CN201389977Y - 连续生产双向拉伸聚氯乙烯管材的专用机头 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供连续生产双向拉伸聚氯乙烯管材的专用机头，由熔融料分流定型体、熔融管坯均化体、管坯冷却体、径向拉伸体、轴向拉伸体五部分组成，其特征是：熔融管坯均化体和管坯冷却体之间为高强度密封连接结构，并加装隔热层，管坯冷却体、径向拉伸体和轴向拉伸体的芯模和外模均采用迷宫式流道冷却，迷宫式流道采用布水环的布水装置，简单了生产流程，减少了环境因素对生产过程的影响，很好的实现了一步法双向拉伸的效果，避免了保温和冷却过程中的能量浪费，避免模腔高压对模具造成破坏。

Description

连续生产双向拉伸聚氯乙烯管材的专用机头

技术领域

本实用新型涉及一种塑料挤出机机头，尤其是一种挤出双向拉伸塑料管材机头。

背景技术

现有聚氯乙烯管材生产中所用的模头都是将融融的料坯经过分流梭分流，定型成为熔融态的圆筒状管状料坯，管坯经过一段平直的稳定段，材料结构趋于稳定后，熔融的管坯挤出模头。在牵引机的牵引下，熔融的管坯进入真空定型槽进行定型冷却，成为外观尺寸稳定的管材。现有国外和国内的生产技术也是在这个技术基础上开发的。从文献资料了解到，双向拉伸聚氯乙烯管材是英国的YorkshireImperialPlastics在70年代领先开发的(英文简称PVC-0)，后来有澳大利亚Vinidex，美国Uponor-ETI，荷兰Polva和法国Seperef生产，国内也有企业和科研机构研究开发这种生产工艺。早期采用的都是‘离线’加工工艺(两步加工法)，是把挤出成型和已经冷却的PVC-U管材段在模具内通过加热和加压膨胀到要求尺寸来实现取向。但是离线加工工艺生产速度低，设备投资高(单位产出的)很难推广。后来开发出在挤出加工过程中‘在线’进行取向，连续生产PVC-0的生产工艺。就是在管材挤出生产线上，把已经挤出成型的PVC-U管材通过径向的扩张和轴向的拉伸实现双轴取向，然后冷却定型成为PVC-0管材。从目前公开的资料看，生产线的前部是通常的挤出线，连续挤出用做料胚的厚管，在料胚管中的固定位置有两个塞体；在前面的‘分隔塞’和在后面的‘可膨胀塞’。在控制好的温度下，通过内操作管向两个塞体之间输入高压水实现料胚管径向的膨胀，同时通过生产线前后牵引速度差实现料胚管的轴向拉伸。在这个过程中可膨胀塞要相应地膨胀保持对两塞之间高压水的密封(塞面和管材内壁之间始终在滑动)。最后把经过径向的扩张和轴向的拉伸实现了双轴取向的管材冷却定型。这种技术虽然保留了现有生产技术，但是再加热过程造成了能源的浪费，增加了成本，径向扩张工艺也由于加压膨胀存在操作上的难度，容易造成停机事故。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种连续生产双向拉伸聚氯乙烯管材的专用机头。

本实用新型所采用的技术方案是：连续生产双向拉伸聚氯乙烯管材的专用机头，由熔融料分流定型体、熔融管坯均化体、管坯冷却体、径向拉伸体、轴向拉伸体五部分组成，其特征是：熔融管坯均化体和管坯冷却体之间为高强度密封连接结构，并加装隔热层，管坯冷却体、径向拉伸体和轴向拉伸体的芯模和外模均采用迷宫式流道冷却，迷宫式流道采用布水环的布水装置。

机头的主要设计数据为：

1)熔融管坯均化体长度为该段模腔间隙的10倍；

2)熔融管坯均化体和管坯冷却体之间采用螺栓连接；

3)在熔融管坯均化体和管坯冷却体之间的隔热层是一个圆环形的不传热体；

4)管坯冷却体、径向拉伸体和轴向拉伸体的外模和芯模中沿圆周均匀分布着多条中空管道，管道在管坯冷却体的左面和轴向拉伸体的右面有圆形管道相同；

5)在入口的圆形管道和沿圆周分布的多条中空管道之间，设置有一个布水器，布水器的形状是一个圆环体，在正对中空管道的位置有一比中空管道孔径小的孔；

6)管道的连接口都设计在机头的右侧；

7)芯模的管道通过芯模中心的空气通路和分流支架中的空气通路通向模具外边；

8)管坯冷却体长度为该段模腔间隙的60-80倍；

9)径向拉伸体为一圆锥扩张体，圆锥扩张体的任意截面的模腔面积相等，径向拉伸体的高度介于管坯冷却体外模内径值和轴向拉伸体外模内径值之间。径向拉伸体的扩张角为90-150°，径向拉伸比为1.8-2.7；

10)轴向拉伸体模腔是圆筒形，芯模外径为所生产管材外径的1.01-1.18倍，芯模高度为管材外径的0.6-1.2倍，外模高度为管材壁厚的3-8倍，模腔间隙为所生产管材壁厚的1.2-1.5倍。

与现有技术相比，本实用新型的优点是：

将熔融料坯的分流、均化定型以及熔融料坯的冷却和双向拉伸集成在一套机头上，省却了繁琐的生产流程，减少了环境因素对生产过程的影响。

采用高强度、强密封的连接方式，克服了管坯冷却造成的加工过程中的模腔高压造成的漏料，很好的实现了一步法双向拉伸的效果。

采用高效隔热设计，避免了保温和冷却过程中的能量浪费。

采用沿圆周均匀分布的中空管道对模具进行冷却，提高了模具的承压能力，避免模腔高压对模具造成破坏。

附图说明：

图1为本实用新型的结构示意图。

图2是图1中虚线圆部分放大图，

图3是熔融料坯均化体和管坯冷却体的配合面部位放大图，

图4是管坯冷却体外模导热油中空管道入口处的布水器放大图。

图5是管坯冷却体芯模导热油中空管道入口处的放大图。

图1中：1为熔融料分流定型体、2为熔融管坯均化体、3为管坯冷却体、4为径向拉伸体、5为轴向拉伸体、6为连接螺栓，7为中空管道、8为隔热层、9为熔融料坯均化体外模、10为熔融体芯模、11为管坯冷却体芯模、12为管坯冷却体外模、13为芯模冷却流道端部密封环、14为隔热垫、15为布水器、16为布水器。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本实用新型的实施例。

连续生产双向拉伸聚氯乙烯管材的专用机头，由熔融料分流定型体1、熔融管坯均化体2、管坯冷却体3、径向拉伸体4、轴向拉伸体5五部分组成，熔融管坯均化体1和管坯冷却体3之间为高强度密封连接结构，并加装隔热层8，管坯冷却体3、径向拉伸体4和轴向拉伸体5的芯模和外模均采用迷宫式流道冷却，迷宫式流道采用布水环的布水装置。

机头的主要设计数据为：

1)熔融管坯均化体2长度为该段模腔间隙的10倍；。

2)熔融管坯均化体2和管坯冷却体3之间采用螺栓连接；

3)在熔融管坯均化体2和管坯冷却体3之间的隔热层8是一个圆环形的不传热体；

4)管坯冷却体3、径向拉伸体4和轴向拉伸体5的外模和芯模中沿圆周均匀分布着多条中空管道7，中空管道7在管坯冷却体3的左面和轴向拉伸体的右面的圆形管道相同；

5)在入口的圆形管道和沿圆周分布的多条中空管道7之间，设置有一个布水器15，布水器15的形状是一个圆环体，在正对中空管道7的位置有一比中空管道7孔径小的孔；

6)管道的连接口都设计在机头的右侧；

7)芯模的管道通过芯模中心的空气通路和分流支架中的空气通路通向模具外边；

8)管坯冷却体3长度为该段模腔间隙的60-80倍；

9)径向拉伸体4为一圆锥扩张体，圆锥扩张体的任意截面的模腔面积相等，径向拉伸体的高度介于管坯冷却体3外模内径值和轴向拉伸体5外模内径值之间，径向拉伸体4的扩张角为90-150°，径向拉伸比为1.8-2.7；

10)轴向拉伸体5模腔是圆筒形，芯模外径为所生产管材外径的1.01-1.18倍，芯模高度为管材外径的0.6-1.2倍，外模高度为管材壁厚的3-8倍，模腔间隙为所生产管材壁厚的1.2-1.5倍。

连接螺栓6将熔融料坯均化体外模和管坯冷却体外模连接起来，中空管道7沿圆周均匀分布，用来冷却模头，控制模头温度。各个中空管道7在两端分别连通一圆形管道，然后集中到一起，连接导热油的进出口。

隔热层8将熔融料坯均化体外模9和管坯冷却体外模12隔离，隔热垫14将熔融体芯模10和管坯冷却体芯模11隔离，避免热传递。熔融料坯均化体外模9和管坯冷却体外模12通过连接螺栓6连接。熔融体芯模10和管坯冷却体芯模11通过螺纹连接。均有密封面密封，芯模冷却流道端部密封环13密封冷却流道。

布水器15是一个均布着跟中空管道7一样多的细孔的圆环形垫片，导热油通过这些孔喷到中空管道7中，这样能够保证所有中空管道7中的流体流量和传热量一致，保证传热均匀。空径一般是中空管道7直径的0.3倍，以保证形成一定的压力。

管坯冷却体芯模导热油中空管道7入口处的布水器16结构与布水器15一样。

很多高分子聚合物通过分子取向能够沿分子排列方向显著增加强度和韧性，聚氯乙烯也不例外。理论上分析认为，当塑料在接近玻璃态时进行拉伸，在取向方向上能够达到良好的强度和韧性。对于聚氯乙烯其粘流态温度约为175-185℃，玻璃态转变温度为85-110℃。本实用新型的技术要点就是将粘流态的料坯在一套集成的模具内冷却到接近玻璃态，然后进行双向拉伸。

经挤出机塑化熔融的原料，在熔融料分流定型体1中定型为管状料坯，管状料坯在均化体2中释放应力，熔接痕熔合，成为均匀一致的管状料坯，此时熔融态的管坯已经形成，下一步就是将熔融态的管状料坯降温到接近玻璃态，这一过程直到管坯被双向拉伸都是在精确控制在接近玻璃态温度的模头中进行的，这部分模具的温度控制靠模体中流动的导热油带走料坯冷却释放的热量。在管坯冷却体3中，熔融态的管坯逐渐被冷却到接近玻璃态，然后在径向拉伸体4中被径向取向，径向取向的料坯很容易发生解取向，所以需要一个内撑性质的的芯棒来保持径向取向成果，这就是在轴向拉伸体5中芯模要长一些的原因。在轴向拉伸体5中，在牵引机的牵引作用下，管坯又被轴向拉伸，这样径向和轴向都被取向的管坯就形成了，这时的管坯温度很比较高，不能保持径向和轴向取向的成果，必须及时冷却常温下，即玻璃态温度以下。这时就用到了常规的真空定径槽。双向拉伸的管坯在真空的作用下紧贴定径套进行冷却，保证了管坯一定的外径。

这种集成式的模头存在加热区和冷却区两个区域，他们通过隔热垫8和14分割开来，避免热量的散失。熔融料分流定型体1和管状料坯在均化体2的保温是通过模体上的加热恒温系统进行控制，以补偿热量散失。管坯冷却体3的温控是通过迷宫式冷却流道中的导热油的流量和温度来控制的，使料坯散发的热量及时带走。各个功能区都通过热电偶准确测量温度，并自动控制加热和冷却的速率，温度控制精度非常高，能够精确调节各功能区的温度。

Claims (3)

1、连续生产双向拉伸聚氯乙烯管材的专用机头，由熔融料分流定型体、熔融管坯均化体、管坯冷却体、径向拉伸体、轴向拉伸体五部分组成，其特征在于熔融管坯均化体和管坯冷却体之间为高强度密封连接结构，并加装隔热层，管坯冷却体、径向拉伸体和轴向拉伸体的芯模和外模均采用迷宫式流道冷却。

2、根据权利要求1所述的连续生产双向拉伸聚氯乙烯管材的专用机头，其特征在于迷宫式流道采用布水环的布水装置。

3、根据权利要求1所述的连续生产双向拉伸聚氯乙烯管材的专用机头，其特征在于机头的主要设计数据为：

1)熔融管坯均化体长度为该段模腔间隙的10倍；

2)熔融管坯均化体和管坯冷却体之间采用螺栓连接；

3)在熔融管坯均化体和管坯冷却体之间的隔热层是一个圆环形的不传热体；

4)管坯冷却体、径向拉伸体和轴向拉伸体的外模和芯模中沿圆周均匀分布着多条中空管道，管道在管坯冷却体的左面和轴向拉伸体的右面有圆形管道相同；

5)在入口的圆形管道和沿圆周分布的多条中空管道之间，设置有一个布水器，布水器的形状是一个圆环体，在正对中空管道的位置有一比中空管道孔径小的孔；

6)管道的连接口都设计在机头的右侧；

7)芯模的管道通过芯模中心的空气通路和分流支架中的空气通路通向模具外边；

8)管坯冷却体长度为该段模腔间隙的60-80倍；

9)径向拉伸体为一圆锥扩张体，圆锥扩张体的任意截面的模腔面积相等，径向拉伸体的高度介于管坯冷却体外模内径值和轴向拉伸体外模内径值之间，径向拉伸体的扩张角为90-150°，径向拉伸比为1.8-2.7；

10)轴向拉伸体模腔是圆筒形，芯模外径为所生产管材外径的1.01-1.18倍，芯模高度为管材外径的0.6-1.2倍，外模高度为管材壁厚的3-8倍，模腔间隙为所生产管材壁厚的1.2-1.5倍。

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