現(xiàn)代塑料加工應(yīng)用第13卷第2期Modern Plastics Processing and Applications2001年4月綜述聚烯烴涂覆金屬的工藝技術(shù)王秀臻孫祖德(齊魯石化股份有限公司樹脂研究所,山東臨淄,255400)韓洪文(齊魯石化公司計劃處)摘要:介紹了擠出復(fù)合法、包覆法、金屬表面樹脂粉末流動浸塑和火焰噴涂等聚烯烴材料涂覆金屬的技術(shù)特點、生產(chǎn)工藝、設(shè)備及涂層材料,著重指出了包覆法、浸塑技術(shù)的用途及社會、經(jīng)濟(jì)效益。關(guān)鍵詞:聚烯烴材料共擠流動浸塑火焰嘖涂包覆早在20世紀(jì)40年代,人們就開始用塑料涂覆(4)此法的缺點是設(shè)備投資大,生產(chǎn)成本高。金屬的方法制作鋼塑復(fù)合材料,既保持了金屬的剛性和強(qiáng)度,又具有塑料的耐腐蝕、耐磨損、電絕緣性表1鋼(鋁)塑復(fù)合材料應(yīng) 用實例等特點,具有良好的金屬性和非金屬性,在工農(nóng)業(yè)生制品生產(chǎn)工藝涂層的原料制品特點產(chǎn)和日常生活中的用途越來越廣泛。鋁塑復(fù)合管擠出復(fù)合法PE、PP重量輕,耐溫,耐塑料涂覆金屬的方法很多,主要有火焰噴涂、靜或分步復(fù)合法壓,易彎,不反彈電噴涂、流化噴涂、熱熔敷和懸浮液涂覆等,常用的包覆管垂直擠出法或PE、PP XLPE耐腐蝕,涂覆材料有:PE、XLPE、PP、PVC、尼龍、聚酯和環(huán)氧(夾克管)縱向纏繞法使用壽命長樹脂等,塑料涂覆工藝能成型各種形狀復(fù)雜的工件無立柱鋼塑樹脂粉末PE.PF耐腐蝕,耐老化，和大型工件,例如罐、槽的內(nèi)外涂層[1]。大棚骨架流動浸塑聚烯烴材料涂覆金屬的制品有很多,其應(yīng)用實化工產(chǎn)品用火焰噴涂PP .XLPE,PE耐溫,耐腐蝕例見表1。儲罐、儲槽公路橋梁、流化噴涂PE、PVC美觀,耐用，1擠出復(fù)合法建筑用護(hù)欄抗腐蝕家電零部件、家用靜電噴PE.電絕緣性好,擠出復(fù)合法是60年代才發(fā)展起來的一種新型防盜門、防護(hù)窗涂或浸塑環(huán)氧樹脂.防腐的制備鋁塑或鋼塑復(fù)合材料的技術(shù),主要制作各種板材和管材,如建筑用鋁塑復(fù)合板和管材,長距離輸養(yǎng)殖業(yè)用的浸塑工藝PE、PVC防腐,美.送石油、天然氣、水的大口徑鋼塑復(fù)合管線?？?、籃、籠觀,耐用.擠出復(fù)合法包括生產(chǎn)鋼塑復(fù)合管和鋁塑復(fù)合日用品，如衣美觀,耐用管,生產(chǎn)鋁塑復(fù)合管的工藝有共擠復(fù)合法和分步復(fù)架、掛鉤等合法。.1.2 生產(chǎn)工藝1.1技術(shù)特點鋁塑復(fù)合管常為聚烯烴/粘接劑/鋁材/粘接劑/(1)自動化程度高,采用專用的擠出加工設(shè)備，從加料到產(chǎn)品包裝全部實現(xiàn)自動化。收稿日期:2000- 10 - 23。(2)涂層均勻,產(chǎn)品質(zhì)量容易控制。作者簡介:王秀臻,工程師。1989 年畢業(yè)于青島化工學(xué)院高分/5方數(shù)撒率高,無公害。子材料系,現(xiàn)從事塑料加工及開發(fā)應(yīng)用研究工作?！?6現(xiàn)代塑料加工應(yīng)用第13卷第2期聚烯烴5層結(jié)構(gòu),其生產(chǎn)工藝流程圖如下:-京”線就采用HDPE包覆鋼管。常用的工藝方法PH枯接劑一-擠出復(fù)奇一 -定型一-冷相有垂直擠出法和縱向纏繞法。鋁(鋼)帶」- -牽可一圈繞(或切割)2.1 技術(shù)特點一位測一包裝一成品(1)自動化程度高,適合連續(xù)化大規(guī)模生產(chǎn);(2)產(chǎn)品質(zhì)量容易控制,包覆層均勻; (3)無環(huán)境污圖1鋁塑復(fù)合管生產(chǎn)工藝流程圉染。1.3設(shè)備2.2 生產(chǎn)工藝生產(chǎn)鋼(鋁)塑復(fù)合管可采用國產(chǎn)或進(jìn)口的專用防腐層為2層或3層，即PE/熱熔膠或PE/熱設(shè)備。近年來,國內(nèi)引進(jìn)了幾條德國Unicor公司共熔膠/環(huán)氧樹脂,其生產(chǎn)工藝流程圖如圖2。擠復(fù)合方式生產(chǎn)的生產(chǎn)線以及從韓國引進(jìn)的分步復(fù)合方式生產(chǎn)對接型鋁塑復(fù)合管生產(chǎn)線。德國Unicor加熱的鋼管→涂底膠→包覆(垂直擠出或縱向纏繞)-定型公司采用- -次成型法生產(chǎn)鋁塑復(fù)合管技術(shù),采用多→-冷卻-座引-切割一檢測-包裝-成品口徑、共擠分流模進(jìn)行PE/粘接劑/AI/粘接劑/PE的5層共擠。瑞士的Swiscab公司和Nokia公司采圖2包覆法生產(chǎn)工藝流程圖用二次成型工藝技術(shù)，首先將聚烯烴與粘接性材料2.3 設(shè)備共擠復(fù)合,然后再與鋁材復(fù)合[2]。國產(chǎn)設(shè)備有山東精達(dá)橡塑機(jī)械公司生產(chǎn)的分步不同口徑的生產(chǎn)線所用設(shè)備有所不同,如管子復(fù)合法生產(chǎn)鋁塑復(fù)合管生產(chǎn)線及濰坊塑料機(jī)械廠生的設(shè)計口徑為660mm時,可采用意大利的MD2/產(chǎn)的一步法化學(xué)交聯(lián)鋁塑復(fù)合管生產(chǎn)線。115-19型雙螺桿擠出機(jī),直徑為720mm的成型機(jī)頭及導(dǎo)熱油熬膠裝置、中頻加熱器等。1.4 涂層材料對于--些簡單的生活日用品,采用普通的PE2.4 涂層材料和PVC樹脂涂覆即可;對于生產(chǎn)輸送常溫或溫度不早在50年代,荷蘭的Key和Kramer公司就采高的流體的管線和高速公路的護(hù)欄等要求使用壽命用LDPE作鋼管的保護(hù)層。澳大利亞Alkatrene 帝較長的制品時,為保證產(chǎn)品質(zhì)量,提高塑料和鋼材的國化學(xué)工業(yè)公司用LDPE粉末作鋼管的保護(hù)層,但附著力,在其中間加--層粘接性樹脂,即熱熔膠。熱LDPE的強(qiáng)度差,抗穿刺性和硬度也差,不適合用作熔膠是在非極性的聚烯烴中接枝上極性的單體,如鋼管包覆,也不適合整體擠出包覆和側(cè)向纏繞包覆馬來酸酐丙烯酸等,通過這些接枝高分子來提高樹工藝。脂與金屬之間的粘結(jié)性。目前,一般采用HDPE或MDPE專用料,該料在有些環(huán)境條件苛刻的情況,如泵站附近的高具有優(yōu)良的物理機(jī)械性能和良好的環(huán)境應(yīng)力開裂性溫流體或直接從石油輔助產(chǎn)品中直接提取的特殊流能耐熱氧老化性能、耐紫外光老化性能及低的氧、體的輸送管線,管外的涂層應(yīng)采用部分交聯(lián)聚烯烴,水滲透率、良好的耐化學(xué)腐蝕性,能夠滿足石油、天因為交聯(lián)聚乙烯的耐熱性好,在熔融態(tài)下仍具有極然 氣管道系統(tǒng)的要求。高的粘彈性,承受比較大的機(jī)械應(yīng)力而不會產(chǎn)生撕裂,部分交聯(lián)聚烯烴的方法有輻射交聯(lián)法、過氧化物3樹脂粉末的流動浸塑工藝交聯(lián)法和硅烷水交聯(lián)法。由于聚烯烴具有良好的耐化學(xué)性,人們在20世2包覆法紀(jì)40年代就試圖在金屬上涂覆聚烯烴。1952 年西德Knaspsak Griesheim公司首先提出了流化床浸塑在石油天然氣系統(tǒng)有大量的管線需防腐保溫,工藝,就是將聚烯烴制成80~ 120目的粉末,置于流包覆法采用一步成型工藝生產(chǎn)大口徑的防腐保溫夾化床內(nèi) ,壓縮空氣由容器下部進(jìn)入,將粉末吹起并使克管,我用策據(jù)條大口徑長距離天然氣輸送管線“陜之懸浮于容器中,再將預(yù)熱過的工件浸人其中,樹脂王秀臻等.聚烯烴涂覆金屬的工藝技術(shù)粉末會熔化而粘附在工件上成為涂層,從而得到具逐漸被淘汰。但最新研究發(fā)現(xiàn):該工藝很適合于部有防腐、裝飾、絕緣性好的鋼塑復(fù)合制品。樹脂粉末分交聯(lián)聚烯烴涂覆金屬管,例如采用交聯(lián)聚乙烯涂的流動浸塑工藝是在傳統(tǒng)的流化噴涂技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)覆鋼管[3]。展起來的一種新興涂覆技術(shù),60年代這一技術(shù)在日具體步驟:用火焰噴槍將鋼管加熱到200C左本、歐美得到廣泛應(yīng)用,并不斷發(fā)展完善, 80年代此右,加一層100um厚的單組分的環(huán)氧樹脂粉末底技術(shù)進(jìn)人中國,很快得到推廣應(yīng)用，在許多方面基本層,加熱熱熔膠,使其以膜或帶(厚400um)的形式取代了傳統(tǒng)的金屬制品涂漆工藝。纏繞在管子.上,然后在管子上纏繞600um厚的交聯(lián)聚烯烴膜。在整個包覆過程中,始終用火焰噴槍作3.1 浸塑工藝的技術(shù)特點為加熱源，管子溫度保持(200土20)C。在纏繞時，(1)與傳統(tǒng)的涂漆工藝相比較,效率高,工藝過膜要保持拉伸狀態(tài)，拉力1N/cm。由于交聯(lián)聚烯烴程采用自動化控制。的熱收縮性,冷卻后各涂層能牢固地結(jié)合在一起。(2)與傳統(tǒng)的流化床相比較,能耗低,不損失交聯(lián)聚烯烴的熱收縮能力在5% ~20%的范圍內(nèi)。原料。交聯(lián)聚烯烴涂層有很好的機(jī)械性能和抗腐蝕性(3)沒有環(huán)境污染。能,在熔融態(tài)下具有極高的粘彈性及耐高溫、抗撕裂性,適合涂覆長距離的金屬管。3.2 生產(chǎn)工藝火焰噴涂對一-般材料會產(chǎn)生局部或非均相加生產(chǎn)工藝見圖3。熱,使材料出現(xiàn)開裂。但對于交聯(lián)聚烯烴,由于其高的熔體強(qiáng)度,即使在熔融狀態(tài)下也不會產(chǎn)生開裂,因工件→清選+磷化一預(yù)熱→浸塑→四化→冷卻→此對于交聯(lián)聚烯烴涂覆鋼管,火焰噴涂是一種很好修整→包裝→成品的工藝技術(shù)。圖3浸塑工藝流程圖3.3設(shè)備5用途及效益浸塑設(shè)備由預(yù)熱爐、流化裝置降振動機(jī)構(gòu)、塑鋁塑復(fù)合管被譽(yù)為是21世紀(jì)最有前途的管材,化爐、輸送裝置及控制系統(tǒng)組成。它可取代傳統(tǒng)的鍍鋅鋼管,應(yīng)用于建筑業(yè)、工業(yè)、日3.4涂層材料常生活的冷熱流體輸送、地面輻射采暖、電纜屏蔽國內(nèi)粉末涂料的研究和生產(chǎn)起步較晚,最初原等,國家建設(shè)部已在“九五”計劃中重點推廣應(yīng)用此管材。料僅限于環(huán)氧樹脂和聚酯,但環(huán)氧樹脂和聚酯的老用包覆法(垂直擠出法或縱向纏繞法)或管中管化性、柔韌性及抗沖性差,且材料有一定的污染,不法生產(chǎn)的鋼塑復(fù)合管,適合于長距離輸送流體,如石能滿足一些特殊場合的使用要求。后來開始研究使油、天然氣和水，聚烯烴作為鋼管的防腐層,與傳統(tǒng)用PE、PVC粉末,粒度在80~120目之間。若目數(shù)防腐技術(shù)(石油瀝青、煤焦油瓷漆、犧牲陽極法)相太小，則粉末粒徑大,涂層不均勻,表面粗糙;若目數(shù)比,有無可比擬的優(yōu)點,它重量輕,現(xiàn)場施工方便,使太大,如超過120目,則會造成粉塵污染,浪費(fèi)原材用壽命長,無環(huán)境污染。80 年代初,我國石油系統(tǒng)料。國產(chǎn)聚烯烴粉末樹脂與鋼材的附著力差,過去開始在油田推廣使用聚乙烯包覆鋼管,由于國產(chǎn)樹幾乎全部依賴進(jìn)口,如日本、韓國的LDPE粉末樹脂原料不合格,主要從美國Phillips 公司進(jìn)口TR -脂。燕山石化樹脂研究所在1995年研制成功418和TR - 400黑色HDPE樹脂,每年花費(fèi)幾千萬LDPE粉末涂料已達(dá)到日本的涂覆料水平。元外匯。齊魯石化股份有限公司樹脂所研制的包覆管用HDPE黑色專用料,在1996年通過中國石化4火焰噴涂總公司鑒定, 1998年通過國家級驗收,結(jié)束了我國油田管道防腐用樹脂依賴進(jìn)口的歷史。近幾年,我聚烯烴在各種溶劑中都很難溶解，于是人們開國動工修建的幾條天然氣長輸管線,如“陜-京”線、始研究火焰噴涂,于50年代試制成功并獲得推廣應(yīng)“庫一鄯”線、“陜-銀"線、“澀一寧一蘭”線、用。因火梅嘹淦的生產(chǎn)效率不高,存在環(huán)境污染而“蘭-成-渝”線等都采用黑色PE包覆鋼管的形48●現(xiàn)代塑料加工應(yīng)用第13卷第2期式管道的防腐帶來了-場革命。采用浸塑技術(shù),小設(shè)備可生產(chǎn)各種形狀復(fù)雜的制品,如日用五金、商場貨架、家電配件、養(yǎng)殖籠網(wǎng)參考文獻(xiàn)等;大設(shè)備可生產(chǎn)高速公路、橋梁及民宅的護(hù)欄。1成都科技大學(xué)主編 .塑料成型工藝學(xué).北京:中國輕工業(yè)出版金屬材料的腐蝕給工農(nóng)業(yè)帶來很大的損失,尤社,1993.293其是石油天然氣管道系統(tǒng),每年給國家?guī)韼浊f2劉震等。鋁塑復(fù)合管的現(xiàn)狀與發(fā)展.現(xiàn)代塑料加工應(yīng)用, 20012(4):58元的損失,浸塑技術(shù)的應(yīng)用給金屬材料的防腐開辟3 Marzola et al. Proessing Technology of Polyoleine Coating Metal了一條新途徑,特別是給石油系統(tǒng)和建筑業(yè)的金屬Pipe. US,5536349. 1996PROCESSING TECHNOLOGY OF POLYOLEFINE COATING METALWang XiuzhenSun Zude(Qilu Petroleum Chemical Joint - stock Company Resin Institute)Han Hongwen(Planing Department of Qilu Petroleum Chemical Company)ABSTRACTThe new processing technology of polyolefine coating metal was imtroduced, including coextrude, jacket,resin- powder flow coating metal and flame coating technology .Keywords: polyolefine; flowing coating; flame coating; jacket; coextrude瓶頸經(jīng)過校準(zhǔn)的容器據(jù)“Asian Plastics, 2000, (11):21"報道: R&B Machine具有香甜味的母料Tool公司的新型吹塑機(jī)是8工位旋轉(zhuǎn)連續(xù)擠壓設(shè)備，能夠以據(jù)“British Plastics & Rubber, 2000, (5):30"報道, Clari-很高速度生產(chǎn)瓶頸經(jīng)過校準(zhǔn)的容器,稱為Rotary 8。ant公司正在介紹一種可用于聚乙烯的有香味的母料,至今以往的輪式設(shè)備生產(chǎn)效率高，每分鐘能夠生產(chǎn)180個為止可生產(chǎn)母料的香味范圍包括蘋果味、檸檬味、香草味、薰瓶,而往復(fù)式設(shè)備能夠生產(chǎn)瓶頸經(jīng)過校準(zhǔn)的容器,Rotary8衣草味等。根據(jù)需要的香味濃度和香味持續(xù)時間可添加則將二者的優(yōu)點結(jié)合在一起,可生產(chǎn)最大容積為9.46L的容2% ~ 10%的母料。器,可在85mm直徑上擠壓6個型坯。該母料適合用于注射成型和吹塑成型,對100um以上R&B公司旋轉(zhuǎn)連續(xù)擠壓設(shè)備系列還包括Rotary4。這(含 100um)的薄膜也適用。在汽車內(nèi)部和各種包裝產(chǎn)品如兩種設(shè)備都可在模具內(nèi)制作標(biāo)簽?；瘖y品包裝方面均可看到該母料的應(yīng)用。(LJ)Clariant 公司還正在致力于將該技術(shù)應(yīng)用到其他聚合物中去。Clariant及其伙伴擴(kuò)大在朝鮮的抗氧劑生產(chǎn)規(guī)模據(jù)"Addtives for Polymers, 2000,(7):6'報道,Clariant公增強(qiáng)樹脂齒輪首次用于汽車引擎司和在朝鮮的伙伴Songwon工業(yè)公司正在將他們的抗氧劑據(jù)"Polymer digest,2000,52(7):11”報道,日本新神戶電生產(chǎn)能力再擴(kuò)大5000t/a,正在建設(shè)的新裝置將使總生產(chǎn)能機(jī)公司和豐田汽車公司合作,開發(fā)出汽車引擎內(nèi)平衡軸使用力達(dá)到15 000t/a0的樹脂齒輪,樹脂制品用于汽車引擎內(nèi)部還是首次。該樹脂兩家公司從1999年中期開始在添加劑方面進(jìn)行合作。齒輪使用新開發(fā)的芳香族聚酰胺類增強(qiáng)纖維和聚氨基酰胺Songwon工業(yè)公司是Songwon集團(tuán)的一部分 ,是南朝鮮主要樹脂材料制成,與以往其他樹脂材料齒輪相比,具有優(yōu)良的的特殊化學(xué)品生產(chǎn)廠。該公司創(chuàng)建于1965 年,有現(xiàn)代化的耐性性和抗疲勞強(qiáng)度,使用壽命和可靠性大幅度提高。這種生產(chǎn)設(shè)備和豐富的添加劑生產(chǎn)經(jīng)驗,公司已擁有15 000t/a樹脂齒輪用于新型豐田四缸引擎的平衡軸上,原來4個金屬的烷基酚生產(chǎn)能力,而烷基酚是生產(chǎn)抗氧劑的主要原材料。齒輪中的2個用樹脂齒輪代替。由于樹脂齒輪和金屬齒輪Clariant集團(tuán)位于瑞士的Muttenz,在世界范圍內(nèi)的銷售額達(dá)嚙合,可以減少振動和噪音,達(dá)到了采用六缸引擎才能達(dá)到950億瑞士法朗,他們已經(jīng)制定了一套向添加劑發(fā)展的戰(zhàn)略的低噪音水平,降低了生產(chǎn)成本。目標(biāo)(SLQ)