CN103112143A - 高性能低成本复合保温管制造方法及其专用模具 - Google Patents

高性能低成本复合保温管制造方法及其专用模具 Download PDF

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Abstract

高性能低成本复合保温管制造方法及其专用模具。属输送流体用管道制造领域。依次包括内管挤出，内管真空定型，内管冷却成型，内管外周复合隔热保温层发泡，隔热保温层成型，隔热保温层外周复合外管挤出，外管冷却成型，外管表面风干，外管表面喷码，定尺切割，成品检验，成品包装工序，其特征是所述内管挤出至外管挤出工序均是在长度1200厘米的同一整体模具内结合牵引中连续进行。所的整体模具特征是：依次设有定径套、真空定型区、内管冷却成型区；发泡料进口、发泡料压缩区、发泡复合成型区；外管挤出料进口、外管挤出料压缩区、外管定型区。经试用，大幅度缩短了制造过程的生产线占据空间；实施得到的复合保温管性能更好，成本更低。

Description

高性能低成本复合保温管制造方法及其专用模具
技术领域：本发明属于输送流体用管道制造方法，特别是一种高性能低成本复合保温管制造方法及其专用模具。
背景技术：现有技术文献1授权公告号CN202402812U公开了一种保温管，“一种保温管，管体包括三层结构，其中内层为基层，中间层为保温层，外层为保护层，其中基层由PP-R挤塑构成，保温层由EVA发泡挤塑构成，保护层为PE挤塑构成。”“其生产过程如下：PP-R内管挤出-真空定型-冷却-牵引-中间层、外层挤出-冷却-喷印打字-切割-成品包装。”
现有技术文献1公开的保温管的生产方法，虽然三层同步生产，但在“内管挤出-真空定型-冷却-牵引-中间层、外层挤出”过程中，并不是在同一个整体模具中完成，按照本领域普通技术人员惯用的常规技术，上述生产过程必须布置在长数十米的生产线上才能完成；而且正由于不是在同一个整体模具中完成的，无法实现内管、中间层、外层复合成紧密整体，直接影响了成品管材的隔热、耐压性能等技术指标。
由此可见，研究并设计一种大幅度缩短了制造过程的生产线占据空间，显著提高了成品管材的隔热、耐压性能的高性能而又大幅度降低了制造成本的高性能低成本复合保温管制造方法及其专用模具是必要的。
发明内容：本发明的目的是克服现有技术的不足，研究并设计一种大幅度缩短了制造过程的生产线占据空间，显著提高了成品管材的隔热、耐压性能的高性能而又大幅度降低了制造成本的高性能低成本复合保温管制造方法及其专用模具。
本发明的目的是这样实现的：一种高性能低成本复合保温管制造方法，依次包括输送流体用内管挤出工序，内管真空定型工序，内管冷却成型工序，内管外周复合隔热保温层发泡工序，隔热保温层成型工序，隔热保温层外周复合外管挤出工序，外管冷却成型工序，外管表面风干工序，外管表面喷码工序，定尺切割工序，成品检验工序，成品包装工序，其特征是所述内管挤出工序至外管挤出工序均是在长度1200厘米的同一整体模具内结合牵引中连续进行的。
本发明的目的还只可以采取如下进一步技术措施来实现：
所述工序内管挤出工序至内管冷却成型工序中采用无规共聚聚丙烯，即PP-R原料、或中密度聚乙烯，即PE-RT原料、或PB原料经塑料挤出机加热，进入整体模具进口处的长20厘米定径套时温度为175±5℃，经模具内长度30厘米环状区域的、真空度为-0.55±0.05MPa的内管真空定型区定型，定型的内管经牵引至模具内内管冷却成型区冷却成型。
所述内管冷却成型区冷却成型是指先经长度20厘米的、由配置有高压水泵的数个喷水管引接有压力1.3±0.1MPa的室温水喷射的水冷却成型区，后经长度30厘米环状区域的、由进气管引入常压空气的空气冷却成型区，冷却成型成为内管。
所述隔热保温层发泡工序至隔热保温层成型工序中，采用回料或新料PE高分子原料、或回料或新料聚丙烯原料、或回料或新料聚苯烯原料、回料或新料聚丙烯原料经发泡挤出机加热至180±10℃达熔化状态，经发泡挤出机中的螺杆推进至发泡挤出机中的加入介质段区域温度达140±10℃时，以0.75±0.25MPa压力加入丁烷、或甲烷、或丙烷压缩气体，继续经发泡挤出机中的螺杆挤出至整体模具的发泡料进口，挤入整体模具的发泡料压缩区时温度保持在85±5℃、压力保持在1.2±0.1MPa，挤出至整体模具的隔热保温层发泡复合成型区成型。
所述挤出至整体模具的隔热保温层发泡复合成型区成型是指是环绕于冷却成型的内管外周的长度为15厘米环状区域，在发泡成充满气泡的闭孔结构隔热保温层的同时复合于内管外周，再经长度为15厘米环状区域、由进气管及排气孔用气泵引入室温空气冷却的隔热保温层成型区，冷却成型成为隔热保温层。
所述外管挤出工序至外管冷却成型工序中，采用聚乙烯原料、或聚丙烯原料、或聚氯乙烯原料经塑料挤出机加热，进入整体模具中的外管挤出料进口时温度保持在190±10℃、压力保持在1.3±0.1MPa，挤出至环绕于隔热保温层外周的、长度为10厘米环状外管定型区，定型外管随着内管及复合于内管外周的隔热保温层牵引出整体模具的模具出口之外，再经室温水冷却成型，成为由内至外的内管、隔热保温层、外管复合而成的高性能低成本复合保温管。
所述的整体模具，其特征是：模具一端的模具进口中心与模具另一端的模具出口中心同轴，进口与出口的距离不大于1200厘米；模具进口具有长度20厘米的环状定径套；模具内腔设有的配合于环状定径套周围设有长度30厘米的环状真空定型区为设有配合于真空泵的抽气孔的环状密封区；模具内腔设有配合于从真空定型区出口牵引出的内管外周设有环状内管冷却成型区；模具内腔设有的内管冷却成型区依次由外周设有配合于高压水泵的数个喷水管及排水孔的环状水冷却成型区、设有配合于气泵的数个进气管及排气孔的环状空气冷却成型区组成；模具外周上设有配合于发泡挤出机的发泡料进口；模具内腔设有配合于发泡料进口的内、外环径逐渐缩小的环状发泡料压缩区，配合于发泡料压缩区模具内腔设有环绕于牵引中的内管外周的、长度为30厘米的，内、外环径之差大于环状发泡料压缩区内、外环径之差的环状隔热保温层发泡复合成型区；模具内腔设有的隔热保温层发泡复合成型区依次由环绕于冷却成型的内管外周的、长度为15厘米的环状区域构成的环状发泡复合区，配合于发泡复合区出口的长度为15厘米环状区域、由进气管引入室温空气冷却的环状隔热保温层成型区组成；模具外周上设有配合于塑料挤出机的外管挤出料进口；模具内腔依次设有配合于外管挤出料进口的，内、外环径逐渐缩小的环状外管挤出料环状压缩区，配合于外管挤出料压缩区出口的环绕于隔热保温层外周的长度为10厘米的环状外管定型区。
本发明实施的复合保温管制造方法，经试用与现有技术相比显示了如下有益效果：
1、大幅度缩短了制造过程的生产线占据空间。与内管挤出-真空定型-冷却-牵引-中间层、外层挤出过程中，并不是在同一个整体模具中完成，上述生产过程必须布置在长数十米的生产线上才能完成的现有技术文献1公开的保温管的生产方法相比，本发明的上述生产过程浓缩在长度1200厘米的同一整体模具中结合牵引中完成，整条生产线缩短了约一半，从而大幅度缩短了制造过程的生产线占据空间。
2、实施得到的复合保温管耐高温性好，能长期工作超过70℃温度环境下，且耐压性高，能长期承受3.50Mpa以上的静压强。与内管由PP-R挤塑构成的现有技术文献1公开的保温管相比，本发明中还采用了PE-RT挤塑构成的内管，PE-RT是近年在管材行业流行起来的一种热性能卓越且稳定的中密度聚乙烯类塑胶，它是乙烯与辛烯的共聚物，在更高的温度和压力下，不需交联，便能表现长期静液压性能；能长期工作在温度超过70℃环境下，且耐压性高，能长期承受3.50Mpa以上的静压强，其优良的耐高温、耐强压性能和柔韧性、卫生性，成为替代PP-R管，更广泛地应用于低温辐射采暖系统，如地板采暖、墙壁辐射采暖、天花板辐射采暖工程中，更适合使用于中央空调管道系统、太阳能热水系统的输配水管道及大型停车场和高速公路下融雪管道系统中。再者，本发明中还采用了由丁烯-1合成的高分子聚合体聚丁烯构成的PB管，聚丁烯是一种高分子惰性聚合物，由于其分子结构的稳定性，比同是烯烃类材料的聚乙烯(PE)和聚丙烯(PP)，材料性能更加稳定，具有更高的耐热强度，更高的抗蠕变性能，更好的化学稳定性，和抗低温脆性的特点。PB管的密度为930kg/m3，与PE管相近，但具有很高的耐温性，持久性、化学稳定性和可塑性，无味、无毒、无嗅，温度适用范围达-30℃至+100℃，具有耐寒、耐热、耐压、不生锈、不腐蚀、不结垢，且有能长期耐老化特点，使用寿命长达50-100年。重量轻，柔软性好，施工简单，抗冻耐热性好，在-20℃的情况下，具有较好的低温抗冲击性能，管材不会冻裂，解冻后，管材能恢复原样；还可耐100℃的高温，是公认的无毒、无味及最佳耐用性，卫生性最好的管材。广泛用作给水卫生管及热水管，供暖用管，空调用工业用管，农业用及园艺用管，消防用自动喷淋系统用管，高标准要求建筑采暖系统热水管等。
3、实施得到的复合保温管性能更好，成本更低。由于是在同一个整体模具中完成内管挤出、隔热保温层发泡、外管挤出，因此与现有技术文献1公开的保温管的生产方法相比三层复合强度更高，且现有技术隔热保温层均使用了价格高昂、且不断上涨的聚氨酯高分子材料不同，本发明在制造方法上改进后，采用隔热保温性能上与聚氨酯相近，而价格下降了80％的PE回料或价格下降了40％的新料、或价格下降了80％的聚丙烯回料或价格下降了40％的新料、或价格下降了80％的聚苯烯回料或价格下降了40％的新料。经发泡挤出机加热至180±10℃达熔化状态，经螺杆推进至发泡挤出机中的加入介质段温度140±10℃时以0.75±0.25MPa压力加入丁烷、或甲烷、或丙烷压缩气体，继续经螺杆挤出至整体模具的发泡料进口，挤入整体模具的发泡料压缩区温度保持在85±5℃、压力保持在1.2±0.1MPa，挤出至内管外周，经室温冷却成型成隔热保温层，这样制造的隔热保温层具有与发泡聚氨酯相同的闭孔气泡结构，且制造中增加了隔热保温层的厚度达5.5毫米以上，经测试隔热保温层的导热系数达到0.023W/M.K，与发泡聚氨酯的导热系数0.024W/M.K相当，而本发明的复合保温管与采用聚氨酯的现有技术保温管相比制造成本下降了35-75％。
附图说明：图1为符合本发明主题的方法示意和专用模具的结构示意图。
具体实施方式：下面结合附图将本发明的实施细节说明如下：
如图1所示，依次包括输送流体用内管101挤出工序(1)，内管真空定型工序(2)，内管冷却成型工序(3)，内管外周复合隔热保温层102发泡工序(4)，隔热保温层成型工序(5)，隔热保温层外周复合外管103挤出工序(6)，外管冷却成型工序(7)，外管表面风干工序(8)，外管表面喷码工序(9)，定尺切割工序(10)，成品检验工序(11)，成品包装工序(12)，其特征是所述从内管挤出工序(1)至外管挤出工序(6)均是在长度1200厘米的同一整体模具20内结合牵引中连续进行的。
所述工序内管挤出工序(1)至内管冷却成型工序(3)中，如图1所示，采用中密度聚乙烯原料、/或聚丁烯原料、/或无规共聚聚丙烯原料经塑料挤出机加热，进入整体模具20的模具进口200处的长20厘米环状定径套201时温度为175±5℃，经模具内长度30厘米环状区域的、真空度为-0.55±0.05MPa的环状内管真空定型区定型202，定型的内管经牵引至模具内环状内管冷却成型区203冷却成型。
如图1所示，所述的一种高性能低成本复合保温管制造方法，其特征是所述内管冷却成型区203冷却成型是指先经长度20厘米环状区域的、由配置有高压水泵的数个喷水管2033引接有压力1.3±0.1MPa的室温水喷射的环状水冷却成型区2031，后经长度30厘米环状区域的、由进气管2034引入常压空气的空气冷却成型区2032，冷却成型成为内管101。
所述隔热保温层102发泡工序(4)至隔热保温层成型工序(5)中，如图1所示，采用聚乙烯回料/或新料、/或聚丙烯回料/或新料、/或聚苯烯回料/或新料/原料经发泡挤出机加热至180±10℃达熔化状态，经发泡挤出机中的螺杆推进至发泡挤出机中的加入介质段区域温度140±10℃时，以0.75±0.25MPa压力加入丁烷、或甲烷、或丙烷压缩气体，继续经发泡挤出机中的螺杆挤出至整体模具20的发泡料进口204，挤入整体模具的发泡料压缩区205时，温度保持在85±5℃、压力保持在1.2±0.1MPa，挤出至整体模具20的隔热保温层发泡复合成型区206成型。
如图1所示，所述挤出至整体模具20的隔热保温层发泡复合成型区206成型是指是先经环绕于冷却成型的内管101外周的、长度为15厘米的环状区域构成的发泡复合区2061，在发泡成充满气泡的闭孔结构隔热保温层的同时复合于内管外周，再经长度为15厘米环状区域、由配置有气泵的进气管2034及排气孔2036引入室温空气冷却的隔热保温层成型区2062，冷却成型成为隔热保温层102。
所述外管挤出工序(6)至外管冷却成型工序(7)中，如图1所示，采用聚乙烯原料、/或聚丙烯原料、/或聚氯乙烯原料经塑料挤出机加热进入整体模具20中的外管挤出料进口207温度保持在190±10℃、压力保持在1.3±0.1MPa，挤出至环绕于隔热保温层102外周的长度为5厘米环状外管定型区208，定型外管103随着内管101及复合于内管外周的隔热保温层牵引出整体模具20的模具出口209之外，再经室温水冷却成型，该室温水冷却成型未在图中画出，最终成为由内至外的内管、隔热保温层、外管复合而成的高性能低成本复合保温管。
如图1所示，所述的整体模具20，其特征是：
——模具一端的模具进口200中心与模具另一端的模具出口209中心同轴，进口与出口的距离不大于1200厘米；
——模具进口200具有长度20厘米的环状定径套201；
——模具内腔设有的配合于环状定径套周围设有长度30厘米的真空定型区202为设有配合于真空泵的抽气孔2022的环状密封区；
——模具内腔设有配合于从真空定型区出口2021牵引出的内管101外周设有环状内管冷却成型区203；
——模具内腔设有的内管冷却成型区依次由外周设有配合于高压水泵的数个喷水管2033及排水孔2035的水冷却成型区2031、设有配合于气泵的数个进气管2034及排气孔2036的空气冷却成型区2032组成；
——模具外周上设有配合于发泡挤出机的发泡料进口204；
——模具内腔设有配合于发泡料进口的内、外环径逐渐缩小的环状发泡料压缩区205，配合于发泡料压缩区模具内腔设有环绕于牵引中的内管101外周的、长度为30厘米的，内、外环径之差大于环状发泡料压缩区内、外环径之差的环状隔热保温层发泡复合成型区206；
——模具内腔设有的隔热保温层发泡复合成型区依次由环绕于冷却成型的内管101外周的、长度为15厘米的环状区域构成的环状发泡复合区2061，配合于发泡复合区出口的长度为15厘米环状区域、由进气管2063引入室温空气冷却的环状隔热保温层成型区2062组成；
——模具外周上设有配合于塑料挤出机的外管挤出料进口207；
——模具内腔依次设有配合于外管挤出料进口的，内、外环径逐渐缩小的环状外管挤出料环状压缩区2071，配合于外管挤出料压缩区出口的环绕于隔热保温层102外周的长度为10厘米的环状外管定型区208。

Claims (7)

1.一种高性能低成本复合保温管制造方法，依次包括输送流体用内管(101)挤出工序(1)，内管真空定型工序(2)，内管冷却成型工序(3)，内管外周复合隔热保温层(102)发泡工序(4)，隔热保温层成型工序(5)，隔热保温层外周复合外管(103)挤出工序(6)，外管冷却成型工序(7)，外管表面风干工序(8)，外管表面喷码工序(9)，定尺切割工序(10)，成品检验工序(11)，成品包装工序(12)，其特征是所述从内管挤出工序(1)至外管挤出工序(6)均是在长度1200厘米的同一整体模具(20)内结合牵引中连续进行的。
2.根据权利要求1所述的一种高性能低成本复合保温管制造方法，其特征是所述工序内管挤出工序(1)至内管冷却成型工序(3)中采用中密度聚乙烯原料、/或聚丁烯原料、/或无规共聚聚丙烯原料经塑料挤出机加热，进入整体模具(20)的模具进口(200)处的长20厘米环状定径套(201)时温度为175±5℃，经模具内长度30厘米环状区域的、真空度为-0.55±0.05MPa的内管真空定型区定型(202)，定型的内管经牵引至模具内内管环状冷却成型区(203)冷却成型。
3.根据权利要求1所述的一种高性能低成本复合保温管制造方法，其特征是所述内管冷却成型区(203)冷却成型是指先经长度20厘米环状区域的、由配置有高压水泵的数个喷水管(2033)引接有压力1.3±0.1MPa的室温水喷射的环状水冷却成型区(2031)，后经长度30厘米环状区域的、由配置有气泵的进气管(2034)及排气孔(2036)引入常压空气的环状空气冷却成型区(2032)，冷却成型成为内管(101)。
4.根据权利要求1所述的一种高性能低成本复合保温管制造方法，其特征是所述隔热保温层(102)发泡工序(4)至隔热保温层成型工序(5)中，采用聚乙烯回料/或新料、/或聚丙烯回料/或新料、/或聚苯烯回料/或新料/原料经发泡挤出机加热至180±10℃达熔化状态，经发泡挤出机中的螺杆推进至发泡挤出机中的加入介质段区域，在温度140±10℃时，以0.75±0.25MPa压力加入丁烷、或甲烷、或丙烷压缩气体，继续经发泡挤出机中的螺杆挤出至整体模具(20)的发泡料进口(204)，挤入整体模具的环状发泡料压缩区(205)时，温度保持在85±5℃、压力保持在1.2±0.1MPa，挤出至整体模具(20)的环状隔热保温层发泡复合成型区(206)成型。
5.根据权利要求4所述的一种高性能低成本复合保温管制造方法，其特征是所述挤出至整体模具(20)的隔热保温层发泡复合成型区(206)成型是指是先经环绕于冷却成型的内管(101)外周的、长度为15厘米的环状区域构成的发泡复合区(2061)，在发泡成充满气泡的闭孔结构隔热保温层的同时复合于内管外周，再经长度为15厘米环状区域、由进气管(2063)及排气孔(2064)用气泵引入室温空气冷却的隔热保温层成型区(2062)，冷却成型成为隔热保温层(102)。
6.根据权利要求1所述的一种高性能低成本复合保温管制造方法，其特征是所述外管挤出工序(6)至外管冷却成型工序(7)中，采用聚乙烯原料、/或聚丙烯原料、/或聚氯乙烯原料经塑料挤出机加热进入整体模具(20)中的外管挤出料进口(207)时温度保持在190±10℃、压力保持在1.3±0.1MPa，挤出至环绕于隔热保温层(102)外周的长度为10厘米环状外管定型区(208)，定型外管(103)随着内管(101)及复合于内管外周的隔热保温层牵引出整体模具(20)的模具出口(209)之外，再经室温水冷却成型，成为由内至外的内管、隔热保温层、外管复合而成的高性能低成本复合保温管。
7.根据权利要求1所述的整体模具(20)，其特征是
——模具一端的模具进口(200)中心与模具另一端的模具出口(209)中心同轴，进口与出口的距离不大于1200厘米；
——模具进口(200)具有长度20厘米的环状定径套(201)；
——模具内腔设有的配合于环状定径套周围设有长度30厘米的真空定型区(202)为设有配合于真空泵的抽气孔(2022)的环状密封区；
——模具内腔设有配合于从真空定型区出口(2021)牵引出的内管(101)外周设有环状内管冷却成型区(203)；
——模具内腔设有的内管冷却成型区依次由外周设有配合于高压水泵的数个喷水管(2033)及排水孔(2035)的环状水冷却成型区(2031)、设有配合于气泵的数个进气管(2034)及排气孔(2036)的环状空气冷却成型区(2032)组成；
——模具外周上设有配合于发泡挤出机的发泡料进口(204)；
——模具内腔设有配合于发泡料进口的内、外环径逐渐缩小的环状发泡料压缩区(205)，配合于发泡料压缩区模具内腔设有环绕于牵引中的内管(101)外周的、长度为30厘米的，内、外环径之差大于环状发泡料压缩区内、外环径之差的环状隔热保温层发泡复合成型区(206)；
——模具内腔设有的隔热保温层发泡复合成型区依次由环绕于冷却成型的内管(101)外周的、长度为15厘米的环状区域构成的环状发泡复合区(2061)，配合于发泡复合区出口的长度为15厘米环状区域、由进气管(2063)及排气孔(2064)用气泵引入室温空气冷却的环状隔热保温层成型区(2062)组成；
——模具外周上设有配合于塑料挤出机的外管挤出料进口(207)；
——模具内腔依次设有配合于外管挤出料进口的，内、外环径逐渐缩小的外管挤出料环状压缩区(2071)，配合于外管挤出料压缩区出口的环绕于隔热保温层(102)外周的长度为10厘米的环状外管定型区(208)。
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