CN103331889B - 一种ppr管材挤出生产设备 - Google Patents

Abstract

一种PPR管材挤出生产设备，包括：挤出机，包括机身和机筒，挤出机机筒内设有锥形双螺杆，双螺杆与机筒间隙配合，机筒外壁沿物料运动方向依次设有温度不同的温度控制装置组；还包括挤出机连接的成型模，包括至少两个模腔，每个模腔均设置有口模和芯棒，口模末端设有温度控制装置。上述PPR管材挤出设备，避免造成机筒各段出现温差，使塑件产生残余应力，产品出现灰暗无光泽等缺陷，也可根据物料的性质在不同段进行温度补偿或降低温度，使物料得到更好的混炼，提高了产品的良率；此外，模腔采用一模两腔或多腔，可提高产量，口模末端设置有温度控制装置，可提供温度补偿或降低温度，减小在产品脱离口模时由于压力突然释放，体积膨胀或冷却造成的管径变化，提高了产品的良率。

Description

一种PPR管材挤出生产设备

技术领域

本发明涉及管材生产设备，特别是涉及一种PPR管材挤出生产设备。

背景技术

无规共聚聚丙烯(PPR)管道系统具有重量轻、耐腐蚀、不结垢、使用寿命长、安装方便、连接可靠等众多优点，自引入国内以来，得到了广泛的应用。我国建设部已将冷热水用PPR管材作为重点推广的三大新型塑料管材的首推品种。近几年来，随着我国经济飞速发展，PPR管材的用量也大幅增长，市场占有率迅速提高，发展势头迅猛。在冷热水输送领域，PPR管的用量占据首位，总用量约占所有冷热水输送塑料管材的50％。

目前，PPR管材生产主要靠挤出成型，因PPR晶体熔化热焓大，熔体流变特性突出，生产时如果通过提高螺杆转速来提高PPR生产速率，会导致物料在料筒内因停留时间减少而引发的混炼塑化不均，挤出产品稳定性降低，造成管材几何尺寸波动过大，故而为了保持产品品质，传统的挤出机转速维持较低，导致挤出效率低，生产速度慢等问题。

发明内容

基于此，有必要针对挤出效率低、生产速度慢的问题，提供一种PPR管材挤出生产设备。

一种PPR管材挤出生产设备，其特征在于，包括：

挤出机，包括机身和机筒，所述挤出机机筒内设有锥形双螺杆，所述双螺杆与所述机筒间隙配合，所述机筒外壁沿物料运动方向依次设有温度不同的温度控制装置组；

与所述挤出机固定连接的成型模，包括至少两个模腔，所述模腔均设置有口模和芯棒，所述口模末端设有温度控制装置。

在其中一实施例中，所述锥形双螺杆依次设置有加料段、熔融段、平台/限流段、排气段和计量段五段螺棱，所述锥形双螺杆螺棱深度自加料段至平台/限流段呈线性减小，所述平台/限流段螺棱包括光滑的平台段和设置于平台段末端的障碍螺棱，所述熔融段螺棱为螺杆总长的35％～45％。

在其中一实施例中，所述温度控制装置组分两段，相背设置于所述机筒。

在其中一实施例中，所述芯棒包括压缩段和成型段，所述压缩段包括相对芯棒轴向方向呈锐角设置的第一倾斜段，所述第一倾斜段末端延伸形成有沿芯棒轴向方向的物料缓冲段，所述物料缓冲段延伸形成有平行于所述第一倾斜段的第二倾斜段。

在其中一实施例中，所述芯棒表面粗糙度为Ra1.6～Ra3.2。

在其中一实施例中，所述第一倾斜段和第二倾斜段相对于轴向的倾斜角为40～50度。

在其中一实施例中，所述缓冲段长度为所述芯棒总长度的10％～20％。

在其中一实施例中，所述口模口设置有温度控制装置。

在其中一实施例中，所述口模硬度大于40HRC，所述口模表面镀铬，镀铬层厚度为0.002～0.003mm。

在其中一实施例中，还包括冷却定型装置、牵引装置、切割装置和翻板卸管装置，所述冷却定型装置、牵引装置、切割装置和翻板卸管装置依次设置于模腔远离挤出机一端。

上述PPR管材挤出设备，针对PPR晶体熔化热焓大，熔体流变特性突出，采用锥形双螺杆设置，相对单螺杆设置产量高，且双螺杆设置可节省电机功率，耗能小，双螺杆与机筒间隙配合，物料是以近似密闭“C”形小室的形态通过两螺杆之间的径向间隙，物料可受到均匀的剪切力，避免了混合不均匀，机筒内沿物料运动方向依次设置有温度不同的温度控制装置，可使加料段、熔融段、平台/限流段、排气段和计量段保持一定的温度，避免造成各段出现温差，使塑件产生残余应力，产品出现灰暗无光泽等缺陷，也可根据物料的性质在不同段进行温度补偿或降低温度，使物料得到更好的混炼，提高了产品的良率；此外，模腔采用一模两腔或多腔，可提高产量；采用芯棒和口模间隙保证较高的压缩比，可使物料得到均匀塑化，保证了产品的良率；口模末端设置有温度控制装置，可提供温度补偿或降低温度，减小在产品脱离口模时由于压力突然释放，体积膨胀或冷却造成的管径变化，提高了产品的良率。

附图说明

图1为一实施方式的PPR管材挤出生产设备结构示意图；

图2为一实施方式的PPR管材挤出生产设备芯棒结构示意图；

图3为一实施方式中PPR管材挤出生产设备口模芯棒结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，一种PPR管材挤出生产设备，包括挤出机110、成型模120，挤出机110包括机身112和机筒114，机筒114内设置有锥形双螺杆116，机筒114外壁依次设置有温度不同的温度控制装置组118，成型模120包括至少两个模腔，在如图1所示的一个具体实施方式中，所述成型模120即是包括第一模腔122和第二模腔124这两个模腔，第一模腔122和第二模腔124均设置有口模129和芯棒128，口模129末端设有温度控制装置126；所述设备还包括与挤出机110固定连接的分离器支架和分流器，分流器支架用以支撑分流器和芯棒128，挤出机110机头一端与挤出机110连接，另一端与口模129连接。

上述PPR管材挤出设备，物料从漏斗形料斗进入挤出机110的机筒114，在机身内置电机的带动下，锥形双螺杆116转动，物料经过锥形双螺杆116的剪切、搅拌以及加热装置加热，物料逐渐熔融呈具有流动性的粘流态，且沿锥形双螺杆116螺旋槽向锥形双螺杆116轴向运动，进入模腔，通过口模和芯棒之间环状间隙挤出。机筒114内设有锥形双螺杆116，相对单螺杆设置产量高，且锥形双螺杆116设置可节省电机功率，耗能小，锥形双螺杆116与机筒114间隙配合，物料是以近似密闭“C”形小室的形态通过两螺杆之间的径向间隙，物料可受到均匀的剪切力，避免了混合不均匀，机筒114内沿物料运动方向依次设置有温度不同的温度也控制装置116，可使加料段、压缩段和均化段保持一定的温度，避免造成各段出现温差，使塑件产生残余应力，产品出现灰暗无光泽等缺陷，也可根据物料的性质在不同段进行温度补偿或降低温度，使物料得到更好的混炼，提高了产品的良率。此外，成型模120包括第一模腔122和第二模腔124，第一模腔122和第二模腔124均设置有口模129和芯棒128，一模两腔或多腔，可提高产量；芯棒128和口模129之间保证合适的间隙可保证较高的压缩比，可使物料得到均匀塑化，保证了产品的良率；口模129末端设置有温度控制装置126，可提供温度补偿或降低温度，减小在产品脱离口模时由于压力突然释放，体积膨胀或冷却造成的管径变化，提高了产品的良率。

具体地，一台本PPR管材挤出生产设备，采用65/132型锥形双螺杆，总装机功率为91KW，以生产S3.220*2.8的管材为例，实际的最大挤出量按单管线速度15m/min计，两条管的总速度为30m/min，实际挤出量就可达到每小时265Kg，单位能耗比为2.91Kg/KW。一台单螺杆挤出生产线，总装机功率为91KW，生产速度约为13m/min，单位能耗比为1.27Kg/KW。相比较单螺杆挤出生产线，锥形双螺杆116挤出生产线提高了产能，此外，同等产能的情况下，电机功率较小，节省资源。

应当理解的是，在其它实施例中，根据生产需要，所述成型模120亦可包括三个或三个以上模腔。

在其中一实施方式中，锥形双螺杆116依次设置有加料段、熔融段、平台/限流段、排气段和计量段五段螺棱。锥形双螺杆116自加料段至平台/限流段呈线性减小，加料段螺槽较深，可保证一定吃料量和压力，使物料可充分压缩，且增加产量，在锥形双螺杆116和温度控制装置118的作用下物料向前运动且逐渐变为具有流动性的粘流态，由于PPR晶体熔化热焓大，熔体流变特性突出，相同转速下剪切速率越大，分子间的摩擦力越大，而物料因摩擦而产生的热量正比于剪切应力和剪切速率，固熔融段螺棱深度较加料段较浅可使物料内部产生较多的热量从而使物料可充分熔融；在熔融段末段设置平台/限流段，平台/限流段包括光滑的平台和设置于平台末端的障碍螺纹，物料进入平台/限流段，物料从螺棱较深的加料段和熔融段逐渐过渡到螺棱较浅的平台，平台很光滑，几乎没有螺棱，这样物料通过时速很高，但扭矩很小，如此可保证物料进一步的熔融，且使物料在进一步的混炼熔融时间减小，避免因混炼均化时间过长而影响质量；螺杆扭矩减小，螺杆的剪切力也逐渐减小，使物料得到均化混炼，延长了螺杆的使用寿命在平台末端设有障碍螺棱，使物料减速且保证在排气段和计量段机筒114的压力，提高了生产效率且使物料得到进一步的混炼均化，提高了产品的良率；然后进入排气段和计量段，排气段在机筒114开设有至少一个排气孔，使气体和挥发物从排气孔排出，使物料可排出杂质和气体，提高了产品的质量，且可从排气孔添加一些反应组份，如添加剂、填充剂等，增加了装置的多功能性和普适性，便于实际生产应用。在本实施例中，熔融段螺棱占螺杆总长的35％～45％，如此，锥形双螺杆116挤出机能使物料得到很好的塑化和混炼，专门适用于聚烯烃材料，提高了产量，且耗能小。

在其中一实施方式中，温度控制装置118分两段，相背设置于机筒114外壁，因通过螺杆的剪切、搅拌使物料得到混炼塑化，经过测定结果发现，物料温度不仅在流动方向有波动，而且在垂直于流动方向的也有温差，这种温差会使塑件产生残余应力，各点强度不均匀，导致产品表面灰暗无光泽等缺陷，如此，温度控制装置118分两段设置于机筒114外壁，可使物料受热或降低温度均匀化，减小了温差，提高了产品的良率。

请参阅图2和图3，在其中一实施方式中，芯棒128均包括压缩段和成型段，物料进入压缩段使物料流通过分流器支架后形成熔接痕被熔合消除，再进入成型段成型，压缩段包括相对芯棒128轴向方向呈锐角设置的第一倾斜段1282，自第一倾斜段1282末端延伸形成有沿芯棒128轴向方向的物料缓冲段1284，所述物料缓冲段1284末端延伸形成有平行于所述第一倾斜段1282的第二倾斜段1286。如此，芯棒128呈阶梯状设置，增加了物料的置放空间，增加了藏料量，因此可以缩短芯棒128的长度，使得熔料在芯棒128段所处的时间缩短，增加了熔料在出口处的阻力，即增加了内压，使物料中的分子链相互缠绕力增强，提高了熔料的熔体强度，又不因为过分剪切而导致分子结构的破坏而降低制品的机械性能，从而使物料进一步塑化均匀，提高了制品的良率。进一步，芯棒128长度变短，即成型长度变短，成型时间变短，避免了压力、温度引起的离模膨胀效应以及牵引作用引起的收缩效应造成的成型部分横截面形状和尺寸发生变化的缺陷。此外，芯棒128呈阶梯状，使物料容积不会急剧扩大或缩小，更不会有死角和停滞区域，避免的物料发生过热分解，保证了较高的熔接强度；可以理解，离模膨胀效应是挤出管件在脱离口模129后由于压力突然释放，体积膨胀，会使管径变大，称作巴鲁斯效应；收缩效应是牵引和冷却收缩使管径变小的现象；此外，使经过分流器支架后的多股塑料熔体很好地回合，消除了熔接痕。

在其中一实施方式中，芯棒128表面粗糙度为Ra1.6～Ra3.2，可保证产品有较高的表面光泽度，使芯棒128在阶梯连接处有更好的连续性，防止有熔痕或出现死角和停滞区域，保证了物料的熔接强度，提高了产品的良率。

在其中一实施方式中，第一倾斜段1282和第二倾斜段1286倾斜角可以为40～50度。由于PPR熔料粘度较大，故第一倾斜段1282和第二倾斜段1286倾斜角即芯棒压缩角为40～50度可更加充分的使从分流器支架流出后的物料形成的熔接痕被熔合消除，使产品更加稳定，提高了良率。

在其中一实施方式中，缓冲段1284长度为芯棒128长度的10％～20％，使物料容积不会急剧扩大或缩小，更不会有死角和停滞区域，避免的物料发生过热分解，保证了较高的熔接强度。

请参阅图1，在其中一实施方式中，口模129模口设置有温度控制装置，防止物料在脱离口模129时因温度的变化造成的收缩，影响产品的横截面形状和尺寸，提高了产品的良率。

在其中一实施方式中，口模129硬度大于40HRC，口模129表面镀铬，镀铬层厚度为0.002～0.003mm，由于机头磨损较大，口模材料硬度不低于40HRC，可在口模129表面镀铬，镀层厚度为0.002～0.003。可使设备具有更强的稳定性，增加了设备的使用寿命，还提高了产品的外观质量。

请参阅图1，在其中一实施方式中，上述PPR管材挤出设备还包括冷却定型装置130、牵引装置140、切割装置150和翻板卸管装置160，成型模120远离挤出机110一端依次设置有冷却定型装置130、牵引装置140、切割装置150、翻板卸管装置160，冷却定型装置130通过定径、冷却处理等方法，使挤出的塑料连续型材固化成为塑料制品如PPR管材，牵引装置140可连续均匀将塑件引出，可避免塑件因自重增加而停滞，不能顺利挤出，提高了产品的良率，切割装置150和翻板卸管装置即可对塑件切断，然后进行打包，提高了工作效率，增加了产量。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种PPR管材挤出生产设备，其特征在于，包括：

挤出机，包括机身和机筒，所述机筒内设有锥形双螺杆，所述双螺杆与所述机筒间隙配合，所述机筒外壁沿物料运动方向依次设有温度不同的温度控制装置组；

与所述挤出机连接的成型模，包括至少两个模腔，所述模腔均设置有口模和芯棒，所述口模末端设有温度控制装置，所述芯棒包括压缩段和成型段，所述压缩段包括相对芯棒轴向方向呈锐角设置的第一倾斜段，所述第一倾斜段末端延伸形成有沿芯棒轴向方向的物料缓冲段，所述物料缓冲段延伸形成有平行于所述第一倾斜段的第二倾斜段；

所述锥形双螺杆依次设置有加料段、熔融段、平台/限流段、排气段和计量段五段螺棱，所述锥形双螺杆自所述加料段至所述平台/限流段呈线性减小，所述平台/限流段包括光滑的平台和设置于所述平台末端的障碍螺纹，所述排气段在所述机筒开设有至少一个排气孔，所述熔融段螺棱占所述螺杆总长的35％～45％。

2.根据权利要求1所述的PPR管材挤出生产设备，其特征在于，所述温度控制装置组分两段，相背设置于所述机筒。

3.根据权利要求1所述的PPR管材挤出生产设备，其特征在于，所述芯棒表面粗糙度为Ra1.6～Ra3.2。

4.根据权利要求3所述的PPR管材挤出生产设备，其特征在于，所述第一倾斜段和第二倾斜段相对于轴向的倾斜角为40～50度。

5.根据权利要求3所述的PPR管材挤出生产设备，其特征在于，所述缓冲段长度为所述芯棒总长度的10％～20％。

6.根据权利要求1所述的PPR管材挤出生产设备，其特征在于，所述口模硬度大于40HRC，所述口模表面镀铬，镀铬层厚度为0.002～0.003mm。

7.根据权利要求1～6任意一项所述的PPR管材挤出生产设备，其特征在于，还包括冷却定型装置、牵引装置、切割装置和翻板卸管装置，所述冷却定型装置、牵引装置、切割装置和翻板卸管装置依次设置于模腔远离挤出机一端。