一种过氧化物后交联聚乙烯管材用的卧式红外交联炉的制作方法

1.本实用新型属于塑料加工技术领域，具体涉及一种过氧化物后交联聚乙烯管材用的卧式红外交联炉。


背景技术：

2.聚乙烯体轻，抗冲击性、耐腐蚀性和绝缘性好，广泛用于薄膜、容器、管材，电线电缆等工业品和生活日用品的制造。但聚乙烯的缺点也比较明显，如耐热性，抗蠕变性、阻燃性等都比较差，大大限制了它的更广泛应用。为克服聚乙烯的诸多缺点，常常需要对聚乙稀进行改性，其中过氧化物交联是一种成熟的和广泛应用的聚乙烯化学改性技术，可明显改善聚乙烯的耐热性和抗蠕变性能。这种改性技术主要用于热水系统用塑料管材和电线电缆的耐热绝缘层的制造。交联的结果使pe变成了pex，pe管材的使用温度在40℃以下，pex管材的使用温度提高到70℃，效果非常明显。
3.聚乙烯的过氧化物交联管材在iso 15875标准中被命名为pe-xa管材。pe-xa管材的制造工艺方法主要有二种，一种是同步交联，即pe-xa管材的交联是成型时在管材成型机头(模具)中完成的；另一种是后交联，即交联反应是在pe-xa管胚成型后在交联炉中进行并完成的。pe-xa管材的交联度按现行标准规定应大于70％，物料完全失去了热塑性，交联时不允许大分子链之间发生相对运动，因此同步交联管材的成型机必须使用推力极大、无混炼功能的柱塞式挤出机推压挤出成型。pexa管的推压挤出同步交联成型，其优点是工序少，设备简单，管材几何尺寸精度高，适应管材规格宽广。缺点是生产效率低下，物料是脉冲式压缩与输送，管壁的松密度周期性变化；后交联可采用螺杆式挤出机，优点是物料连续压缩与输送，管壁松密度均匀，生产效率高。目前已商品化的螺杆挤出后交联pexa管所采用的都是立式红外交联炉。立式红外交联炉的优点是占地面积小，但缺点比较多：
4.1：适应管材规格范围窄：pexa管胚由挤出机口模水平挤出后，需向上牵引交联，再向下运动继续交联，最后水平引入冷却定径水箱中完成pexa管的制造。管胚三次转向，极易造成管壁的粘连，因此，目前的立式红外交联炉只能适用于dn32以下pexa管的制造。
5.2：交联效率低：且管胚表面极易热氧化降解。立式红外交联炉的炉壁上镶嵌着红外发射元件，炉内温度实测达到570℃，炉内流动着热空气，是造成交联效率低，管胚表面热氧化降解的主要原因。
6.3：有火灾风险：pe的氧指数为17％，立式红外交联炉内流动的热空气的含氧量在23％左右，立式红外交联炉炉温500余摄氏度，这是立式红外交联炉存在火灾风险的根源。
7.4：能耗高：已有立式红外交联炉加热炉有效部位长8米，红外加热元件全功率为128kw，且难设绝热措施。当交联dn10pexa管，线速度为24m/min时，加热功率需达126kw。
8.5：操作困难：立式红外交联炉引管时，需要操作人员登高完成操作。


技术实现要素：

9.本实用新型提供了一种过氧化物后交联聚乙烯管材用的卧式红外交联炉。具体结
构如附图1所示，卧式红外交联炉高度可调，炉内设有传送带，传送带上设有多个带有半圆形凹槽的链块，半圆形凹槽的直径与所交联的管材外径一致，半圆形凹槽与管胚的接触面由聚四氟乙烯制成，被交联的聚乙烯管材在炉内由传送带沿水平方向输送，带速无级可调；炉内四壁设有红外电热元件，热风循环，炉温～390℃可调，聚乙烯管材交联过程所需热量由电热元件以辐射热和对流热形式供给；为提高交联效率和降低热空气中氧对被交联聚乙烯制品的氧化降解，及防止火灾的发生，炉内热风中混合有稀薄氮气。当需要后交联的聚乙烯管材生产速度较慢时，可以只用一个卧式红外交联炉；当需要后交联的聚乙烯管材生产速度较高时，可以采用多个卧式红外交联炉串联成红外交联机组使用。本实用新型的技术方案如下。
10.一种过氧化物后交联聚乙烯管材用的卧式红外交联炉，其包括：箱体，传送带，红外加热器，热风循环系统，制氮机和控制盘；所述传送带用于输送被交联的聚乙烯管材，所述红外加热器用于加热交联炉内气体，所述控制盘用于控制炉温，传送带速度和热风循环系统中的氧含量。
11.进一步，所述传送带上镶嵌有由耐高温防粘材料制成的半圆形凹槽的管胚托架链块，所述半圆凹槽的直径与所交联的pexa管材外径匹配。
12.进一步，所述传远带上镶嵌有由耐高温防粘材料制成的膜或网用于后交联聚乙烯料条。
13.进一步，所述耐高温防粘材料是氟塑料或硅橡胶。
14.进一步，所述膜或网是涂氟玻纤布或涂氟玻纤网。
15.进一步，所述的传送带的高度节，以适应不同直径pexa管材的交联。
16.进一步，所述制氮机用于向热风循环系统提供氮气，以保证炉内热空气中氧气浓度不大于17％。
17.进一步，根据后交联pexa管材生产线速度需要，所述交联炉可以单个使用，或二个及二个以上串联使用。
18.进一步，所述箱体的长度为1.2m-8.4m。
19.进一步，所述红外加热器的电加热功率不大于105kw。
20.本实用新型的有益效果为：
21.1：适应管材规格广泛：卧式红外交联炉理论上可以适应一切规格的管材的制造。
22.2：交联效率高：实验证明，后交联pexa管的交联过程在热氮气氛围中的交联效率比在热空气氛围中交联效率高，且减轻了pexa管胚表面的热氧降解的。
23.3：火灾风险低：pe的氧指数为17％，本发明的pexa管后交联氛围中，氧气浓度控制在17％以下，从而降低了后交联pexa管交联过程中火灾风险。
24.4：节能环保：当交联dn10pexa管，线速度为24m/min时，本发明卧式红外交联炉组有效长度为8.4米。电加热功率仅需105kw，节电效果明显。
25.5：操作容易：引管时，卧式红外交联炉不需操作人员登高即可完成。
26.6：一机二用：拆下带半圆凹槽的耐高温、防粘性能好的托管胚链块，将传送带上敷设一层耐高温、防粘性能好的涂氟玻纤布，可用于tpexa原料的拉条后交联。
27.下面结合附图和具体实施例对本实用新型的技术方案进行详细地说明。
附图说明
28.图1为本实用新型过氧化物后交联聚乙烯管材用的卧式红外交联炉结构示意图。
29.图中：1风机，2控制盘，3箱体，4脚轮，5制氮机，6热风循环系统，7传送带电机，8传送带，9管胚托架链块，10红外加热器。
具体实施方式
30.图1为本实用新型过氧化物后交联聚乙烯管材用的卧式红外交联炉结构示意图。图中1为热风循环用风机；2为红外交联炉之控制盘，承担红外交联炉炉温，传送带带速和氛围热空气中氧含量的控制；3为红外交联炉箱体；4为可调高低的脚轮；5为制氮机；6为热风循环系统；7为传送带电机；8为传送带，9为带半圆形凹槽的托管胚链块，10为红外加热器。
31.具体操作运行过程为：将红外交联炉置于后交联pexa管材生产线，调整红外交联炉的脚轮4，使炉内传送带上带有半圆形凹槽的管胚托架链块9中心与挤出机挤出的管胚中心一致，接通并开启红外交联炉电源和输出为0.8mpa的压缩空气气源，开启红外交联炉内红外加热器10，设定所需交联温度，开启热风循环风机1和制氮机5，使炉内加热的热风循环系6中氧气含量保持17％以下并开始循环，含交联剂的管胚，置于传送带8上带半圆形凹槽的管胚托架链块9，随传送带的运动在红外交联炉内接受红外线加热，完成pexa管材的交联过程，传送带速度与挤出机管胚挤出速度匹配。
32.完成了交联过程的pexa管胚，和普通热塑性塑料管材的制造过程一样，被引入真空定径冷却水箱内定径冷却，继而牵引、裁断、收集等。
33.实施例1
34.卧式红外交联炉，其有效长度1.2m，炉温设定为270℃，炉内氧气含量17％，传送带速度0.6m/min，交联dn8pexa管。所得pexa管凝胶含量为81.3％，200℃氧化诱导期为56min。
35.实施例2
36.卧式红外交联炉，其有效长度1.2m，炉温设定为270℃，炉内空气氧气含量17％，传送带速度0.8m/min，交联dn8pexa管。所得pexa管凝胶含量为79.2％，200℃氧化诱导期为59min。
37.实施例3
38.卧式红外交联炉，其有效长度3.6m，炉温设定为250℃，炉内空气氧气含量17％，传送带速度0.8m/min，交联dn8之pexa管。所得pexa管凝胶含量为79.2％，200℃氧化诱导期为59min。
39.实施例4
40.卧式红外交联炉，其有效长度8.4m，炉温350℃，炉内热空气氧含量17％，传送带速度24m/min，交联dn8pexa管，所得pexa管凝胶含量81％，200℃之氧化诱导期57min。
41.对比例1
42.卧式红外交联炉，其有效长度1.2m，炉温设定为270℃，炉内空气氧气含量23％，传送带速度0.6m/min，交联dn8pexa管。所得pexa管凝胶含量为77.9％，200℃氧化诱导期为53min。
43.对比例2
44.卧式红外交联炉，其有效长度1.2m，炉温设定为270℃，炉内空气氧气含量23％，传
送带速度0.8m/min，交联dn8pexa管。所得pexa管凝胶含量为77.1％，200℃氧化诱导期为57min。
45.对比例3
46.卧式红外交联炉，其有效长度3.6m，炉温设定为250℃，炉内空气氧气含量23％，传送带速度0.8m/min，交联dn8之pexa管。所得pexa管凝胶含量为78％，200℃氧化诱导期为55min。
47.对比例4
48.卧式红外交联炉，其有效长度3.6m，炉温设定为250℃，炉内空气氧气含量17％，传送带速度0.8m/min，管胚托管链块与管胚接触面为钢制，交联dn8pexa管，因管胚粘着在链块上，导致实验无法继续。
49.上述实施例对本实用新型的技术方案进行了详细说明。显然，本实用新型并不局限于所描述的内容。熟悉本技术领域的人员还可据此做出多种变化，但任何与本实用新型等同或相类似的变化都属于本实用新型保护的范围。