مقدمه

برای یک لوله UHMWPE، ساختن پلیمر به یک لوله تنها اولین بخش از مشکل ساخت است.

بخش سخت تر این است که لوله را در تمام طول آن ثابت نگه دارید.

یک لوله می تواند قطر اسمی صحیحی داشته باشد در حالی که همچنان دارای تغییراتی در ضخامت دیواره، چگالی، ساختار داخلی یا تنش پسماند است. این تغییرات ارتباط نزدیکی با آنچه قبل از رسیدن مواد به قالب شکل‌دهنده اتفاق می‌افتد، دارد.

UHMWPE مشکل را پیچیده تر می کند زیرا وزن مولکولی بسیار بالای آن به آن ویسکوزیته مذاب بسیار بالا و جریان پذیری مذاب بسیار ضعیف می دهد. این یکی از دلایلی است که UHMWPE معمولاً با قالب‌گیری فشرده یا اکستروژن قوچ پردازش می‌شود نه اینکه مانند پلی اتیلن معمولی در یک فرآیند اکستروژن استاندارد رفتار شود.

برای اکستروژن قوچ، پودر در مراحل متوالی فشرده می شود و از طریق یک قالب گرم شده رانده می شود. نتیجه تولید نه تنها به خود ماده بستگی دارد، بلکه به میزان سازگاری پودر تغذیه، فشرده، گرم شدن و حرکت در سیستم شکل دهی نیز بستگی دارد.

اینجاست که یکنواختی دیوارها شروع می شود.

دیوار لوله قبل از رسیدن به مرگ ساخته می شود

به راحتی می توان فرض کرد که قالب شکل دهنده ضخامت دیواره نهایی را تعیین می کند.

قالب مطمئناً مشخصات را تعیین می کند، اما مواد وارد شده به قالب قبلاً چندین مرحله مهم را پشت سر گذاشته اند.

پودر UHMWPE وارد دستگاه می شود و به تدریج توسط یک قوچ رفت و برگشتی فشرده می شود. هر حرکت قوچ قسمتی از پودر را فشرده می کند و مواد یکپارچه را به سمت ناحیه تشکیل گرم شده هل می دهد. Braskem این را به عنوان بسته بندی پودر و حرکت متوالی از طریق یک قالب گرم شده، با بخش قالب داخلی که مشخصات نهایی را تعیین می کند، توصیف می کند.

این یک وضعیت تولید بسیار متفاوت از اکستروژن پیچ معمولی ایجاد می کند.

یک اکسترودر پلی اتیلن معمولی به طور مداوم یک مذاب پلیمری جاری را منتقل می کند. در اکستروژن قوچ UHMWPE، مواد عمدتاً با جابجایی مثبت و فشرده سازی جابجا می شوند.

اگر بار پودر ناسازگار باشد، شرایط شکل‌دهی نیز می‌تواند ناسازگار شود.

بنابراین نمی توان تنها با نگاه کردن به دهانه قالب، لوله را به درستی کنترل کرد.

بسته بندی پودر تاثیر مستقیمی بر فرآیند شکل دهی دارد

قبل از اینکه پودر UHMWPE به یک ساختار پلیمری پیوسته تبدیل شود، ذرات پودر باید در تماس نزدیک قرار گیرند.

درجه و یکنواختی تراکم بر نحوه رفتار مواد در طول گرمایش و تحکیم بعدی تأثیر می گذارد.

یک بار پودر ناهموار می تواند تفاوت های محلی در چگالی ایجاد کند. هنگامی که مواد وارد بخش گرم شده می شود، این تفاوت ها می تواند بر سرعت یکپارچه شدن مناطق مختلف تأثیر بگذارد.

این به ویژه برای محصولات با دیوار ضخیم مرتبط است.

یک لوله ضخیم UHMWPE فوراً از طریق کل دیوار خود گرم نمی شود. گرما باید از سطوح گرم شده به سمت مواد داخل دیوار حرکت کند. UHMWPE همچنین دارای رسانایی حرارتی نسبتاً ضعیفی است، بنابراین توزیع دما در بخش باید به دقت در طول پردازش کنترل شود. تحقیقات روی پردازش UHMWPE نشان می‌دهد که رفتار حرارتی مواد و تحرک محدود مذاب، شرایط پردازش را به بخش مهمی از کیفیت شکل‌دهی تبدیل می‌کند.

بنابراین هدف تولید صرفاً «گرم کردن پودر» نیست.

دستیابی به شرایط حرارتی کافی در سرتاسر بخش شکل دهی با حفظ فشار و کنترل ابعادی است.

دما باید به اندازه کافی بالا باشد - اما نه به طور تصادفی بالا

UHMWPE مانند یک پلیمر با ویسکوزیته پایین به دما پاسخ نمی دهد.

نقطه ذوب آن در حدود 155 درجه است، اما همجوشی کامل ذرات پودر به دمای پردازش بالاتری نیاز دارد و این ماده هنوز حتی بالاتر از نقطه ذوب خود جریان پذیری بسیار ضعیفی دارد.

این یک پنجره پردازش مهم ایجاد می کند.

اگر شرایط حرارتی کافی نباشد، ذرات پودر ممکن است به اندازه کافی تثبیت نشوند.

اگر ماده در معرض شرایط حرارتی بیش از حد قرار گیرد یا برای مدت طولانی در دمای بالا باقی بماند، تخریب حرارتی یک نگرانی می شود. ادبیات پردازش همچنین اشاره می‌کند که UHMWPE رسانایی حرارتی ضعیفی دارد، که می‌تواند باعث تجمع گرمای موضعی در داخل ماده شود.

بنابراین، برای تولید لوله، مسئله فقط دمای نشان داده شده در یک کنترل کننده گرمایش نیست.

خود ماده باید در سراسر بخش شکل دهی به شرایط حرارتی مورد نیاز برسد.

این یکی از دلایلی است که قالب گرم شده بخش مهمی از فرآیند است.

The Heated Die زمان اقامت را کنترل می کند

قالب شکل دهی بیشتر از این است که شکل نهایی لوله را بدهد.

طول گرم شده آن تعیین می کند که ماده متراکم شده چه مدت در شرایط حرارتی کنترل شده قبل از خروج از منطقه شکل گیری باقی می ماند.

Braskem به طور خاص طول منطقه قالب گرم، گام قوچ و نظم حرکت قوچ را به عنوان عوامل موثر بر نرخ تولید شناسایی می کند.

در نظر بگیرید که اگر حرکت قوچ تغییر کند چه اتفاقی می افتد.

حرکت سریعتر مقدار مواد عبوری از بخش گرم شده را در واحد زمان تغییر می دهد. تاریخچه حرارتی مواد با آن تغییر می کند.

حرکت آهسته تر برعکس عمل می کند.

این بدان معناست که سرعت تولید را نمی توان از کنترل حرارتی جدا کرد. افزایش خروجی بدون در نظر گرفتن ظرفیت گرمایش و طول قالب می تواند شرایط مورد نیاز برای یکپارچگی ثابت را مختل کند.

به همین دلیل، تولید لوله UHMWPE یک فرآیند هماهنگ است نه یک عملیات ساده "پودر داخل، لوله خارج کردن".

حرکت Ram می تواند ضربان فرآیند ایجاد کند

یک ویژگی دیگر وجود دارد که به راحتی می توان از آن چشم پوشی کرد.

سیستم اکستروژن قوچ از حرکت رفت و برگشتی به جای چرخش مداوم پیچ استفاده می کند.

قوچ پیشروی می کند، پودر را فشرده می کند و مواد را به جلو می راند. سپس برای چرخه شارژ و تراکم بعدی برمی گردد.

این بدان معناست که این فرآیند دارای یک حرکت چرخه ای ذاتی است.

تحقیقات در مورد اکستروژن قوچ UHMWPE اشاره می‌کند که تغذیه متناوب و تراکم فرآیند را از نظر فنی شبه پیوسته می‌سازد و عمل مهر زنی چرخه‌ای می‌تواند به تنش‌های پسماند در محصول اکسترود شده کمک کند. سیستم‌های چند پلانجری برای کاهش ضربان و نزدیک‌تر کردن فرآیند به عملکرد مداوم توسعه یافته‌اند.

بنابراین برای تولید لوله، حفظ حرکت قوچ پایدار مهم است.

اگر حرکت نامنظم باشد، شرایط فشار و تحویل مواد نیز می تواند نوسان داشته باشد.

هدف صرفاً تولید نیروی کافی نیست. این نیرو باید به طور مکرر و مداوم اعمال شود.

هندسه قالب نمایه لوله نهایی را تعیین می کند

پس از اینکه مواد به اندازه کافی یکپارچه و گرم شد، از قالب تشکیل دهنده عبور می کند.

بخش داخلی قالب هندسه لوله ای را ایجاد می کند. در تولید لوله، این شامل رابطه بین قطر خارجی، قطر داخلی و ضخامت دیواره است.

تغییر در هندسه شکل دهی، توزیع مواد در اطراف لوله را تغییر می دهد.

به همین دلیل، طراحی قالب باید همراه با مواد وارد شده در آن در نظر گرفته شود. یک قالب از لحاظ نظری صحیح نمی تواند تغذیه پودر ناپایدار یا تراکم ناسازگار در بالادست را جبران کند.

قالب همچنین باید بارهای مکانیکی قابل توجهی را تحمل کند. قوچ باید بر مقاومت ایجاد شده توسط مواد بسیار چسبناک UHMWPE و اصطکاک مرتبط با فرآیند شکل دهی غلبه کند. Braskem قدرت هیدرولیک و استحکام مکانیکی اجزای اکسترودر را از جمله عوامل موثر بر بهره وری و کیفیت محصول شناسایی می کند.

خنک کننده می تواند ابعاد نهایی را تغییر دهد

لوله به محض خروج از قالب گرم شده تغییر نمی کند.

خنک شدن باعث انقباض و تثبیت ساختار پلیمری می شود.

برای یک بخش لوله ای، سطح بیرونی و سطح داخلی ممکن است دقیقاً تاریخچه حرارتی یکسانی را تجربه نکنند. بنابراین نرخ سرمایش بر پایداری ابعادی و تنش پسماند تأثیر می‌گذارد.

این امر با افزایش ابعاد لوله و ضخامت دیواره بیشتر می شود.

هدف از خنک‌سازی صرفاً سرد کردن لوله در سریع‌ترین زمان ممکن نیست. این است که پروفیل تشکیل شده را بدون ایجاد تفاوت های حرارتی غیر ضروری از طریق دیوار به یک وضعیت ابعادی پایدار تبدیل کنید.

همچنین به همین دلیل است که تجهیزات خنک‌کننده و شکل‌دهی پایین‌دست بخشی از خود سیستم اکستروژن رم UHMWPE در نظر گرفته می‌شود.

چرا ضخامت دیوار توسط یک عدد کنترل نمی شود؟

هنگامی که خریداران یک لوله UHMWPE را مشخص می کنند، ضخامت دیواره معمولاً به عنوان یک نیاز ابعادی داده می شود.

با این حال، در طول ساخت، حفظ ضخامت دیواره بستگی به چندین شرایط فرآیندی دارد که با هم کار می کنند.

به همین دلیل است که ضخامت دیوار را نباید به عنوان چیزی که به تنهایی "با قالب ایجاد می شود" در نظر گرفت.

قالب هندسه را تعریف می‌کند، اما ثبات کل فرآیند شکل‌دهی تعیین می‌کند که چگونه این هندسه به طور مداوم بازتولید شود.

اگر فرآیند ناپایدار باشد چه اتفاقی می افتد؟

بی ثباتی فرآیند لزوماً یک نقص آشکار را فوراً ایجاد نمی کند.

ممکن است یک لوله همچنان از بیرون صاف به نظر برسد.

با این حال، پردازش ناسازگار می تواند بر یکنواختی ابعاد، تثبیت داخلی و تنش پسماند تأثیر بگذارد. تحقیقات در مورد اکستروژن قوچ به طور خاص تنش پسماند را به عنوان یکی از پیامدهای فرآیند فشرده سازی متناوب شناسایی می کند، با بازپخت در برخی محصولات اکستروژن برای کاهش این تنش ها استفاده می شود.

این امر مخصوصاً برای لوله UHMWPE مهم است زیرا مواد برای خدمات سخت مانند حمل و نقل دوغاب ساینده انتخاب می شوند.

دیواره لوله باید یکپارچگی ساختاری خود را حفظ کند در حالی که سطح داخلی در معرض ضربه مداوم ذرات و سایش لغزش است.

بنابراین ثبات تولید به عملکرد خدمات مرتبط است. مقاومت سایشی عالی UHMWPE نمی تواند کیفیت شکل دهی ضعیف را جبران کند.

نحوه نظارت تولیدکنندگان بر فرآیند

یک خط تولید پایدار به جای یک بازرسی نهایی نهایی به نقاط کنترل در سراسر فرآیند شکل‌دهی نیاز دارد.

پودر خام نیاز به تغذیه مداوم دارد. مرحله تراکم نیاز به حرکت قوچ پایدار دارد. سیستم گرمایش به ظرفیت کافی و شرایط حرارتی پایدار نیاز دارد. قالب تشکیل دهنده باید هندسه خود را تحت بار مکانیکی حفظ کند. خنک سازی برای تثبیت پروفیل تمام شده نیاز دارد.

سپس لوله نهایی را می توان برای نیازهای ابعادی و سایر مشخصات کیفی مشخص بررسی کرد.

این رویکرد مفیدتر از تکیه بر یک اندازه گیری نهایی است.

اگر مشخص شد لوله دارای انحراف ابعادی است، درک توالی شکل‌دهی کامل این امکان را فراهم می‌آورد که بررسی شود که آیا مشکل از تغذیه پودر، تراکم، گرم کردن، شرایط قالب یا خنک‌سازی منشأ گرفته است یا خیر.

نتیجه گیری

تولید لوله UHMWPE صرفاً گرم کردن پودر پلیمر و عبور دادن آن از داخل قالب نیست.

بخش دشوار آن حفظ یک محیط شکل گیری پایدار است در حالی که ماده ای با وزن مولکولی بسیار بالا و جریان پذیری مذاب بسیار ضعیف متراکم می شود، گرم می شود، یکپارچه می شود و شکل می گیرد.

در اکستروژن قوچ، بسته بندی پودر، حرکت قوچ، طول قالب گرم شده، شرایط حرارتی، هندسه قالب و خنک سازی، همگی به ساختار لوله نهایی کمک می کنند.

به همین دلیل است که کنترل کیفیت دیواره لوله UHMWPE قبل از رسیدن مواد به قالب نهایی شروع می شود.

برای یک تولید کننده لوله معدن، چالش واقعی تولید تنها تولید لوله UHMWPE با ابعاد مناسب نیست. این ابعاد را به طور مداوم از یک بخش لوله به قسمت بعدی تولید می کند و در عین حال ساختار پلیمری یکپارچه را حفظ می کند که به UHMWPE مقاومت سایشی و چقرمگی آن را می بخشد.

کلیدواژه اصلی:فرآیند تولید لوله UHMWPE
کلمات کلیدی ثانویه:تولید لوله UHMWPE، اکستروژن قوچ UHMWPE، شکل دهی لوله UHMWPE، کنترل ضخامت دیواره UHMWPE، فشرده سازی پودر UHMWPE، اکستروژن لوله UHMWPE، کنترل کیفیت لوله UHMWPE

درخواست کنیدیک UHMWPEسهمیه لولهn

برایلوله استخراج UHMWPE، لوله فولادی با پوشش UHMWPE، زانویی UHMWPE و فلنج های پیوندی، برای ما ارسال کنید:

DN + PN + نوع دوغاب + غلظت جامد + اندازه ذرات + سرعت جریان + طول خط لوله + مقدار

Luoyang Zhengju New Materials Technology Co., Ltd.

واتساپ:+86 19937270645

ایمیل: baibaili456@gmail.com

وی چت: +86 19937270645

بهترین قیمت را برای خط لوله دوغاب سنگ زنی خود دریافت کنید.