專利名稱：：聚乙烯直埋防腐保溫管外套管的非電暈熱離子流注入極化處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于一種防腐保溫復(fù)合管道生產(chǎn)線中，對(duì)聚乙烯外套管內(nèi)壁進(jìn)行的非電暈極化處理方法，具體地說(shuō)是一種對(duì)聚乙烯外套管內(nèi)壁進(jìn)行的非電暈熱離子流注入極化處理方法。目前，國(guó)際、國(guó)內(nèi)在聚乙烯+聚氨酯硬泡沫塑料+鋼管集輸防腐保溫復(fù)合管道產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)聚乙烯外套管與聚氨酯硬泡沫塑料之間的粘接剪切強(qiáng)度均提出了明確的要求，如歐管中心標(biāo)準(zhǔn)粘接剪切強(qiáng)度≥200KPa；我國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)粘接剪切強(qiáng)度≥120KPa，這是考核該產(chǎn)品合格與否的一項(xiàng)重要指標(biāo)。為此，國(guó)內(nèi)外同行在這方面投入了大量的人力、物力進(jìn)行研究。經(jīng)多次試驗(yàn)于70年代末研究開(kāi)發(fā)了目前國(guó)內(nèi)外通行的電暈極化處理方法，該方法基本解決了聚乙烯外套管與聚氨酯硬泡沫塑料粘接問(wèn)題，但是這一技術(shù)在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用還是比較少的，其原因是多方面的①電暈極化處理設(shè)備投資大(約20萬(wàn)元以上)，技術(shù)難度高；②在對(duì)聚乙烯外套管的電暈極化處理中，耗電多、處理成本高；③對(duì)聚乙烯外套管采用電暈極化處理，由于是利用高壓放電的原理，因此，其處理的是點(diǎn)而不是面(其處理的均勻程度依據(jù)電極電壓強(qiáng)度及電極板和聚乙烯外套管內(nèi)壁的粗糙度而定)；④處理層厚度薄，僅為100～500μm，處理結(jié)果不穩(wěn)定，在電暈處理后的聚乙烯外套管經(jīng)放置一段時(shí)間后，出現(xiàn)失效現(xiàn)象；⑤經(jīng)對(duì)電暈極化處理產(chǎn)品多批多規(guī)格測(cè)試，其聚乙烯外套管與聚氨酯硬泡沫塑料粘接剪切強(qiáng)度基本在100KPa～200KPa之間，個(gè)別產(chǎn)品的粘接剪切強(qiáng)度小于100KPa，甚至有出現(xiàn)脫粘現(xiàn)象。本發(fā)明的目的在于提供一種處理成本低、處理裝置簡(jiǎn)單的聚乙烯直埋防腐保溫管外套管的非電暈熱離子流注入極化處理方法，經(jīng)該方法處理后的聚乙烯外套管與聚氨酯硬泡沫塑料的粘接強(qiáng)度高、且均勻。聚乙烯塑料是大分子量高分子線性有機(jī)材料，該材料本身具有很高的電阻率。因此，在加工成型過(guò)程中(如注塑拉管過(guò)程)聚積了大量的靜電荷，其靜電壓高達(dá)數(shù)千伏，同時(shí)又因?yàn)槠浣^緣性能優(yōu)異，這些被聚積的靜電很難釋放出來(lái)(聚乙烯材料的電阻率為1014～1018/Ω·m，其體積電阻率高達(dá)1016Ω·cm)。正是由于這些累積的靜電效應(yīng)，使聚氨酯硬泡沫發(fā)泡組合料在聚乙烯外套管內(nèi)發(fā)泡時(shí)，產(chǎn)生巨大的排斥作用，因而使聚乙烯外套管難于與聚氨酯硬泡沫塑料實(shí)現(xiàn)親和與粘接。鑒于以上分析，為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是該聚乙烯直埋防腐保溫管外套管的非電暈熱離子流注入極化處理方法，其特征在于在復(fù)合防腐保溫管道生產(chǎn)中，在聚氨酯硬質(zhì)泡沫塑料發(fā)泡前，用非電暈熱離子流注入極化處理方法對(duì)聚乙烯外套管內(nèi)壁實(shí)行極化處理，即a、首先，用可燃?xì)怏w火焰或高溫輻射加熱方式對(duì)聚乙烯外套管內(nèi)壁進(jìn)行均勻移動(dòng)式加熱，使聚乙烯套管一定厚度的表層分子鏈、分子端鍵被擊活，并出現(xiàn)部分?jǐn)噫I、開(kāi)鏈、交聯(lián)與氧化(從微觀上認(rèn)為)，其火焰溫度或高溫輻射區(qū)溫度應(yīng)控制在1000℃～3500℃范圍內(nèi)，加熱時(shí)聚乙烯外套管相對(duì)移動(dòng)速度應(yīng)控制在1～5m/min范圍內(nèi)；b、在對(duì)聚乙烯外套管內(nèi)壁加熱的同時(shí)向該管內(nèi)壁注入熱離子流，此項(xiàng)操作與對(duì)聚乙烯外套管內(nèi)壁的加熱同步進(jìn)行，以改變其表層理化狀態(tài)，使其表層在一定厚度內(nèi)存有大量易導(dǎo)電的離子，從而有效的降低其表層電阻率，以利于聚乙烯外套管積累的靜電釋放；c、在距火焰或高溫輻射區(qū)5～100cm位置時(shí)，開(kāi)始迅速冷卻固化聚乙烯外套管內(nèi)壁，冷卻至室溫15℃～30℃，穩(wěn)定處理結(jié)果；d、當(dāng)完成a、b、c工藝后，即可得到與聚氨酯硬泡沫塑料保溫層實(shí)現(xiàn)牢固粘接的、經(jīng)非電暈熱離子流注入極化處理的聚乙烯外套管。本發(fā)明提供的聚乙烯外套管的非電暈熱離子流注入極化處理方法，具有以下特點(diǎn)①“非電暈熱離子流注入極化處理方法”設(shè)備投資僅為電暈極化處理的十分之一；②基本不耗電，所用處理的原材料價(jià)廉易購(gòu)，處理成本低；③對(duì)聚乙烯套管內(nèi)壁是均勻的面處理；④處理層厚度≥500μm，處理后的聚乙烯套管長(zhǎng)期放置不失效；⑤經(jīng)測(cè)試分析，非電暈熱離子流注入極化處理方法處理的聚乙烯套管內(nèi)壁含有大量的離子及易吸濕的表層，這樣可有效長(zhǎng)期地將聚乙烯外套管中積累的靜電釋放出來(lái)，因而，在已處理的聚乙烯外套管中發(fā)泡生成聚氨酯硬泡沫塑料時(shí)，形成牢固可靠的粘接。經(jīng)國(guó)家級(jí)試驗(yàn)室檢測(cè)，利用該項(xiàng)技術(shù)(工藝)生產(chǎn)的聚乙烯防腐保溫復(fù)合管，其各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到和優(yōu)于國(guó)家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品質(zhì)量要求(標(biāo)準(zhǔn)號(hào)CJJ/T86-98)。其中聚乙烯管與聚氨酯硬泡沫塑料的粘接剪切強(qiáng)≥360Kpa，是國(guó)家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的三倍，比電暈極化處理的產(chǎn)品高一倍以上；其有效粘接面積達(dá)98％以上。從而大大提高了復(fù)合防腐保溫管的產(chǎn)品質(zhì)量、延長(zhǎng)了使用壽命，徹底解決了管道防腐保溫處理中聚乙烯外套管與聚氨酯硬泡沫層之間的粘接問(wèn)題。該項(xiàng)技術(shù)的成功應(yīng)用，極具有國(guó)內(nèi)、國(guó)際市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)潛力。采用本發(fā)明非電暈熱離子流注入極化處理方法處理的產(chǎn)品測(cè)試數(shù)據(jù)<tablesid="table1"num="001"><table>樣品代號(hào)聚乙烯管-硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料粘接剪切強(qiáng)度(KPa)1481</table></tables>采用現(xiàn)有技術(shù)電暈極化處理方法處理的產(chǎn)品測(cè)試數(shù)據(jù)下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明將已拉制成型的聚乙烯外套管放置于非電暈熱離子流注入平臺(tái)，用專用夾具將其定位并夾緊；然后把加溫-熱離子流注入-冷卻組合裝置安裝于聚乙烯外套管一端，并使其處于管徑中心位置；開(kāi)啟加溫-熱離子流注入-冷卻系統(tǒng)，并啟動(dòng)移動(dòng)電機(jī)，使上述加溫-熱離子流注入-冷卻組合裝置沿聚乙烯外套管以2～3m/min的移動(dòng)速度移動(dòng)較佳，用可燃?xì)怏w火焰或高溫輻射加熱方式對(duì)聚乙烯外套管內(nèi)壁進(jìn)行均勻移動(dòng)式加熱，其火焰溫度或高溫輻射區(qū)溫度控制在2000℃～3000℃范圍內(nèi)較佳；在對(duì)聚乙烯外套管內(nèi)壁加熱的同時(shí)向該管內(nèi)壁注入熱離子流，此項(xiàng)操作與對(duì)聚乙烯外套管內(nèi)壁的加熱同步進(jìn)行；在距火焰或高溫輻射區(qū)5～100cm位置時(shí)，開(kāi)始迅速冷卻固化聚乙烯外套管內(nèi)壁，冷卻至室溫15℃～30℃，穩(wěn)定處理結(jié)果；當(dāng)水平定向移動(dòng)至聚乙烯外套管另一端口時(shí)，關(guān)閉處理系統(tǒng)，松動(dòng)聚乙烯外套管夾具，即可得到經(jīng)過(guò)非電暈熱離子流注入極化處理方法處理的聚乙烯外套管。這種聚乙烯外套管可直接用于復(fù)合防腐保溫管道的生產(chǎn)，其特點(diǎn)是聚乙烯外套管與聚氨酯硬泡沫塑料保溫層達(dá)到牢固可靠的粘接。權(quán)利要求1.一種聚乙烯直埋防腐保溫管外套管的非電暈熱離子流注入極化處理方法，其特征在于在復(fù)合防腐保溫管道生產(chǎn)中，在聚氨酯硬質(zhì)泡沫塑料發(fā)泡前，用非電暈熱離子流注入極化處理方法對(duì)聚乙烯外套管內(nèi)壁實(shí)行極化處理，即a、首先，用可燃?xì)怏w火焰或高溫輻射加熱方式對(duì)聚乙烯外套管內(nèi)壁進(jìn)行均勻移動(dòng)式加熱，其火焰溫度或高溫輻射區(qū)溫度應(yīng)控制在1000℃～3500℃范圍內(nèi)，加熱時(shí)聚乙烯外套管相對(duì)移動(dòng)速度應(yīng)控制在1～5m/min范圍內(nèi)；b、在對(duì)聚乙烯外套管內(nèi)壁加熱的同時(shí)向該管內(nèi)壁注入熱離子流，此項(xiàng)操作與對(duì)聚乙烯外套管內(nèi)壁的加熱同步進(jìn)行；c、在距火焰或高溫輻射區(qū)5～100cm位置時(shí)，開(kāi)始迅速冷卻固化聚乙烯外套管內(nèi)壁，冷卻至室溫15℃～30℃，穩(wěn)定處理結(jié)果；d、當(dāng)完成a、b、c工藝后，即可得到與聚氨酯硬泡沫塑料保溫層實(shí)現(xiàn)牢固粘接的、經(jīng)非電暈熱離子流注入極化處理的聚乙烯外套管。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚乙烯直埋防腐保溫管外套管的非電暈熱離子流注入極化處理方法，其特征在于對(duì)聚乙烯外套管內(nèi)壁進(jìn)行均勻移動(dòng)式加熱時(shí)，其火焰溫度或高溫輻射區(qū)溫度以2000℃～3000℃范圍內(nèi)選擇較佳，聚乙烯外套管相對(duì)移動(dòng)速度以2～3m/min范圍內(nèi)選擇較佳。全文摘要一種聚乙烯直埋防腐保溫管外套管的非電暈熱離子流注入極化處理方法,在聚氨酯硬質(zhì)泡沫塑料發(fā)泡前,對(duì)聚乙烯外套管內(nèi)壁進(jìn)行均勻移動(dòng)式加熱,同時(shí)注入熱離子流:再經(jīng)迅速冷卻固化,穩(wěn)定處理結(jié)果。本發(fā)明處理成本低、處理裝置簡(jiǎn)單,經(jīng)該方法處理后的聚乙烯外套管與聚氨酯硬泡沫塑料的粘接強(qiáng)度高且均勻。經(jīng)國(guó)家級(jí)試驗(yàn)室檢測(cè),聚乙烯管與聚氨酯硬泡沫塑料的粘接剪切強(qiáng)≥360KPa,其有效粘接面積達(dá)98%以上,產(chǎn)品質(zhì)量、使用壽命大大提高。文檔編號(hào)B29C63/00GK1296882SQ9912306公開(kāi)日2001年5月30日申請(qǐng)日期1999年11月17日優(yōu)先權(quán)日1999年11月17日發(fā)明者賈孝義,冀勇夫申請(qǐng)人:蘭州市政工程總公司管道防腐保溫廠