CN103171144A - 双轴取向塑料管的制造方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及双轴取向塑料管的制造方法及装置。将塑料管材原料通过塑料管材挤出机先制备成塑料管，再将塑料管加热到高弹态，由牵引机对高弹态管段进行轴向拉伸取向，然后对高弹态管段进行径向扩胀。径向扩胀取向方法是：在高弹态管段内置一个锥形扩径头，使通过锥形扩径头的高弹态管段实现环向取向，将扩胀的管段冷却定径，即得到双轴取向管。本发明可以实现对塑料管材的轴向与环向的拉伸取向，提升塑料管的力学性能，且方法简单，直接用于塑料管材生产线上，易于产业化。

Description

双轴取向塑料管的制造方法及装置

技术领域

本发明属于聚合物成型加工领域，特别是一种双轴取向塑料管的制造方法及装置。

背景技术

聚合物高分子材料的大分子链段在一定温度和外力作用下能够沿作用力方向取向，大分子链段得到进一步有序排列，使材料在取向方向上的力学性能得到大幅提升。在相同管径和承压能力下，取向增强的材料制作的管壁更薄，可有效的节省原材料。目前已有关于双轴取向塑料管生产方法及设备装置的文献报道，如专利200810102889.9公开了一种制造双轴取向塑料管材的工艺方法及装置，该装置由流体注入杆、弹簧回程控制装置、第一牵引机、加热装置、扩张定径模具、柔性囊管、冷却水槽和第二牵引机组成，其工艺方法是：将管坯加热到高弹态，有牵引机对管坯轴向拉伸取向，然后对管坯进行径向扩胀，径向扩胀取向方法是：高弹态管坯内置一个密闭软囊带管，高弹态管连同囊带管一并进入定径模具的扩胀位，并使囊带管的有效扩胀长度在模具扩胀位长度范围内，囊带管的直径等于扩后管材的直径，向囊带管中注入流体使囊带管膨胀到最大直径，间接地纵向扩胀高弹态的管坯，在定径模具内实现环向取向，完成径向扩胀过程后，将囊带管中的流体卸压，并将扩胀管冷却定径，得到取向管材。该装置实现连续扩胀的方法是：囊带管在开始扩胀过程中，保持囊带管、定径模具和管坯同速同步运动，三者之间相对静止，完成一个完整的扩胀保压行程，被扩管段径向扩胀完成，将定径模具打开，将囊带管中的流体卸压，囊带管由回程装置控制迅速返回到定径模具的初始扩胀位，同时定径模具也返回到初始扩胀位，对进入初始扩胀位的下一被扩管段连续进行下一周期的扩胀，第二牵引机将扩后的管坯送入冷却装置进行冷却定型，连续制备双轴取向管材。该方法有效的将不连续的扩胀动作用于连续制备双轴取向管材上，能够通过轴向与径向的取向实现聚合物高分子材料力学性能的提升。但是，该方法有严重的弊端，其弹簧回程控制装置需要有固定结构才能工作，这样必然导致环向闭合的管坯无法通过，理论上的连续制备双轴取向管材也只能局限于对预先置于该装置中的较长的单根管坯进行连续扩胀， 而且设备上存在很多需要同步运行的设备，操作难度较大，不利于大规模产业化制备双轴取向管材。

发明内容

本发明提供了一种双轴取向塑料管的制造方法及装置，实现对塑料管材的轴向与环向的拉伸取向，提升塑料管的力学性能，且方法简单，直接用于塑料管材生产线上，易于产业化。

本发明提供的双轴取向塑料管制造方法：熔融的塑料管材原料通过塑料管材挤出机模具部分的口模与芯棒的空隙挤出管坯，管坯经第一级真空定型冷却、第一牵引机后进入加热箱加热至高弹态后经锥形扩径头、第二级真空定型冷却和第二牵引机制得双轴取向塑料管。

本发明的方法中，轴向取向采用的是通常的牵引拉伸方法，即使用两台牵引机，采用不同的牵引速度，实现对两台牵引机之间的高弹态管段的拉伸，在前的牵引机与在后的牵引机的速比为1.1:1～3.0：1。

本发明的方法中，通过更换不同直径的锥形扩径头，可以生产多种规格的扩胀取向塑料管，实现1.2～3.0的扩胀比。

本发明提供的制造双轴取向塑料管的装置：包括支撑杆、第一级真空定型冷却箱、第一牵引机、加热箱、锥形扩径头、第二级真空定型冷却箱、第二牵引机和磁力支撑装置，其中支撑杆一端连接在塑料管材挤出机模具部分的芯棒上，支撑杆直径小于芯棒直径，支撑杆依次穿过第一级真空定型冷却箱、第一牵引机、加热箱，支撑杆末端安装锥形扩径头。

上述的制造双轴取向塑料管的装置，其中所述的锥形扩径头为具有轻质、高强度、耐高温和自润滑特点的材料，最佳材料为聚四氟乙烯树脂。

上述的制造双轴取向塑料管的装置，其中所述的磁力支撑装置包括弹力磁块和接收磁力架。

上述的制造双轴取向塑料管的装置，其中所述的弹力磁块设置在支撑杆上，最佳设置位置在第一牵引机与加热箱之间的支撑杆上。

上述的制造双轴取向塑料管的装置，其中所述的弹力磁块设置在锥形扩径头上。

上述的制造双轴取向塑料管的装置，其中所述的接收磁力架磁极与所述的弹力磁块磁极相同，位于所述的弹力磁块的下方，并与所述的弹力磁块位置相对应。

本发明的效果：

1、本发明的方法采用可与塑料管材挤出机相连接，并安装具有轻质、高强度、耐高温和自润滑特点的材料制作的锥形扩径头的支撑杆，不仅实现了对塑料管材挤出机挤出的管坯进行柔性扩胀，使径向取向均匀，扩胀后的管材双向性能都有较大提高。该方法实施简便，可实现生产线上规模化生产，通过更换不同直径的锥形扩径头，生产多种规格的扩胀取向塑料管，实现1.2～3.0的扩胀比。

2、本发明的方法和装置中采用具有轻质、高强度、耐高温和自润滑特点的材料制作的锥形扩径头和磁力支撑装置解决了锥形扩径头对了支撑杆的下坠问题，高强度和耐高温特性保证了装置的使用寿命和扩胀管坯的尺寸稳定性，自润滑特性保证了扩胀管内壁与锥形扩径头之间具有较小的摩擦力，保证了扩胀管的外观及质量符合标准要求。

附图说明

图1为本发明的装置第一种结构形式的实施方式示意图；

图2为本发明的装置第二种结构形式的实施方式示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明的装置包括支撑杆1、第一级真空定型冷却箱2、第一牵引机3、加热箱4、锥形扩径头5、第二级真空定型冷却箱6、第二牵引机7和磁力支撑装置8，其中支撑杆1一端连接在塑料管材挤出机模具部分的芯棒9上，支撑杆1直径小于芯棒直径9，支撑杆1依次穿过第一级真空定型冷却箱2、第一牵引机3、加热箱4，支撑杆1末端安装锥形扩径头5，锥形扩径头5的材料为聚四氟乙烯树脂，磁力支撑装置8包括弹力磁块11和接收磁力架12，弹力磁块11设置在第一牵引机3与加热箱4之间的支撑杆1上，接收磁力架12与所述的弹力磁块11磁极相同，位于所述的弹力磁块11的下方，并与所述的弹力磁块11位置相对应。熔融的塑料管材原料通过塑料管材挤出机模具部分的口模10与芯棒9的空隙挤出管坯13，管坯13经第一级真空定型冷却2、第一牵引机3后进入加热箱4加热至高弹态后经锥形扩径头5、第二级真空定型冷却箱6和第二牵引机7制得双轴取向塑料管14，其中，两牵引机保持1.1～3.0的速度比，第二牵引机7的速度大于第一牵引机3。

图2是本发明的装置的另一种实施方式，所述弹力磁块11设置在锥形扩径头上，接收磁力架12与所述的弹力磁块11磁极相同，位于所述的弹力磁块11的下方，并与所述的弹力磁块11位置相对应。熔融的塑料管材原料通过塑料管材挤出机模具部分的口模10与芯棒9的空隙挤出管坯13，管坯13经第一级真空定型冷却2、第一牵引机3后进入加热箱4加热至高弹态后经锥形扩径头5、第二级真空定型冷却箱6和第二牵引机7制得双轴取向塑料管14，其中，两牵引机保持1.1～3.0的速度比，第二牵引机7的速度大于第一牵引机3。

应当认识到，上述的实施例仅作为本发明的优选的实施方式的例举而提出，本发明并不仅局限于此，本领域技术人员可以实施的各种简单改进也应当落入本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种双轴取向塑料管的制造方法，将塑料管材原料通过塑料管材挤出机先制备成塑料管，再将塑料管加热到高弹态，由牵引机对高弹态管段进行轴向拉伸取向，然后对高弹态管段进行径向扩胀，其特征在于，径向扩胀取向方法是：在高弹态管段内置一个锥形扩径头，使通过锥形扩径头的高弹态管段实现环向取向，将扩胀的管段冷却定径，即得到双轴取向管。

2.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述的对高弹态管段的轴向拉伸取向是用两台牵引机，采用不同的牵引速度，实现对两台牵引机之间的高弹态管段的拉伸取向，前后牵引机的速比一般为1.1:1～3.0：1。

3.一种双轴取向塑料管的制造装置，包括支撑杆、第一级真空定型冷却箱、第一牵引机、加热箱、锥形扩径头、第二级真空定型冷却箱、第二牵引机和磁力支撑装置，其特征在于支撑杆一端连接在塑料管材挤出机模具部分的芯棒上，支撑杆直径小于芯棒直径，支撑杆依次穿过第一级真空定型冷却箱、第一牵引机、加热箱，支撑杆末端安装锥形扩径头。

4.根据权利要求3的装置，其特征在于，所述的锥形扩径头为具有轻质、高强度、耐高温和自润滑特点的材料制备。

5.根据权利要求3的装置，其特征在于，所述的磁力支撑装置包括弹力磁块和接收磁力架。

6.根据权利要求5的磁力支撑装置，其特征在于所述的弹力磁块设置在支撑杆上。

7.根据权利要求5的磁力支撑装置，其特征在于所述的弹力磁块设置在锥形扩径头上。

8.根据权利要求5的磁力支撑装置，其特征在于所述的接收磁力架磁极与所述的弹力磁块磁极相同，位于所述的弹力磁块的下方，并与所述的弹力磁块位置相对应。

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