[发明专利]一种超高分子量聚乙烯板材无缝焊接的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种超高分子量聚乙烯板材无缝焊接的方法，属于超高分子量聚乙烯板材加工的技术领域。

背景技术

超高分子量聚乙烯英文名ultra-high molecular weight polyethylene(简称UHMWPE)，是分子量100万以上的聚乙烯。UHMWPE有极好的耐磨性，良好的耐低温冲击性、自润滑性、无毒、耐水、耐化学药品性，耐热性优于一般PE，缺点是耐热性(热变形温度)低、加工成型性差，外表面硬度，刚性，耐蠕变性不如一般工程塑料，膨胀系数偏大。基于超高分子量聚乙烯板材的优良特性，其应用非常广泛，由超高分子量聚乙烯材料加工的非钢质浮标和灯桩被广泛应用到环境恶劣海面导航。

在非钢质浮标和灯桩加工过程中，当浮标或灯桩的尺寸较大时，需要直径2米甚至直径3米的圆筒，但是超高分子量聚乙烯管材挤出机很难生产大直径的管子，这时就需要用超高分子量聚乙烯板材二次加工，将两块板材对接焊在一起成为符合要求尺寸的管状体。因为UHMWPE流动性差，熔融状态下粘度极高，是呈橡胶状的高粘弹性体，其早期成型仅能用压制和烧结或者用挤出、注塑和吹塑方法加工实现；如何快速和有效的进行板材无缝对接成为超高分子量聚乙烯板材有效应用的重要环节。

由于超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)熔融状态的粘度高达108Pa*s，流动性极差，其熔体指数几乎为零，所以很难用一般的机械加工方法进行加工，要想把两块板对接在一起，也是非常困难的；现有技术中还没有一种高效、简单的方法能有效的进行超高分子量聚乙烯板材无缝对接加工。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出了一种超高分子量聚乙烯板材无缝焊接的方法，这种方法实现了超高分子量聚乙烯板材的有效拼接，能够制造出任意规格的超高分子量聚乙烯板材，扩大了超高分子量聚乙烯板材的使用范围。

本发明的技术方案：

一种超高分子量聚乙烯板材无缝焊接的方法，包括步骤如下：

1)对接部位加工；选定需要对接的超高分子量聚乙烯板材，将需要对接的部位打坡口；

2)坡口对接；将两个坡口在热压焊接设备上对接，用超高分子量聚乙烯板材粉料将坡口填满；

3)加温加压；用无缝焊接设备对步骤2)中的对接部位加温加压，加温至200-300℃，加压至6-10MPa，持续60-120分钟；焊接过程中所升到的温度及加的压力与压制超高分子量聚乙烯板材过程中所升到的温度和压力基本一致，对接部位板材的外观及物理性能都跟需要对接的超高分子量聚乙烯板材达到一致；而且从外观看不出加工的痕迹。

4)冷却升压；停止对对接部位的加温，进行冷却升压处理；

5)卸压撤出；将板材从无缝焊接设备上撤下，焊接完成。

优选的，所述超高分子量聚乙烯板材粉料包括超高分子量聚乙烯粉、助剂和色母料。超高分子量聚乙烯粉、助剂和色母料为需要对接的超高分子量聚乙烯板材的生产料主要成分，能很好的实现与需要对接的超高分子量聚乙烯板之间的粘连，对接部位板材外观及物理性能都跟需要对接的超高分子量聚乙烯板材达到一致。

进一步优选的，所述超高分子量聚乙烯板材粉料的质量千分比组成如下：色母料1-3‰、助剂9-16‰，余量为超高分子量聚乙烯粉。超高分子量聚乙烯板材粉料的质量千分比组成与需要对接的超高分子量聚乙烯板材的组份比相同，对接部位板材外观及物理性能都跟需要对接的超高分子量聚乙烯板材达到一致。

优选的，所述的步骤1)中，所述坡口的长度为需对接的超高分子量聚乙烯板材的长度，宽度为5-10cm，坡度为30-50度。

优选的，所述的步骤2)中，将坡口填满的标准为，所述超高分子量聚乙烯板材粉料的厚度大于超高分子量聚乙烯板材厚度的1/2-4/5。

优选的，所述的步骤3)中，所述无缝焊接设备包括液压缸和加热板，所述加热板设置在液压缸的活塞杆末端；所述无缝焊接设备的底部设置有底座。

优选的，所述的步骤4)中，所述冷却升压的具体过程为，停止对对接部位的加温，升压至8-12MPa，自然冷却60-120分钟。

优选的，所述的步骤4)中，所述冷却升压的具体过程为，停止对对接部位的加温，升压至8-12MPa，循环水冷却30-60分钟。循环水冷却不仅提高冷却速率，而且洁净无污染，循环用水节省资源。

本发明的有益效果：

1、本发明所述超高分子量聚乙烯板材无缝焊接的方法，焊接出来的板材，焊口平整均一颜色均匀；从外观看不出加工过的痕迹；连接部位的拉伸强度、断裂伸长率、冲击强度等与焊接所用的超高分子量聚乙烯板材一致；