超高分子量聚乙烯管材挤出浅析

    在塑料工业领域，人们习惯上把成型加工前的超高分子量聚乙烯聚合物原料称为树脂，超高分子量聚乙烯属于热塑性塑料，分子是线型或带支链型结构，它在加热时软化并熔融，成为可以流动的粘稠液体（即聚合物熔体），成型冷却后可保持已成型的性状。

超高分子量聚乙烯管的挤出成型
   

      以固体进料的超高分子量聚乙烯管挤出过程，超高分子量聚乙烯要经历固体—弹性体—粘性液体的变化；同时物料又处于变动的温度和压力之下，在螺槽与机筒间，物料既产生拖拽流动，又有压力流动，因此挤出过程中物料的状态变化和流动行为十分复杂。下面着重对固体输送进行简略介绍。

固体输送

    挤出过程中，超高分子量聚乙烯物料靠本身的自重从料斗进入螺槽，当粒料与螺纹斜棱接触后，斜棱面对物料产生一与斜棱面相垂直的推力，将物料往前推移。推移过程中，由于物料与螺杆、物料与机筒之间的摩擦以及料粒相互之间的碰撞和摩擦，同时还由于挤出的背压等影响，物料不可能呈现像自由质点那样的螺旋运动状态。在机筒与螺杆之间这些由于受热而粘连在一起的固体粒子和未塑化的、冷的固体粒子，是一个个连续地整齐地排列着的，并塞满了螺槽，形成所谓“弹性固体”。
    当超高分子量聚乙烯物料与机筒或螺杆之间摩擦力为零时，物料在机筒中不能发生任何移动；物料被夹带于螺杆中随螺杆转动也不能产生移动；只有当超高分子量聚乙烯物料与机筒或螺杆之间存在小于摩擦力时，物料才能在机筒与螺杆之间产生相对运动，并被迫沿螺槽移向前方。可见固体塞运动受它与螺杆及机筒表面之间摩擦力的控制。只要能正确的控制物料与螺杆及物料与机筒之间的摩擦因数，即可提高固体输送段的送料能力。
    从挤出机结构角度来考虑，增加螺槽深度是有利的，但会受到螺杆扭矩的限制。其次，降低物料与螺杆的摩擦因数，也是有利的，这就需要提高螺杆表面光洁度。增大物料与机筒的摩擦因数，也可以提高固体输送效率。
    从挤出工艺分析，关键是控制加料段外机筒和螺杆的温度，因为摩擦因数是随温度而变化的，绝大部分物料对钢的摩擦因数随温度的下降而减小。为此，螺杆通水冷却可降低摩擦，对物料的输送是有利的。
    以上讨论并未考虑物料因摩擦发热而引起摩擦因数的改变以及螺杆对物料产生的拖拽流动等因素。实际上，当超高分子量聚乙烯物料前移阻力很大时，摩擦产生的热量很大，当热量来不及通过机筒或螺杆移除时，摩擦因数的增大，会使加料段输送能力比计算的偏高。
    迄今，关于挤出机固体输送的理论尚未完全成熟。有人提出了粘滞剪切机理，从另外的角度解释了螺杆的固体输送。但也不能完全符合实际，还需进一步研究。