「技术篇」辐射交联热缩管的制造工艺

辐射交联热缩管的制造工艺

摘要：本文介绍了交联聚乙烯的性能，生产通用缩管的工艺流程，以及吹胀工艺的操作和注意事项。

关键词：辐射交联  聚乙烯热缩管  制造工艺

高压聚乙烯经高能射线（如电子束或 Y 射线）辐照后，发生高分子交联，它们在有机溶剂中的溶解性能下降或者不再溶解。这种聚乙烯交联材料，其电学性能几乎未发生变化，而耐热、机械和防腐蚀性能大大提高，还具有宝贵的“记忆”效应，可以制造热缩管。



辐射交联聚乙烯的性能

高压聚乙烯具有优良的电学性能，并耐酸碱和盐类。在电流频率为50-1x109HZ范围内，它的介电常数和介质损耗与电流频率无关，通常用作高频绝缘材料。缺点是熔点口较低（ 105 - 110 ℃ ），长期使用温度不能超过 60 ℃ 。经辐照以后，耐热性和机械强度显著提高，长期使用温度可达到 100℃ ，熔点可达 135 ℃ 。例如密度为 0 . 92 / cm3的高压聚乙烯，制成 1 . 5mm 薄板，经电子束辐照后（剂量 250kGy ) ．其拉伸强度可以从 140 kg / cm2。提高到 240 kg/cm2，熔点从 110 ℃ 提高到 150 ℃ 。为提高其耐热性，还可以添加抗氧剂、助抗氧剂和紫外光吸收剂，使得到的耐热辐射交联聚乙烯材料长期使用温度提高到 130 ℃ ，短期使用温度达到 200 ℃ 。若再增加阻燃剂，则可制成阻燃型辐射交联聚乙烯材料，应用于需要防火的各类产品。

一般工艺流程

通用热缩管制造工艺流程如图1

（1）配方  选择适当品种（一种或多种）高分子聚合物材料作为基料，加入适当品种和数量的填料（如碳黑）、抗氧剂、交联剂（为了使用较小的剂量得到较大的交联程度）和其它拼料，从而得到性能稳定、质量高的原料．
（2）混炼   将配方后的各种辅料和基料均匀混合。一般采用密炼机来完成。密炼混合后的粉剂原料，再用造粒机，切断造型成颗粒料。
（3）挤出成型  根据对管径大小、竹壁厚薄和外管形状的不同要求制成注塑模具， 用不同规格的注塑机挤出成型，制成不同规格的高分子辐射交联管子。
（4）辐照 可以采用各种类别的加速器,用电子束进行加工;也可以采用60Co(137Cs)辐照装置，用 Y 射线进行加工。
（5）质量控制   主要是辐照剂量和均匀度两个问题。剂量必须控制在适宜范围．过低或超过将导致交联度不够或趋向裂解。辐照剂量一定要均匀，否则影响产品质量。
（6）条件控制   主要是辐照时要与空气中的氧隔绝。可采用真空包装、充氮去氧包装后辐照．
（7）吹胀    将管子加热到结晶熔融温度以上呈弹性状态时，用气体压力，将其横向吹胀。管子较粗、管壁较厚时，也可采用机械扩张。
（8）定型    吹胀（扩胀）后的管子，经水冷却，使其定型。
（9）包装    对定型的管子，按国家标准和运输包装。

吹胀工艺

吹胀是辐射交联热缩管制造的核心工艺，现以通用聚乙烯热缩细管为例说明如下。吹胀工艺流程如图2所示。

将辐射交联聚乙烯管绕在木制的供料卷筒（1）上，要均匀，厚度适宜，避免变曲和损伤。压缩空气通过供气管（ 2 ）进入辐射交联聚乙烯管的一端，另一端封死以保持聚乙烯管内恒压。供料辊（ 3 ）把聚乙烯管送进油浴（ 7 ）。其传热介质为甘油，通过电加热器（ 13 ）加热，接触温度计（ 8 , 9 ）和继电器控制加热器恒定温度。油浴中部有铁制油浴管（ 6 ) ，其底部有三排孔以便甘油进入油浴管内。压管辊（ 14 ）减少聚乙烯管移动时的摩擦，，并可防止聚乙烯管漂在上面。在油浴管进出口用（ 4 ）、（ 5 ）两个胶塞，以免聚乙烯通过时受损伤。水冷却器(10) 是一个带夹套的装置，夹套内赠有四排细孔。通入自来水均匀喷射在热吹胀管上，使之冷却定径。牵引辊（ 11 ）把已吹胀的管送到卷料辊（ 12 ）卷料。

工艺参数：油浴温度 135-160 ℃ 可调管速度2-4m/min,通过压缩机（16）和贮气筒（15）将供气压力控制在0.2-1.0 kg/cm2，辐照剂量 100kGy ，吹胀率 50-100 % ，纵向伸长率＜ 20 ％。

采用内压吹胀法制造聚乙烯热缩气管时，为了保证质量，要掌握管线速度、油浴温度和供气压力三个要素。

管线速度根据辐照交联程度、油浴长短和油浴温度决定。通常在交联度高、油浴不长、温度不高时，管线速度可适当放慢；反之，管线速度要适当快些。

当管线速度和油浴温度一定时，供气压力应视管璧薄厚、大、小、和交联程度而定。管壁厚、管径小、辐照交联度高时，供气压力要大；反之，供气压力要小。

加热温度一般略高于辐射交联聚乙烯结晶熔融温度。当辐射交联度高、管壁厚时，则可把加热温度提高。

辐射交联聚乙烯热缩细管有一个极限吹胀率．在此极限内，调节供气压力，可以得 到不同吹胀率的热缩细管。

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