专利名称：金属聚烯烃回转成型衬里制造工艺及其产品的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种采用回转成型方法制造金属聚烯烃衬里、特别是金属多层聚烯烃衬里的工艺及其产品。
在化工、冶金行业，大量使用金属防腐衬里制品如管道和设备，常见的金属防腐衬里特别是大型的管道和设备的金属防腐衬里有的是采用回转成型方法制造。我们知道，回转成型方法是塑料加工的一种传统方法，它是制造大型中空全塑制品的比较理想的方法之一。而市场上适合于回转成型方法制造金属防腐衬里的聚乙烯有多种牌号，它们的共同特点除了抗腐蚀性良好外，还有成型后抗粘接性良好，也就是俗称的脱模性良好，这一点却与金属防腐衬里技术要求的成型后的衬里与金属的粘接强度越高越好恰恰相反。正因为如此，我们看到的金属聚乙烯回转成型衬里制品、特别是管道与设备经常出现脱壳与撕裂现象。也就是说，采用回转成型方法制造的金属聚乙烯衬里，由于金属材料与聚乙烯衬里层之间没有足够的粘接强度，而两者的热膨胀系数又相差甚远，所以在环境温度变化的情况下，两者之间会发生相对移位，造成聚乙烯衬里层的脱壳或撕裂。如果金属材料与聚乙烯衬里层之间有足够的粘接强度，在温度变化的情况下，则能有效地控制聚乙烯衬里层对金属材料的轴向移位，变轴移位为径向膨胀。怎样才能达到这一点呢？本发明的目的在于解决现有金属聚乙烯回转成型衬里存在的上述问题，提供一种采用回转成型方法制造金属多层聚烯烃衬里的制造工艺及其产品。
实现本发明目的的技术方案是这样的我们知道，对于非极性的聚烯烃类物料与金属材料形成高强度粘接是比较困难的，但是，聚烯烃类中的聚乙烯具有如下特性(一)随着密度下降、熔体指数增高，聚乙烯的粘接强度增加；(二)在过热状态，聚乙烯的碳自由基会与空间氧分子形成过氧化物自由基，这局部改变了聚乙烯结构，使其表面部分极化，改善了粘接性。根据聚乙烯的这两个特性，我们采用回转成型法，在金属结构件内形成多层次不同组分的聚烯烃衬里层，每一层具有不同的物理性能，各种物理性能的组合能满足金属结构件对防腐的技术要求。首先，将金属外结构件加热至第一层衬里层物料的塑化温度280°～340℃；其次，向金属外结构件内投入第一层衬里层物料，第一层选择密度低于0.920克/[厘米]3聚乙烯85～90％加聚丙烯或聚丁烯10～15％、混合后熔体指数为3.8～5.0克/10分钟的混合物做为物料，形成具有热稳定性的做为粘接层的聚烯烃衬里层；第二，向第一层聚烯烃衬里层内投第二层衬里层物料，第二层选择密度为0.925～0.930克/[厘米]3、熔体指数为2.2～3.0克/10分钟的聚乙烯97.5～99％加碳黑1～2.5％做为物料，形成具有防开裂性的做为结构层的聚乙烯衬里层；第四，继续将金属外结构件转动，直至其冷却。
如上述金属聚烯烃回转成型衬里制造工艺，为了改善衬里层的防腐蚀性能，在金属结构件内再形成一层聚烯烃衬里层。首先，在形成做为结构层的第二层聚乙烯衬里层后，向第二层聚乙烯衬里内投入第三层里层物料，形成具有抗浸透性的表面层，第三层衬里层物料选择密度为0.910～0.915克/[厘米]3、熔体指数为0.9～2.0克/10分钟改性聚乙烯；其次，继续将金属外结构件转动，直至其冷却。
根据上述金属聚烯烃回转成型衬里制造工艺制造的产品，它由金属外结构件及设置在金属外结构件内的两层物理性能不同的衬里层构成，做为粘接层的第一层是由密度低于0.920克/[厘米]3聚乙烯85～90％加聚丙烯或聚丁烯10～15％组成的熔体指数为3.8～5.0克/10分钟的混合物制成；做为结构层的第二层是由密度为0.925～0.930克/[厘米]3、熔体指数为2.2～3.0克/10分钟的聚乙烯97.5～99％加碳黑1～2.5％的混合物制成。
如上述金属聚烯烃回转成型衬里制造工艺制造的产品，在金属外结构件内再设置一层衬里层，它由金属外结构件及设置在金属外结构件内的三层物理性能不同的衬里层构成，第三层是由密度为0.910～0.915克/[厘米]3、熔体指数为0.9～2.0克/10分钟的改性聚乙烯制成，它做为聚烯烃衬里的表面层。
如上述金属聚烯烃回转成型衬里制造工艺，在形成做为粘接层的第一层聚烯烃衬里或者在形成做为结构层的第二层聚乙烯衬里后，如果金属外结构件的温度降至低于第二层衬里层物料的塑化温度或者降至低于第三层衬里层物料的塑化温度，则应再次对金属外结构件加热至第二层衬里层物料的塑化温度或者加热至第三层衬里层物料的塑化温度，然后再继续下面的步骤。
本发明的制造工艺采用回转成型法在金属结构件内制备多层的聚烯烃衬里层，每一层由不同的物料制成，形成具有不同物理性能的衬里层，它拓宽了回转成型法的应用领域，解决了聚烯烃防腐衬里与金属结构件的粘接难的问题，而且工艺简单；由它制造的产品，其粘接层具有良好的热稳定性，结构层具有良好的防开裂性，还有其表面层具有良好的抗浸透性，它们的组合致使该产品具有一个好的金属防腐衬里产品所应有的良好性能。
图1是本发明的产品结构示意图。
下面介绍本发明的实施例。
本发明的制造工艺采用回转成型法，它的工艺步骤如下1、将金属外结构件加热至第一层衬里层物料的塑化温度280℃。
2、将选择好的第一层衬里层所用物料投入金属外结构件内，并将金属外结构件横直轴向360℃转动，待完全塑化后即形成做为粘接层的第一层聚烯烃衬里。
3、将选择好的第二层衬里层所用物料投入第一层聚烯烃衬里内，并将金属外结构件横直轴向360℃转动，待完全塑化后即形成做为结构层的第二层聚乙烯衬里。
4、将选择好的第三层衬里层所用物料投入第二层聚乙烯衬里内，并将金属外结构件横直轴向360℃转动，待完全塑化后即形成做为表面层的第三层聚乙烯衬里。
5、继续将金属外结构件转动，直至金属外结构件冷却。
上述的本发明制造工艺，各实施例的第一层、第二层、第三层衬里层所用的物料采用如下组合例一第一层，密度为0.920克/[厘米]3聚乙烯85％加聚丙烯15％、熔体指数为3.8～5.0克/10分钟的混合物；第二层，密度为0.930克/[厘米]3、熔体指数为2.2～3.0克，/10分钟聚乙烯97.5％加碳黑2.5％的混合物；第三层，密度为0.915克/[厘米]3、熔体指数为0.9～2.0克/10分钟改性聚乙烯。
例二第一层，密度为0.913克/[厘米]3聚乙烯90％加聚丙烯10％、熔体指数为3.8～5.0克/10分钟的混合物；第二层，密度为0.925克/[厘米]3熔体指数为2.2～3.0克/10分钟聚乙烯99％加碳黑1％的混合物；第三层，密度为0.910克/[厘米]3、熔体指数为0.9～2.0克/10分钟改性聚乙烯。
例三第一层，密度为0.910克/[厘米]3聚乙烯85％加聚丙烯15％、熔体指数为3.8～5.0克/10分钟的混合物；第二层，密度为0.930克/[厘米]3、熔体指数为2.2～3.0克/10分钟聚乙烯99％加碳黑1％的混合物；第三层，密度为0.915克/[厘米]3、熔体指数为0.9～2.0克/10分钟改性聚乙烯。
例四第一层，密度为0.920克/[厘米]3聚乙烯90％加聚丙烯10％、熔体指数为3.8～5.0克/10分钟的混合物；第二层，密度为0.925克/[厘米]3熔体指数为2.2～3.0克/10分钟聚乙烯97.5％加碳黑2.5％的混合物；第三层，密度为0.910克/[厘米]3、熔体指数为0.9～2.0克/10分钟改性聚乙烯。
上术这的本发明制造工艺，其中第一层衬里层物料中所用的聚丙烯可由聚丁烯来代潜。
上述的本发明制造工艺，其中步骤1所需的塑化温度可为340℃。
上述的本发明制造工艺，其制备的各层衬里层的厚度可视制成的金属聚烯烃回转成型衬里产品的具体技术要求而定，可厚可薄。
上述的本发明制造工艺，在完成第二步骤即形成做为粘接层的第一层聚烯烃衬里层或者在完成第三步骤即形成做为结构层的第二层聚乙烯衬里层后，如果金属外结构件的温度降至低于第二层衬里层物料的塑化温度或者降至低于第三层衬里层物料的塑化温度，则应再次对金属外结构件加热至第二层衬里层物料的塑化温度或者加热至第三层衬里层物料的塑化温度，然后再继续下面的步骤。
用上述制造工艺制造的本发明的产品，如图1所示，其中1是金属外结构件、2是第一层聚烯烃衬里层、3是第二层聚乙烯衬里层、4是第三层聚乙烯衬里层。
上述的本发明制造工艺，还可适合于制备衬里层多于三层的多层衬里的金属聚烯烃回转成型衬里产品用。相应地，制备的金属聚烯烃回转成型衬里产品具有多于三层的多层衬里。
权利要求
1.一种金属聚烯烃回转成型衬里制造工艺，它采用回转成型法，其特征在于(1)将金属外结构件加热至第一层衬里层物料的塑化温度280°～340℃；(2)选择密度低于0.920克/[厘米]3聚乙烯85～90％加聚丙烯或聚丁烯10～15％的混合物、且混合物熔体指数为3.8～5.0克/10分钟做为第一层衬里层所用物料，将其投入金属外结构件内，并将金属外结构件横直轴向360°转动，待完全塑化后即形成做为粘接层的第一层聚烯烃衬里；(3)选择密度为0.925～0.930克/[厘米]3、熔体指数为2.2～3.0克/10分钟聚乙烯97.5～99％加碳黑1～2.5％的混合物做为第二层衬里层所用的物料，将其投入第一层聚烯烃衬里内，并将金属外结构件横直轴向360°转动，待完全塑化后即形成做为结构层的第二层聚乙烯衬里；(4)继续将金属外结构件转动，直至金属外结构件冷却。
2.一种由权利要求1所述的金属聚烯烃回转成型衬里制造工艺制造的产品，其特征在于在金属外结构件内衬有两层物理性能不同的衬里层，做为粘接层的第一层是由密度低于0.920克/[厘米]3聚乙烯85～90％加聚丙烯或聚丁烯10～15％组成的熔体指数为3.8～5.0克/10分钟的混合物制成；做为结构层的第二层是由密度为0.925～0.930克/[厘米]3、熔体指数为2.2～3.0克/10分钟的聚乙烯97.5～99％加碳黑1～2.5％的混合物制成。
3.根据权利要求1所述的金属聚烯烃回转成型结果的制造工艺，其特征在于第(4)步骤，在完成第(3)个步骤即形成做为结构层的第二层聚乙烯衬里后，选择密度为0.910～0.915克/[厘米]3、熔体指数为0.9～2.0克/10分钟改性聚乙烯做为第三层衬里层所用物料，将其投入第二层聚乙烯衬里内，并将金属外结构件横直轴向360℃转动，待完全塑化后即形成做为抗浸透层的第三层聚乙烯衬里；第(5)步骤，继续将金属外结构件转动，直至金属外结构件冷却。
4.一种由权利要求3所述的金属聚烯烃回转成型衬里制造工艺制造的产品，其特征在于在金属外结构件内衬有三层物理性能不同的衬里层，做为粘接层的第一层是由密度低于0.920克/[厘米]3聚乙烯85～90％加聚丙烯或聚丁烯10～15％组成的熔体指数为3.8～5.0克/10分钟的混合物制成；做为结构层的第二层是由密度为0.925～0.930克/[厘米]3、熔体指数为2.8～3.0克/10分钟的聚乙烯97.5～99％加碳黑1～2.5％制成；做为抗浸透层的第三层是由密度为0.910～0.915克/[厘米]3、熔体指数为0.9～2.0克/10分钟的改性聚乙烯构成。
5.根据权利要求1或3所述的金属聚烯烃回转成型衬里制造工艺，其特征在于在完成第(2)步骤即形成做为粘接层的第一层聚烯烃衬里、或者在完成第(3)步骤即形成做为结构层的第二层聚乙烯衬里后，如果金属结构件的温度降至低于第二层衬里层物料的塑化温度或者降至低于第三层衬里层物料的塑化温度，则应再次对金属外结构件加热至第二层衬里层物料的塑化温度、或者加热至第三层衬里层物料的塑化温度，然后再继续下面的步骤。
全文摘要
本发明涉及一种金属聚烯烃回转成型衬里的制造工艺及其产品。本发明的制造工艺适合于采用回转成型之法，在金属结构件里形成多于一层的聚烯烃衬里，每一层选用不同的物料，形成具有不同的物理特性，如良好的热稳定性、防开裂性、抗浸透性等性能的衬里层；由它制造的产品，则具有上述各种特性组合后的良好性能，将是一个好的金属防腐衬里产品。
文档编号B29C51/16GK1158784SQ96122950
公开日1997年9月10日 申请日期1996年10月16日 优先权日1996年10月16日
发明者王家骐 申请人:温州市双屿防腐设备制造公司