輻射交聯熱縮管的制造工藝

摘要：本文介紹了交聯聚乙烯的性能，生產通用縮管的工藝流程，以及吹脹工藝的操作和注意事項。

關鍵詞：輻射交聯  聚乙烯熱縮管  制造工藝

高壓聚乙烯經高能射線（如電子束或 Y 射線）輻照后，發生高分子交聯，它們在有機溶劑中的溶解性能下降或者不再溶解。這種聚乙烯交聯材料，其電學性能幾乎未發生變化，而耐熱、機械和防腐蝕性能大大提高，還具有寶貴的“記憶”效應，可以制造熱縮管。



輻射交聯聚乙烯的性能

高壓聚乙烯具有優良的電學性能，并耐酸堿和鹽類。在電流頻率為50-1x109HZ范圍內，它的介電常數和介質損耗與電流頻率無關，通常用作高頻絕緣材料。缺點是熔點口較低（ 105 - 110 ℃ ），長期使用溫度不能超過 60 ℃ 。經輻照以后，耐熱性和機械強度顯著提高，長期使用溫度可達到 100℃ ，熔點可達 135 ℃ 。例如密度為 0 . 92 / cm3的高壓聚乙烯，制成 1 . 5mm 薄板，經電子束輻照后（劑量 250kGy ) ．其拉伸強度可以從 140 kg / cm2。提高到 240 kg/cm2，熔點從 110 ℃ 提高到 150 ℃ 。為提高其耐熱性，還可以添加抗氧劑、助抗氧劑和紫外光吸收劑，使得到的耐熱輻射交聯聚乙烯材料長期使用溫度提高到 130 ℃ ，短期使用溫度達到 200 ℃ 。若再增加阻燃劑，則可制成阻燃型輻射交聯聚乙烯材料，應用于需要防火的各類產品。

一般工藝流程

通用熱縮管制造工藝流程如圖1

（1）配方  選擇適當品種（一種或多種）高分子聚合物材料作為基料，加入適當品種和數量的填料（如碳黑）、抗氧劑、交聯劑（為了使用較小的劑量得到較大的交聯程度）和其它拼料，從而得到性能穩定、質量高的原料．
（2）混煉   將配方后的各種輔料和基料均勻混合。一般采用密煉機來完成。密煉混合后的粉劑原料，再用造粒機，切斷造型成顆粒料。
（3）擠出成型  根據對管徑大小、竹壁厚薄和外管形狀的不同要求制成注塑模具， 用不同規格的注塑機擠出成型，制成不同規格的高分子輻射交聯管子。
（4）輻照 可以采用各種類別的加速器,用電子束進行加工;也可以采用60Co(137Cs)輻照裝置，用 Y 射線進行加工。
（5）質量控制   主要是輻照劑量和均勻度兩個問題。劑量必須控制在適宜范圍．過低或超過將導致交聯度不夠或趨向裂解。輻照劑量一定要均勻，否則影響產品質量。
（6）條件控制   主要是輻照時要與空氣中的氧隔絕。可采用真空包裝、充氮去氧包裝后輻照．
（7）吹脹    將管子加熱到結晶熔融溫度以上呈彈性狀態時，用氣體壓力，將其橫向吹脹。管子較粗、管壁較厚時，也可采用機械擴張。
（8）定型    吹脹（擴脹）后的管子，經水冷卻，使其定型。
（9）包裝    對定型的管子，按國家標準和運輸包裝。

吹脹工藝

吹脹是輻射交聯熱縮管制造的核心工藝，現以通用聚乙烯熱縮細管為例說明如下。吹脹工藝流程如圖2所示。

將輻射交聯聚乙烯管繞在木制的供料卷筒（1）上，要均勻，厚度適宜，避免變曲和損傷。壓縮空氣通過供氣管（ 2 ）進入輻射交聯聚乙烯管的一端，另一端封死以保持聚乙烯管內恒壓。供料輥（ 3 ）把聚乙烯管送進油浴（ 7 ）。其傳熱介質為甘油，通過電加熱器（ 13 ）加熱，接觸溫度計（ 8 , 9 ）和繼電器控制加熱器恒定溫度。油浴中部有鐵制油浴管（ 6 ) ，其底部有三排孔以便甘油進入油浴管內。壓管輥（ 14 ）減少聚乙烯管移動時的摩擦，，并可防止聚乙烯管漂在上面。在油浴管進出口用（ 4 ）、（ 5 ）兩個膠塞，以免聚乙烯通過時受損傷。水冷卻器(10) 是一個帶夾套的裝置，夾套內贈有四排細孔。通入自來水均勻噴射在熱吹脹管上，使之冷卻定徑。牽引輥（ 11 ）把已吹脹的管送到卷料輥（ 12 ）卷料。

工藝參數：油浴溫度 135-160 ℃ 可調管速度2-4m/min,通過壓縮機（16）和貯氣筒（15）將供氣壓力控制在0.2-1.0 kg/cm2，輻照劑量 100kGy ，吹脹率 50-100 % ，縱向伸長率＜ 20 ％。

采用內壓吹脹法制造聚乙烯熱縮氣管時，為了保證質量，要掌握管線速度、油浴溫度和供氣壓力三個要素。

管線速度根據輻照交聯程度、油浴長短和油浴溫度決定。通常在交聯度高、油浴不長、溫度不高時，管線速度可適當放慢；反之，管線速度要適當快些。

當管線速度和油浴溫度一定時，供氣壓力應視管璧薄厚、大、小、和交聯程度而定。管壁厚、管徑小、輻照交聯度高時，供氣壓力要大；反之，供氣壓力要小。

加熱溫度一般略高于輻射交聯聚乙烯結晶熔融溫度。當輻射交聯度高、管壁厚時，則可把加熱溫度提高。

輻射交聯聚乙烯熱縮細管有一個極限吹脹率．在此極限內，調節供氣壓力，可以得 到不同吹脹率的熱縮細管。

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