[发明专利]一种超高分子量聚乙烯管材的成型设备及成型方法

权利要求书

1.一种超高分子量聚乙烯管材的成型设备，依次包括转速可调的物料混合机、烘箱、单螺杆挤出机、冷却装置、双履式牵引机、切割机和置料架，其特征在于：在烘箱与单螺杆挤出机之间还设置有行星螺杆挤出机，所述行星螺杆挤出机包括加料口、多个螺杆、出料口、齿轮箱，所述行星螺杆挤出机的出料口与单螺杆挤出机的加料口相连接，所述行星螺杆挤出机的多个螺杆呈行星状排列，以具有第一直径的第一螺杆为中心螺杆，具有第二直径的第二螺杆均匀分布在所述第一螺杆周围，每一所述的第二螺杆均与第一螺杆相啮合，所述第二螺杆既能绕其轴线自转，又能围绕所述第一螺杆的轴线公转，且第一直径大于第二直径，第二螺杆的数量为3-6个。

2.根据权利要求1所述的超高分子量聚乙烯管材的成型设备，其特征在于：所述转速可调的物料混合机可以设定第一转速和第二转速，其中所述第一转速小于所述第二转速。

3.根据权利要求2所述的超高分子量聚乙烯管材的成型设备，其特征在于：所述第一转速为300r/min，所述第二转速为500r/min。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的超高分子量聚乙烯管材的成型设备，其特征在于：所述第一直径与第二直径的比值为2:1。

5.根据权利要求4所述的超高分子量聚乙烯管材的成型设备，其特征在于：所述单螺杆挤出机包括机筒，直径与机筒匹配并可在机筒内旋转的单螺杆，多孔板，管材机头，机头调压装置以及螺钉调节式管材外径调节装置。

6.一种采用权利要求1-5中任一项所述的超高分子量聚乙烯管材的成型设备成型超高分子量聚乙烯管材的成型方法，包括以下步骤：

(1) 将超高分子量聚乙烯管材原料加入到转速可调的物料混合机中，以第一转速混合2分钟，然后以第二转速混合1分钟，所述第一转速小于第二转速；

(2) 将经过物料混合机混合的原料放入到烘箱中，烘干；

(3) 将烘干的原料通过行星螺杆挤出机的加料口加入到行星螺杆挤出机中进行原料的一级混合与塑化，并从行星螺杆挤出机的出料口挤入到单螺杆挤出机的加料口中，其中行星螺杆挤出机从加料口到出料口各区的机筒加热温度依次为：一区150℃~160℃、二区160℃~170℃、三区170℃~180℃、四区180℃~190℃；

(4) 挤入到单螺杆挤出机中的原料被单螺杆进一步剪切塑化，进行二级混合与塑化，然后经过多孔板进入到管材机头，并通过螺钉调节式管材外径调节装置调节所成型管材的外径；通过调节调压装置，使管材机头的出口压力保持不变；即成型为所需尺寸的管材，其中单螺杆挤出机从加料口到管材机头各区的机筒加热温度依次为：一区180℃~190℃、二区190℃~200℃、三区190℃~200℃、四区180℃~190℃；

(5) 由单螺杆挤出机成型的管材经过冷却装置冷却后，在双履式牵引机的牵引下，输送到切割机，由切割机切割为所需长度的管材，并落入管材置料架中存储；

所述超高分子量聚乙烯管材原料包括：超高分子量聚乙烯90~95%、偶联剂1.5~3%、填充剂2.5%~5%以及成核剂1%~2%，以上百分比均为质量百分比；所述偶联剂为乙烯基硅氧烷或烯丙基硅氧烷；所述填充剂为碳酸钙、云母和炭黑中的一种或多种；所述成核剂为苯甲酸。

7.根据权利要求6所述的超高分子量聚乙烯管材的成型方法，其特征在于：所述步骤(1)中所述第一转速为300r/min，所述第二转速为500r/min。

8.根据权利要求6所述的超高分子量聚乙烯管材的成型方法，其特征在于：所述步骤(2)中，烘干时间为2h~3h，烘干温度为80℃~90℃。

9.根据权利要求6所述的超高分子量聚乙烯管材的成型方法，其特征在于：所述步骤(3)中，行星螺杆挤出机从加料口到出料口各区的机筒加热温度依次为：一区155℃、二区160℃、三区170℃、四区180℃；所述步骤(4)中，单螺杆挤出机从加料口到机头各区的机筒加热温度依次为：一区180℃、二区190℃、三区190℃、四区185℃。

10.根据权利要求6所述的超高分子量聚乙烯管材的成型方法，所述超高分子量聚乙烯管材原料包括：超高分子量聚乙烯92%，乙烯基硅氧烷2%，碳酸钙1.5%，云母1.5%，炭黑1%，苯甲酸2%，以上百分比均为质量百分比。