CN103101174B - 塑料管材涂覆机头及含有塑料管材涂覆机头的塑料管材涂覆装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种塑料管材涂覆机头及含有塑料管材涂覆机头的塑料管材涂覆装置，所述塑料管材涂覆机头包括机头体、管材导筒和导流板，所述导流板为具有中心圆孔的圆盘形，所述导流板的外侧面沿圆周方向设置有环形流道，所述导流板的两个端面上设置有若干由导流板的外侧面向导流板的内侧面延伸的分流道，所述分流道与所述中心圆孔的圆周相切，所述主流道通过环形流道与分流道相通。本发明的塑料管材涂覆机头结构简单、不需另设动力，降低了能量消耗，且不会出现管材旋转的弊端和漏料问题，不仅避免了原料的浪费，更降低了设备的故障率。本发明还提供了一种塑料管材涂覆装置，实现在管材的外表面涂覆多层不同功能的改性层，制备多层结构的塑料管材。

Description

塑料管材涂覆机头及含有塑料管材涂覆机头的塑料管材涂覆装置

技术领域

本发明涉及一种高分子材料塑料管材加工机械，具体地说，涉及一种对塑料管材的外壁涂覆改性层的塑料管材涂覆机头。

背景技术

为提高塑料管材性能，赋予其新的功能，常需对塑料管外表面进行修饰加工，比如涂覆某种材料涂层以提高塑料管材的强度、韧性、弹性模量，或阻氧性、防静电性、阻燃性等。

现有的挤出涂覆装置在对塑料管材涂覆聚合物改性层时，聚合物熔体是平行于管材的轴线方向流动的，由于在拉伸流动状态下挤出涂覆，聚合物的大分子链会沿管材轴向形成一定的取向，使管材轴向强度高于周向强度。根据承压塑料管材的受力情况分析，承压塑料管在运行过程中，管壁中沿圆周产生的应力约为管壁中平行于管轴线所产生的应力的2倍以上，所以对普通承压塑料管材，应力最大的周向正好是管材强度最弱的方向。这种强度各向异性对于输送压力流体的管材非常不合理。　

为此，中国专利文献CN101332667A公开了一种长玻纤维增强塑料管材挤出机头，具体涉及一种安装在塑料挤出机上具有长玻璃纤维在线螺旋复配特点的塑料圆形管材挤出机头，该装置具有玻璃纤维的输入及纤维与熔体的混合分布装置和芯棒转动装置，该机头的混合分布装置实现将一定长度经偶联剂处理的玻璃纤维输入到已塑料化的塑料熔体中，并使玻璃纤维均匀地混合到塑料熔体中，成为纤塑混合熔体，该机头的芯棒转动装置实现由芯棒的旋转使熔体在芯棒和口模间从沿芯棒轴线流动变成绕芯棒螺旋方向流动，直到固化。上述装置挤出的塑料管材中聚合物分子和长玻璃纤维沿轴线的螺旋方向取向，大大提高了管材的周向强度。

但是，上述塑料管材中长玻璃纤维周向排布是通过芯棒在口模中的旋转实现的，需要外加驱动动力并设置相应的传动装置（如芯棒转速调节链轮、芯棒旋转传动链轮支架、芯棒旋转传动链条、可旋转芯棒与传动从动链轮），不仅消耗能量且机头结构复杂；另外，上述装置一个无法克服的弊端是，熔体随芯棒旋转着并被逐渐推出口模被冷却定型，管丕中存在着的旋转应力将一直保持到管材被裁断前，因此管材除了必须进行直线运动外，又增加了一种不应有的旋转运动，这是所有热塑性塑料管材的挤出成型所不允许的；另外，多数塑料的挤出加工熔体温度约为200℃左右，有的高达400℃左右，塑料在挤出过程中熔体压力高达数兆帕至数十兆帕，填加了玻纤的聚合物熔体压力必然更高，致使芯棒与轴承座之间的密封十分困难，容易造成熔体泄漏，影响设备正常运转，增加操作者劳动强度，有时可致设备损坏等。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有技术中的管材旋转，机头装置结构复杂、能耗大、运行故障率高的问题，进而提供一种结构简单，能耗小，运行故障率低，管材不旋转的塑料管材涂覆机头装置。

为此，本发明采取的技术方案为：

本发明提供了一种塑料管材涂覆机头，包括

机头体，所述机头体上设置有主流道，插接槽和管材出口，所述插接槽和所述管材出口设置在同一轴线上，所述主流道的轴线垂直于所述插接槽和所述管材出口的轴线；管材导筒，所述管材导筒通过所述插接槽插接在所述机头体中，且所述管材导筒设置有管材过道；和导流板，所述导流板的形状为具有中心圆孔的圆盘，所述导流板的外侧面沿圆周方向设置有环形流道，所述导流板的两个端面上设置有若干由导流板的外侧面向导流板的内侧面延伸的分流道，所述分流道与所述中心圆孔的圆周相切；所述主流道通过环形流道与分流道相通，所述导流板设置在所述插接槽的内部并位于所述机头体和所述管材导筒之间；所述管材出口，管材过道与所述导流板位于同一轴线上。

在上述塑料管材涂覆机头中，所述导流板的两个端面上设置的分流道的排布方向使熔体在管壁上流向相反。

在上述塑料管材涂覆机头中，所述分流道为自起端至终端宽度逐渐减小的楔形流道，所述楔形流道的起端始于所述导流板的外侧面，所述楔形流道的终端止于所述导流板的内侧面。

在上述塑料管材涂覆机头中，所述楔形流道的终端与所述导流板内侧面的圆周相切，且两个端面上楔形流道的排布使熔体在管壁上流向相反。

在上述塑料管材涂覆机头中，所述导流板两端面的楔形流道尺寸与数量相同。

在上述塑料管材涂覆机头中，所述导流板的厚度不小于主流道的内径。

在上述塑料管材涂覆机头中，所述导流板的厚度等于主流道的内径。

本发明还提供了一种塑料管材涂覆装置，所述塑料管材涂覆装置包括若干串联设置的上述塑料管材涂覆机头。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1、本发明提供的塑料管材涂覆机头，包括机头体、管材导筒和导流板，机头结构简单；在塑料管材的涂覆过程中，需涂覆材料熔体在挤出机挤出推力的作用下，熔体由主流道进入机头体，并通过导流板上的环形流道流入分流道，在管材的直线运动下，由分流道流出的涂覆材料沿管材的周向涂覆到塑料管材的外表面。完全不需另设动力，降低了能量消耗，本发明的塑料管材涂覆机头不会出现漏料问题，避免了原料的浪费，减少了故障的发生。

2、由于导流板两个端面的分流道排布方向使熔体在管壁上流向相反，其对被涂的管材产生的切向力被抵消了，管材不会发生旋转运动。

3、本发明的塑料管材涂覆机头中，分流道为逐渐变窄的楔形流道，熔体在从楔形流道入口向其出口流动的过程中，流速逐渐加快，从而使原位复合体系中的成纤聚合物更容易成纤，大分子链更容易顺熔体流动方向排列。

4、本发明的塑料管材涂覆机头中，楔形流道的出口与所述导流板内表面的圆周相切，进而保证楔形流道与塑料管材的外壁面相切，从而保证了管材外壁上涂覆的熔体中的大分子链更多地是垂直于管材轴线，最大限度的发挥其对管材环向的增强作用。

5、本发明的塑料管材涂覆机头中，所述导流板两端面的楔形流道的排布方向相反，即从同一方向上看去，分别为顺时针与塑料管材的外壁面相切和逆时针与塑料管材的外壁面相切，可有效抵消涂覆材料的熔体对塑料管材的外壁面产生的方向相反的切向力，从而保证塑料管材只做直线运动，不会产生旋转运动。

6、采用本发明的塑料管材涂覆机头对塑料管材进行涂覆时，涂覆材料熔体通过楔形流道时，其中原位复合的成纤组分更容易成纤，微纤组分或棒状大分子链会更好的沿熔体流动方向整齐排列，并前进至只做直线运动的塑料管材外壁， 并沿塑料管材周向熔接，随着加工成型温度的降低，刚性棒状大分子链或者微纤组分将冻结在管材外表面，充分利用材料性能的不均匀性，把材料性能的弱方向用于管材性能相对不需很高的方向上，而把材料性能的强方向用于管材性能相对要求高的方向上，使其性能的弱方向和性能的强方向与管材受力方向一致，从而使材料的性能得到最充分的发挥，提高了管材的环向强度。并且涂覆材料熔体中大分子链的有序排列，提高了材料的密实度，其阻隔性能也优于无序排列。

7、由于是塑料管材表面涂覆改性，通过设置导流板的相应尺寸来调整涂层厚度。

8、本发明还提供了一种塑料管材涂覆装置，包括多个串联设置的塑料管材涂覆机头，从而在管材的外表面涂覆多层不同功能的改性层，以制备多层结构的塑料管材。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1 本发明塑料管材涂覆机头的一种实施方式；

图2本发明塑料管材涂覆机头中导流板的一种实施方式。

其中，附图标记表示为：1-机头体，11-主流道，12-管材出口，2-管材导筒， 22-管材过道，3-导流板，31-环形流道，32-分流道，321-起端，322-终端，33-管材通过孔。

具体实施方式

一种塑料管材涂覆机头，包括机头体1、管材导筒2和导流板3。所述机头体上设置有主流道11，插接槽和管材出口12，所述插接槽和所述管材出口设置在同一轴线上，所述主流道垂直于所述插接槽和所述管材出口的轴线；所述管材导筒2通过所述插接槽插接在所述机头体1中，且所述管材导筒2设置有管材过道22；所述导流板的形状为具有中心圆孔的圆盘，所述导流板的外侧面沿圆周方向设置有环形流道31，所述导流板的两个端面上设置有四个由导流板的外侧面向导流板的内侧面延伸的分流道32，所述分流道与所述中心圆孔的圆周相切；所述主流道11通过环形流道31与分流道32相通，所述导流板设置在所述插接槽的内部并位于所述机头体和所述管材导筒之间；所述管材出口，管材过道与所述导流板位于同一轴线上。所述导流板的厚度等于主流道的内径，塑料管材涂覆机头在使用过程中，管材由管材入口21，穿过位于同一轴线上的管材过道22、导流板上的管材通过孔33（即导流板的中心圆孔），由管材出口12穿出，并保持一定的速度做直线运动，同时由挤出机挤出的涂覆材料熔体由主流道11流入机头后，通过环形流道31流入分流道32，通过控制挤出机的挤出速度，进而使由分流道32流出的熔体速度与管材做直线运动的速度相匹配，将熔体沿圆周方向涂覆在塑料管材的外表面。

在上述塑料管材涂覆机头基础上，所述分流道自起端321至终端322宽度逐渐减小而呈楔形，楔形流道的起端始于所述导流板的外侧面，所述楔形流道的终端止于所述导流板的内侧面。

导流板作为进一步优选的实施方式，所述导流板两端面上均设有数量相等、尺寸相同的多个楔形流道且其排布方向相反。即从同一方向上看去，所述导流板一端面上的多个楔形流道为顺时针与塑料管材的外壁面相切，而另一端面上的多个楔形流道为逆时针与塑料管材的外壁面相切。从而使涂覆材料的熔体对塑料管材的外壁面产生的方向相反的切向力抵消，保证塑料管材只做直线运动，不会产生旋转运动。

本发明的塑料管材涂覆机头中，其分流道的数量可以是5个、6个或更多个，可根据实际所用的涂覆材料的性能、塑料管材的性能等条件决定，只要能够满足涂覆要求即可。

本发明还提供了一种塑料管材涂覆装置，包括多个串联设置的上述塑料管材涂覆机头，以完成多层结构塑料管材的涂覆，每一层为一种组分，具有不同性能或者功能，每一组分由一台挤出机供料。如采用一套本发明塑料管材涂覆机头，可用于制造二层结构塑料管；采用二套本发明塑料管材涂覆机头，可用于制造三层结构塑料管等。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (8)

1.一种塑料管材涂覆机头，其特征在于，包括

机头体（1），所述机头体上设置有主流道（11），插接槽和管材出口（12），所述插接槽和所述管材出口设置在同一轴线上，所述主流道的轴线垂直于所述插接槽和所述管材出口的轴线；

管材导筒（2），所述管材导筒通过所述插接槽插接在所述机头体中，且所述管材导筒设置有管材过道（22）；和

导流板（3），所述导流板的形状为具有中心圆孔的圆盘，所述导流板的外侧面沿圆周方向设置有环形流道（31），所述导流板的两个端面上设置有若干由导流板的外侧面向导流板的内侧面延伸的分流道（32），所述分流道与所述中心圆孔的圆周相切；

所述主流道通过环形流道与分流道相通，所述导流板设置在所述插接槽的内部并位于所述机头体和所述管材导筒之间；所述管材出口，管材过道与所述导流板位于同一轴线上。

2.根据权利要求1所述的塑料管材涂覆机头，其特征在于，所述导流板的两个端面上设置的分流道的排布方向使熔体在管壁上流向相反。

3.根据权利要求2所述的塑料管材涂覆机头，其特征在于，所述分流道为自起端至终端宽度逐渐减小的楔形流道，所述楔形流道的起端（321）始于所述导流板（3）的外侧面，所述楔形流道的终端（322）止于所述导流板（3）的内侧面。

4.根据权利要求3所述的塑料管材涂覆机头，其特征在于，所述楔形流道的终端（322）与所述导流板内侧面的圆周相切，且两个端面上楔形流道的排布使熔体在管壁上流向相反。

5.根据权利要求4所述的塑料管材涂覆机头，其特征在于，所述导流板两端面的楔形流道尺寸与数量相同。

6.根据权利要求1-5任一所述的塑料管材涂覆机头，其特征在于，所述导流板的厚度不小于主流道的内径。

7.根据权利要求6所述的塑料管材涂覆机头，其特征在于，所述导流板的厚度等于主流道的内径。

8.一种塑料管材涂覆装置，其特征在于，所述塑料管材涂覆装置包括若干串联设置的权利要求1-7任一所述的塑料管材涂覆机头。