Introduktion

För ett UHMWPE-rör är att göra polymeren till ett rör bara den första delen av tillverkningsproblemet.

Den svårare delen är att hålla det röret konsekvent längs hela dess längd.

Ett rör kan ha rätt nominell diameter samtidigt som det fortfarande har variationer i väggtjocklek, densitet, inre struktur eller kvarvarande spänning. Dessa variationer är nära relaterade till vad som händer innan materialet når formningsformen.

UHMWPE gör problemet mer komplicerat eftersom dess extremt höga molekylvikt ger den mycket hög smältviskositet och mycket dålig smältflytbarhet. Detta är en anledning till att UHMWPE vanligtvis bearbetas genom formpressning eller ramsträngsprutning i stället för att behandlas som konventionell polyeten i en standardextruderingsprocess.

För ramsträngsprutning komprimeras pulvret i successiva steg och trycks genom en uppvärmd form. Produktionsresultatet beror inte bara på själva materialet utan också på hur konsekvent pulvret matas, komprimeras, värms upp och förs genom formningssystemet.

Det är där väggens enhetlighet börjar.

Rörväggen är byggd innan den når formen

Det är lätt att anta att formverktyget bestämmer den slutliga väggtjockleken.

Formen bestämmer förvisso profilen, men materialet som kommer in i formen har redan gått igenom flera viktiga steg.

UHMWPE-pulver kommer in i maskinen och komprimeras successivt av en fram- och återgående kolv. Varje kolvrörelse komprimerar en del pulver och trycker det konsoliderade materialet mot den uppvärmda formningszonen. Braskem beskriver detta som successiv pulverpackning och rörelse genom en uppvärmd form, där den inre formsektionen bestämmer den slutliga profilen.

Detta skapar en helt annan produktionssituation än vanlig skruvextrudering.

En konventionell PE-extruder transporterar kontinuerligt en flytande polymersmälta. Vid UHMWPE-kolvsträngsprutning förflyttas materialet främst genom positiv förskjutning och kompression.

Om pulverladdningen är inkonsekvent kan formningsförhållandena också bli inkonsekventa.

Röret kan därför inte kontrolleras ordentligt genom att endast titta på munstycksöppningen.

Pulverpackning har en direkt effekt på formningsprocessen

Innan UHMWPE-pulver blir en kontinuerlig polymerstruktur måste pulverpartiklarna bringas i nära kontakt.

Graden och likformigheten av packningen påverkar hur materialet beter sig vid efterföljande uppvärmning och konsolidering.

En ojämn pulverladdning kan skapa lokala skillnader i densitet. När materialet kommer in i den uppvärmda sektionen kan dessa skillnader påverka hur snabbt olika regioner konsolideras.

Detta är särskilt relevant för produkter med tjocka-väggar.

Ett tjockt UHMWPE-rör värms inte genom hela väggen direkt. Värme måste röra sig från de uppvärmda ytorna mot materialet inuti väggen. UHMWPE har också relativt dålig värmeledningsförmåga, så temperaturfördelningen genom sektionen måste kontrolleras noggrant under bearbetningen. Forskning om UHMWPE-bearbetning visar att materialets termiska beteende och begränsade smältrörlighet gör bearbetningsförhållandena till en viktig del av formningskvaliteten.

Produktionsmålet är därför inte bara "värma pulvret".

Det är för att uppnå tillräckliga termiska förhållanden i hela formningssektionen med bibehållen tryck och dimensionskontroll.

Temperaturen måste vara tillräckligt hög - men inte slumpmässigt hög

UHMWPE reagerar inte på temperatur på samma sätt som en polymer med låg-viskositet.

Dess smältpunkt är runt 155 grader, men fullständig sammansmältning av pulverpartiklar kräver högre bearbetningstemperaturer, och materialet har fortfarande extremt dålig flytbarhet även över sin smältpunkt.

Detta skapar ett viktigt bearbetningsfönster.

Om de termiska förhållandena är otillräckliga kan det hända att pulverpartiklar inte konsolideras tillräckligt.

Om materialet utsätts för överdrivna termiska förhållanden eller förblir vid förhöjd temperatur för länge, blir termisk nedbrytning ett problem. Bearbetningslitteraturen noterar också att UHMWPE har dålig värmeledningsförmåga, vilket kan orsaka lokal värmeackumulering inuti materialet.

För rörproduktion är problemet därför inte bara den temperatur som visas på en värmeregulator.

Själva materialet måste nå det erforderliga termiska tillståndet över formningssektionen.

Det är en anledning till att den uppvärmda formen är en viktig del av processen.

Den uppvärmda formen styr uppehållstid

Formningsformen gör mer än att ge röret dess slutliga form.

Dess uppvärmda längd avgör hur länge det komprimerade materialet förblir under kontrollerade termiska förhållanden innan det lämnar formningszonen.

Braskem identifierar specifikt den uppvärmda formzonens längd, kolvsteg och regelbundenhet i kolvens rörelse som faktorer som påverkar produktionshastigheten.

Tänk på vad som händer om ramrörelsen ändras.

En snabbare rörelse ändrar mängden material som passerar genom den uppvärmda sektionen per tidsenhet. Materialets termiska historia förändras med det.

En långsammare rörelse gör tvärtom.

Detta innebär att produktionshastigheten inte kan separeras från termisk kontroll. Att öka produktionen utan att ta hänsyn till uppvärmningskapaciteten och formlängden kan störa de förhållanden som krävs för konsekvent konsolidering.

Av denna anledning är UHMWPE-rörproduktion en koordinerad process snarare än en enkel "pulver in, rör ut" operation.

Ramrörelse kan skapa processpulsering

Det finns en annan egenskap som är lätt att förbise.

Ett kolvextruderingssystem använder fram- och återgående rörelse snarare än kontinuerlig skruvrotation.

Kolven förs fram, komprimerar pulvret och skjuter materialet framåt. Den går sedan tillbaka för nästa laddnings- och komprimeringscykel.

Detta innebär att processen innehåller en inneboende cyklisk rörelse.

Forskning om UHMWPE ramsträngsprutning konstaterar att intermittent matning och komprimering gör processen tekniskt sett nästan -kontinuerlig och att den cykliska stansningsverkan kan bidra till kvarvarande spänningar i den extruderade produkten. Flera-kolvsystem har utvecklats för att minska pulsering och göra processen närmare kontinuerlig drift.

För rörproduktion är det därför viktigt att upprätthålla en stabil kolvrörelse.

Om rörelsen är oregelbunden kan även tryck- och materialleveransförhållandena fluktuera.

Målet är inte bara att generera tillräckligt med kraft. Kraften måste appliceras upprepade gånger och konsekvent.

Formgeometrin bestämmer den slutliga rörprofilen

När materialet väl har konsoliderats och värmts upp, passerar det genom formningsmunstycket.

Den inre sektionen av formen etablerar den rörformiga geometrin. I rörtillverkning inkluderar detta förhållandet mellan ytterdiameter, innerdiameter och väggtjocklek.

En förändring i formningsgeometrin ändrar materialfördelningen runt röret.

Av denna anledning måste formkonstruktionen beaktas tillsammans med materialet som kommer in i den. En teoretiskt korrekt form kan inte kompensera för instabil pulvermatning eller inkonsekvent packning uppströms.

Formen måste också motstå avsevärda mekaniska belastningar. Kolven måste övervinna motståndet som skapas av det högviskösa UHMWPE-materialet och friktionen i samband med formningsprocessen. Braskem identifierar hydraulkraften och den mekaniska styrkan hos extruderkomponenterna bland de faktorer som påverkar produktivitet och produktkvalitet.

Kylning kan ändra de slutliga måtten

Röret slutar inte förändras så fort det lämnar den uppvärmda formen.

Kylning får polymerstrukturen att dra ihop sig och stabiliseras.

För en rörformad sektion kanske den yttre ytan och den inre ytan inte upplever exakt samma värmehistoria. Avkylningshastigheten påverkar därför dimensionsstabiliteten och restspänningen.

Detta blir mer betydelsefullt när rördimensioner och väggtjocklek ökar.

Syftet med kylning är inte bara att göra röret kallt så snabbt som möjligt. Det är för att få den formade profilen till ett stabilt dimensionellt tillstånd utan att skapa onödiga termiska skillnader genom väggen.

Detta är också anledningen till att nedströms kylnings- och formningsutrustning anses vara en del av själva UHMWPE ramsträngsprutningssystemet.

Varför väggtjocklek inte styrs av ett nummer

När köpare anger ett UHMWPE-rör anges normalt väggtjocklek som ett dimensionskrav.

Under tillverkningen är dock upprätthållandet av den väggtjockleken beroende av flera processförhållanden som samverkar.

Det är därför väggtjocklek inte bör ses som något som enbart "skapas av formen".

Formen definierar geometrin, men stabiliteten i hela formningsprocessen avgör hur konsekvent den geometrin reproduceras.

Vad händer om processen är instabil?

Processinstabilitet ger inte nödvändigtvis en uppenbar defekt omedelbart.

Ett rör kan fortfarande se slätt ut från utsidan.

Inkonsekvent bearbetning kan emellertid påverka dimensionell enhetlighet, intern konsolidering och kvarvarande spänning. Forskning om ramsträngsprutning identifierar specifikt kvarvarande spänning som en konsekvens av den intermittenta kompressionsprocessen, med glödgning som används i vissa strängsprutningsprodukter för att minska dessa spänningar.

Detta är särskilt viktigt för UHMWPE-rör eftersom materialet är valt för krävande service som transport av slipande slam.

Rörväggen måste bibehålla sin strukturella integritet medan den inre ytan utsätts för kontinuerlig partikelstöt och glidförslitning.

Tillverkningskonsistens är därför kopplat till serviceprestanda. Den utmärkta slitstyrkan hos UHMWPE kan inte kompensera för dålig formningskvalitet.

Hur tillverkare övervakar processen

En stabil produktionslinje behöver kontrollpunkter genom hela formningsprocessen snarare än bara en slutlig dimensionell inspektion.

Råpulvret behöver konsekvent matning. Komprimeringssteget behöver stabila kolvrörelser. Värmesystemet behöver tillräcklig kapacitet och stabila termiska förhållanden. Formningsformen måste bibehålla sin geometri under mekanisk belastning. Kylning behöver stabilisera den färdiga profilen.

Det slutliga röret kan sedan kontrolleras för dimensionskrav och andra specificerade kvalitetsegenskaper.

Detta tillvägagångssätt är mer användbart än att förlita sig på en enda slutlig mätning.

Om ett rör visar sig ha en dimensionsavvikelse, gör en förståelse för hela formningssekvensen det möjligt att undersöka om problemet uppstod i pulvermatning, packning, uppvärmning, formningsförhållanden eller kylning.

Slutsats

Tillverkning av UHMWPE-rör är inte bara en fråga om att värma polymerpulver och tvinga det genom en form.

Den svåra delen är att upprätthålla en stabil formningsmiljö medan ett material med extremt hög molekylvikt och mycket dålig smältflytbarhet komprimeras, värms upp, konsolideras och formas.

Vid kolvsträngsprutning bidrar pulverpackning, kolvrörelse, uppvärmd formlängd, termiska förhållanden, formgeometri och kylning till den slutliga rörstrukturen.

Det är därför kontroll av UHMWPE-rörväggkvaliteten börjar långt innan materialet når den slutliga formningsformen.

För en gruvrörstillverkare är den verkliga tillverkningsutmaningen inte bara att producera ett UHMWPE-rör med rätt dimensioner. Den producerar dessa dimensioner konsekvent från en sektion av rör till nästa samtidigt som den bevarar den konsoliderade polymerstrukturen som ger UHMWPE dess nötningsbeständighet och seghet.

Primärt nyckelord:UHMWPE rörtillverkningsprocess
Sekundära nyckelord:UHMWPE-rörproduktion, UHMWPE-kolvsträngsprutning, UHMWPE-rörformning, UHMWPE-väggtjocklekskontroll, UHMWPE-pulverkomprimering, UHMWPE-rörsträngsprutning, UHMWPE-rörkvalitetskontroll

Begäranen UHMWPERörkvotn

FörUHMWPE gruvrör, UHMWPE fodrat stålrör, UHMWPE armbågar och länkflänsar, skicka oss:

DN + PN + slurrytyp + fast koncentration + partikelstorlek + flödeshastighet + rörledningslängd + kvantitet

Luoyang Zhengju New Materials Technology Co., Ltd.

WhatsApp:+86 19937270645

E-post: baibaili456@gmail.com

Wechat: +86 19937270645

Få bästa pris för din slipslurrypipeline.