarme polymerpulver og tvinge det gennem en form.

Den vanskelige del er at opretholde et stabilt formningsmiljø, mens et materiale med ekstrem høj molekylvægt og meget dårlig smelteflydeevne komprimeres, opvarmes, konsolideres og formes.

Ved stødekstrudering bidrager pulverpakning, støddæmperbevægelse, opvarmet matricelængde, termiske forhold, matricegeometri og køling til den endelige rørstruktur.

Derfor starter styringen af ​​UHMWPE-rørvæggens kvalitet i god tid før materialet når den endelige formningsmatrice.

For en producent af minerør er den egentlige produktionsudfordring ikke kun at producere et UHMWPE-rør med de rigtige dimensioner. Det producerer disse dimensioner konsekvent fra den ene sektion af røret til den næste, mens den bevarer den konsoliderede polymerstruktur, der giver UHMWPE sin slidstyrke og sejhed.

Primært søgeord:UHMWPE-rørfremstillingsproces
Sekundære søgeord:UHMWPE rørproduktion, UHMWPE ramekstrudering, UHMWPE rørformning, UHMWPE vægtykkelseskontrol, UHMWPE pulverkomprimering, UHMWPE rørekstrudering, UHMWPE rørkvalitetskontrol

Anmodningen UHMWPERørkvoten

ForUHMWPE minerør, UHMWPE foret stålrør, UHMWPE albuer og forbindelsesflanger, send os:

DN + PN + Opslæmningstype + Faststofkoncentration + Partikelstørrelse + Flowhastighed + Rørledningslængde + Mængde

Luoyang Zhengju New Materials Technology Co., Ltd.

WhatsApp:+86 19937270645

E-mail: baibaili456@gmail.com

Wechat: +86 19937270645

Få den bedste pris for din slibegyllerørledning.