Introduksjon

For et UHMWPE-rør er det å lage polymeren til et rør bare den første delen av produksjonsproblemet.

Den vanskeligste delen er å holde røret konsistent i hele lengden.

Et rør kan ha riktig nominell diameter samtidig som det har variasjoner i veggtykkelse, tetthet, indre struktur eller restspenning. Disse variasjonene er nært knyttet til det som skjer før materialet når formingsformen.

UHMWPE gjør problemet mer komplisert fordi den ekstremt høye molekylvekten gir den svært høy smelteviskositet og svært dårlig smelteflytbarhet. Dette er en grunn til at UHMWPE vanligvis behandles ved kompresjonsstøping eller ramekstrudering i stedet for behandlet som vanlig polyetylen i en standard ekstruderingsprosess.

For ram-ekstrudering komprimeres pulveret i påfølgende trinn og skyves gjennom en oppvarmet dyse. Produksjonsresultatet avhenger ikke bare av selve materialet, men også av hvor konsekvent pulveret mates, komprimeres, varmes opp og beveges gjennom formingssystemet.

Det er der veggens enhetlighet starter.

Rørveggen bygges før den når formen

Det er lett å anta at formingsformen bestemmer den endelige veggtykkelsen.

Dysen bestemmer absolutt profilen, men materialet som kommer inn i formen har allerede gått gjennom flere viktige stadier.

UHMWPE-pulver kommer inn i maskinen og komprimeres gradvis av en frem- og tilbakegående ram. Hver rambevegelse komprimerer en del av pulveret og skyver det konsoliderte materialet mot den oppvarmede formingssonen. Braskem beskriver dette som suksessiv pulverpakking og bevegelse gjennom en oppvarmet dyse, med den indre dyseseksjonen som bestemmer den endelige profilen.

Dette skaper en helt annen produksjonssituasjon enn vanlig skrueekstrudering.

En konvensjonell PE-ekstruder transporterer kontinuerlig en flytende polymersmelte. Ved UHMWPE ram-ekstrudering flyttes materialet primært ved positiv forskyvning og kompresjon.

Hvis pulverladningen er inkonsekvent, kan formingsforholdene også bli inkonsekvente.

Røret kan derfor ikke kontrolleres ordentlig ved kun å se på dyseåpningen.

Pulverpakking har en direkte effekt på formingsprosessen

Før UHMWPE-pulver blir en kontinuerlig polymerstruktur, må pulverpartiklene bringes i nær kontakt.

Graden og jevnheten av komprimering påvirker hvordan materialet oppfører seg under etterfølgende oppvarming og konsolidering.

En ujevn pulverladning kan skape lokale forskjeller i tetthet. Når materialet kommer inn i den oppvarmede delen, kan disse forskjellene påvirke hvor raskt ulike regioner konsolideres.

Dette er spesielt relevant for tykke-vegger.

Et tykt UHMWPE-rør varmes ikke gjennom hele veggen umiddelbart. Varme må bevege seg fra de oppvarmede overflatene mot materialet inne i veggen. UHMWPE har også relativt dårlig varmeledningsevne, så temperaturfordelingen gjennom seksjonen må kontrolleres nøye under behandlingen. Forskning på UHMWPE-behandling viser at materialets termiske oppførsel og begrensede smeltemobilitet gjør prosessforhold til en viktig del av formingskvaliteten.

Produksjonsmålet er derfor ikke bare «varme pulveret».

Det er å oppnå tilstrekkelige termiske forhold i hele formingsseksjonen samtidig som trykk- og dimensjonskontroll opprettholdes.

Temperaturen må være høy nok - men ikke tilfeldig høy

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

Smeltepunktet er rundt 155 grader, men fullstendig sammensmelting av pulverpartikler krever høyere prosesseringstemperaturer, og materialet har fortsatt ekstremt dårlig flytbarhet selv over smeltepunktet.

Dette skaper et viktig behandlingsvindu.

Hvis den termiske tilstanden er utilstrekkelig, kan det hende at pulverpartikler ikke konsolideres tilstrekkelig.

Hvis materialet utsettes for ekstreme termiske forhold eller forblir ved forhøyet temperatur for lenge, blir termisk nedbrytning et problem. Bearbeidingslitteraturen bemerker også at UHMWPE har dårlig varmeledningsevne, noe som kan forårsake lokal varmeakkumulering inne i materialet.

For rørproduksjon er problemet derfor ikke bare temperaturen vist på en varmeregulator.

Selve materialet må nå den nødvendige termiske tilstanden på tvers av formingsseksjonen.

Det er en grunn til at den oppvarmede formen er en viktig del av prosessen.

Den oppvarmede dysen kontrollerer oppholdstid

Formingsdysen gjør mer enn å gi røret dens endelige form.

Dens oppvarmede lengde bestemmer hvor lenge det komprimerte materialet forblir under kontrollerte termiske forhold før det forlater formingssonen.

Braskem identifiserer spesifikt oppvarmet dysesonelengde, ramsterinn og rambevegelsesregularitet som faktorer som påvirker produksjonshastigheten.

Tenk på hva som skjer hvis rambevegelsen endres.

En raskere bevegelse endrer mengden materiale som passerer gjennom den oppvarmede seksjonen per tidsenhet. Den termiske historien til materialet endres med det.

En langsommere bevegelse gjør det motsatte.

Dette betyr at produksjonshastighet ikke kan skilles fra termisk kontroll. Å øke ytelsen uten å ta hensyn til varmekapasiteten og dyselengden kan forstyrre forholdene som kreves for konsistent konsolidering.

Av denne grunn er UHMWPE-rørproduksjon en koordinert prosess i stedet for en enkel "pulver inn, rør ut" operasjon.

Ram-bevegelse kan skape prosesspulsering

Det er en annen egenskap som er lett å overse.

Et ram-ekstruderingssystem bruker frem- og tilbakegående bevegelse i stedet for kontinuerlig skrurotasjon.

Stammen beveger seg frem, komprimerer pulveret og skyver materialet fremover. Den returnerer deretter for neste lade- og komprimeringssyklus.

Dette betyr at prosessen inneholder en iboende syklisk bevegelse.

Forskning på UHMWPE ram-ekstrudering viser at intermitterende mating og komprimering gjør prosessen teknisk kvasi-kontinuerlig, og at den sykliske stemplingsvirkningen kan bidra til gjenværende spenninger i det ekstruderte produktet. Flere-stempelsystemer er utviklet for å redusere pulsering og gjøre prosessen nærmere kontinuerlig drift.

For rørproduksjon er det derfor viktig å opprettholde stabil rambevegelse.

Hvis bevegelsen er uregelmessig, kan også trykk- og materialleveringsforholdene svinge.

Målet er ikke bare å generere nok kraft. Kraften må påføres gjentatte ganger og konsekvent.

Dysgeometri bestemmer den endelige rørprofilen

Når materialet har blitt tilstrekkelig konsolidert og oppvarmet, passerer det gjennom formingsformen.

Den indre delen av dysen etablerer den rørformede geometrien. I rørproduksjon inkluderer dette forholdet mellom utvendig diameter, innvendig diameter og veggtykkelse.

En endring i formingsgeometrien endrer materialfordelingen rundt røret.

Av denne grunn må formdesign vurderes sammen med materialet som kommer inn i den. En teoretisk korrekt dyse kan ikke kompensere for ustabil pulvermating eller inkonsekvent komprimering oppstrøms.

Dysen må også tåle betydelige mekaniske belastninger. Stammen må overvinne motstanden som skapes av det svært viskøse UHMWPE-materialet og friksjonen forbundet med formingsprosessen. Braskem identifiserer hydraulisk kraft og den mekaniske styrken til ekstruderkomponentene blant faktorene som påvirker produktivitet og produktkvalitet.

Kjøling kan endre de endelige dimensjonene

Røret slutter ikke å endre seg så snart det forlater den oppvarmede dysen.

Avkjøling får polymerstrukturen til å trekke seg sammen og stabilisere seg.

For en rørformet seksjon kan det hende at den ytre overflaten og den indre overflaten ikke opplever nøyaktig samme termiske historie. Avkjølingshastigheten påvirker derfor dimensjonsstabilitet og restspenning.

Dette får større betydning ettersom rørdimensjoner og veggtykkelse øker.

Målet med kjøling er ikke bare å gjøre røret kaldt så raskt som mulig. Det er for å bringe den dannede profilen i en stabil dimensjonstilstand uten å skape unødvendige termiske forskjeller gjennom veggen.

Dette er også grunnen til at nedstrøms kjøle- og formingsutstyr anses som en del av selve UHMWPE ram-ekstruderingssystemet.

Hvorfor veggtykkelse ikke kontrolleres av ett tall

Når kjøpere spesifiserer et UHMWPE-rør, er veggtykkelse normalt oppgitt som et dimensjonskrav.

Under produksjon avhenger imidlertid å opprettholde denne veggtykkelsen av at flere prosessforhold fungerer sammen.

Dette er grunnen til at veggtykkelse ikke bør sees på som noe som er "skapt av formen" alene.

Dysen definerer geometrien, men stabiliteten til hele formingsprosessen bestemmer hvor konsekvent den geometrien reproduseres.

Hva skjer hvis prosessen er ustabil?

Prosessustabilitet gir ikke nødvendigvis en åpenbar defekt umiddelbart.

Et rør kan fortsatt se glatt ut fra utsiden.

Imidlertid kan inkonsekvent prosessering påvirke dimensjonsuniformitet, intern konsolidering og gjenværende spenning. Forskning på ram-ekstrudering identifiserer spesifikt gjenværende spenning som en konsekvens av den intermitterende kompresjonsprosessen, med gløding brukt i noen ekstruderingsprodukter for å redusere disse spenningene.

Dette er spesielt viktig for UHMWPE-rør fordi materialet er valgt for krevende service som transport av slipende slam.

Rørveggen må opprettholde sin strukturelle integritet mens den indre overflaten er utsatt for kontinuerlig partikkelstøt og glideslitasje.

Produksjonskonsistens er derfor knyttet til tjenesteytelse. Den utmerkede slitestyrken til UHMWPE kan ikke kompensere for dårlig formingskvalitet.

Hvordan produsenter overvåker prosessen

En stabil produksjonslinje trenger kontrollpunkter gjennom formingsprosessen i stedet for bare en endelig dimensjonell inspeksjon.

Råpulveret trenger konsekvent fôring. Komprimeringstrinnet trenger stabil rambevegelse. Varmesystemet trenger tilstrekkelig kapasitet og stabile termiske forhold. Formingsformen må opprettholde sin geometri under mekanisk belastning. Avkjøling må stabilisere den ferdige profilen.

Det endelige røret kan deretter kontrolleres for dimensjonskrav og andre spesifiserte kvalitetsegenskaper.

Denne tilnærmingen er mer nyttig enn å stole på en enkelt endelig måling.

Hvis et rør viser seg å ha et dimensjonsavvik, gjør forståelsen av hele formingssekvensen det mulig å undersøke om problemet oppsto i pulvermating, komprimering, oppvarming, dyseforhold eller kjøling.

Konklusjon

UHMWPE-rørproduksjon er ikke bare et spørsmål om å varme polymerpulver og tvinge det gjennom en form.

Den vanskelige delen er å opprettholde et stabilt formingsmiljø mens et materiale med ekstremt høy molekylvekt og svært dårlig smelteflytbarhet blir komprimert, oppvarmet, konsolidert og formet.

Ved stengeekstrudering bidrar pulverpakking, stengebevegelse, oppvarmet dyselengde, termiske forhold, dysegeometri og kjøling til den endelige rørstrukturen.

Det er grunnen til at kontroll av UHMWPE-rørveggkvalitet starter i god tid før materialet når den endelige formingsformen.

For en gruverørprodusent er den virkelige produksjonsutfordringen ikke bare å produsere et UHMWPE-rør med de riktige dimensjonene. Den produserer disse dimensjonene konsekvent fra en seksjon av røret til den neste, samtidig som den bevarer den konsoliderte polymerstrukturen som gir UHMWPE sin slitestyrke og seighet.

Primært nøkkelord:UHMWPE rørproduksjonsprosess
Sekundære nøkkelord:UHMWPE rørproduksjon, UHMWPE ramekstrudering, UHMWPE rørforming, UHMWPE veggtykkelseskontroll, UHMWPE pulverkomprimering, UHMWPE rørekstrudering, UHMWPE rørkvalitetskontroll

Forespørselen UHMWPERørkvoten

TilUHMWPE gruverør, UHMWPE foret stålrør, UHMWPE albuer og koblingsflenser, send oss:

DN + PN + slurrytype + fast konsentrasjon + partikkelstørrelse + strømningshastighet + rørledningslengde + kvantitet

Luoyang Zhengju New Materials Technology Co., Ltd.

WhatsApp:+86 19937270645

E-post: baibaili456@gmail.com

Wechat: +86 19937270645

Få den beste prisen for din slipeslamrørledning.