CN106273334A - 一种用于增强玻璃纤维管材强度的挤管模具 - Google Patents

一种用于增强玻璃纤维管材强度的挤管模具 Download PDF

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Abstract

一种用于增强玻璃纤维管材强度的挤管模具，是在口模上设置有螺旋槽结构、管材过渡结构及管材定型结构；所述口模上设有一段螺旋槽结构作为玻璃纤维取向段，使塑料熔体中的玻璃纤维与管材的轴向方向和纵向方向都成一定角度，并经所述管材定型部分定型。本发明使玻璃纤维产生取向的口模距离较长，挤出成型段口模距离较短，确保了取向的角度，同时增强了玻璃纤维管材轴向和径向强度；本挤管模具结构新颖简单，挤出的制品性能好且制作效率高，可满足市场对高性能玻璃纤维增强管材的需求。

Description

一种用于增强玻璃纤维管材强度的挤管模具
技术领域
本发明涉及一种管材制备挤出模具，尤其是一种用于使玻璃纤维产生取向增强管材制备的挤出模具结构。
技术背景
玻璃纤维增强管材是近年来发展迅速的一种新型产品。与普通塑料管材相比具有质轻而硬、不导电，机械强度高，抗老化，耐高温，耐腐蚀的特点。玻纤增强管材不仅能有效地提高制品的刚性，抗冲击强度，抗蠕变性能和尺寸稳定性，而且可以做出复杂的制品。玻璃纤维管材以其特有的优势在石油、电力、化工、造纸、城市给排水、工厂污水处理、煤气输送等行业取得了广泛的应用。但传统的玻璃纤维增强管材由于内部玻璃纤维的分布不均匀，取向也不一致，因而管材轴向和纵向的强度的提高很有限，越来越不能满足现代工程施工需求。
在挤出成型管材时，为了保证管材具有足够的耐内压性能和环刚度，一般需要将管材壁加厚，这将导致材料成本大幅度增加，产品竞争力下降。目前也存在在管壁内添加增强其强度的加强层的方法，但由于挤出成型设备的原因，无法在管壁内添加加强层。对于成型管材，人们大部分是通过在管材外壁缠绕或编织玻璃纤维束，并用热熔胶进行焊接，以此来降低管道蠕变的发生，增强管道的整体性能，但这种方法需要缠绕机或者编织机并配有一整套复杂的工艺流程，技术性太强且成本较高。
公开号为CN 105333244 A公开了“一种玻璃纤维耐高温伸缩管”的发明专利，该发明所述伸缩管的最外层为玻璃纤维，其目的是为了增强管材的强度，使得管材牢固耐用。但是，该玻璃纤维层的玻璃纤维取向杂乱，分布也不均匀，因而，不但耗费了大量的玻璃纤维原料，管材强度的增加也不够明显。
此前，发明人曾提出过“玻璃纤维增强聚乙烯复合材料管及其制备方法”，公开专利号为CN 103527862 A，该发明所述的玻璃纤维增强聚乙烯复合材料管的制备方法是在普通高密度聚乙烯管材上缠绕一层或多层玻璃纤维布或玻璃纤维线，或者玻璃纤维管状织物，在不降低管材破裂强度的要求下降低管材的质量，改善聚乙烯管的蠕变问题。但是，通过该种方法制备的玻璃纤维增强管材，其内部的布状或带状玻璃纤维结构在管材的使用过程中很容易产出内部应力集中现象，从而使得玻璃纤维断裂，这会使管材的强度下降。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于玻璃纤维增强管材制备的挤出模具，通过直接挤出实现，进一步提高玻璃纤维在管中分布的均匀性，提高管材的轴向与径向强度，同时简化工艺，降低管材制造难度及其成本。
本发明上述目的是通过以下技术方案实现的。
一种用于增强玻璃纤维管材强度的挤管模具，包括口模和芯棒，其特征是在所述口模上设置有螺旋槽结构、管材过渡结构以及管材定型结构；所述螺旋槽结构是由玻璃纤维取向段使塑料熔体中的玻璃纤维与管材的轴向方向和纵向方向均成一定角度，并经所述管材定型部分定型构成。
在上述技术方案中，所述口模的内壁开设有3-10条螺旋槽，所述螺旋槽的轴向长度为200-400mm，螺旋槽的螺旋升角是35º～40º，并在所述螺旋槽的终止位置与挤出成型段之间加工有一定锥度的含有玻璃纤维熔融物料的压缩段；开螺旋槽产生取向的口模距离较长，取向后的成型段口模距离较短；所述螺旋槽的截面结构为三角形结构、U形槽结构和半圆形槽结构中的一种。
本发明上述所提供的一种用于增强玻璃纤维管材强度的挤管模具，该模具由芯棒和口模两部分构成。口模包括具有较长能使玻璃纤维产生取向的流通距离，从口模起始位置起内壁开有一定数量的螺旋槽，螺旋槽升角确保了玻璃纤维的取向角度，在螺旋槽的终止位置与挤出成型段之间加工出具有过度作用的锥度，使含有经过取向的玻璃纤维熔融物料能平稳进入成型区并按要求的直径挤出；口模开螺旋槽的水平距离长，取向后的挤出成型段距离短，防止了玻璃纤维的取向角发生改变。本挤管模具生产的管材能够使玻璃纤维与管径呈42°～48°，从而提高了管材轴向和径向的强度。
与现有普通玻璃纤维增强管材相比，本挤管模具生产的管材，玻璃纤维在管中分布更加均匀，并与管材径向呈40°～48°，能同时大幅提高管材的轴向与径向强度。本挤管模具可直接进行胶接，保证了管材在连接处的强度，具有稳定性好，不会受玻璃纤维损坏的影响；而且管体工艺简单，制作难度低，制造价格更低廉，可满足市场对高性能玻璃纤维增强管材的需求。
附图说明
图1是本发明口模和芯棒配合的正视角度剖面结构示意图。
图2是本发明以半圆形凹槽为例的口模正视角度剖面结构示意图。
图3是本发明口模的三种螺旋槽断口截面示意图。
图中：1：芯棒； 2：口模； 3：玻璃纤维取向段； 4：管材过渡段； 5：管材成型段。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
本发明玻璃纤维增强管材挤管模具结构如附图1、附图2、附图3所示。本发明揭示的玻璃纤维增强管材挤管模具，包括芯棒1和口模2，为便于维修和清洁，该芯棒为顶出式芯棒，为使塑料熔体完全在螺旋槽内流动，从而达到使玻璃纤维完全取向的目的，芯棒表面与口模在不影响拆卸和组装的前提下应紧密配合。该口模2与普通口模相比具有玻璃纤维取向部分，在口模内壁起始位置起开有一定数量的半圆形或者是三角形和U型的螺旋槽3，螺旋升角范围为35º～40º，为防止玻璃纤维取向角度改变，在螺旋槽的终止位置与挤出成型段5之间加工出一定锥度4用于取向到挤出成型的过渡，开螺旋槽的口模部分距离较长，取向后的成型段5距离较短，以确保玻璃纤维取向的角度。
在口模2进口处开半圆形凹槽3，为了使带有玻璃纤维的塑料熔体在通过凹槽3而不发生粘滞现象，半圆形的凹槽3的形状如附图2所示。在实际生产过程中，管材的牵引速度大于管材挤出速度，牵引速度与挤出速度的比约为1.2，故管材在挤出后，玻璃纤维与挤出方向的夹角会变大，为使管材中大部分玻璃纤维与挤出方向的夹角达到42º～48°，凹槽3的螺旋升角取值范围定在35º～40°之间。为了使尽可能多的物料熔体通过凹槽3，从而使玻璃纤维的角度在42°～48°，原则上凹槽3数量越多越好，但是考虑到实际生产加工及口模承受的压力及熔体流速需求，开槽数应根据实际模具的大小取3～10条。
上述实施例仅为本发明的其中的部分实现方式，其描述较为具体和详细，但是并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。需要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，做出来的若干变形和改进，这些都应该属于本发明的保护范围之内。
本发明的挤管模具适用于各种用于管材生产的塑料的挤出成型，本文所提到的玻璃纤维为短玻纤维，原则上其长度不大于1.2mm。生产过程中，玻璃纤维的使用量应考虑管材具体性能要求。
使用本产品生产的一种环氧玻璃纤维管材，经测试，其轴向抗拉弹性模量为15000MPa，轴向抗拉强度为66MPa，环向抗拉强度为137MPa，轴向抗压强度为101.2MPa，轴向抗弯强度为128.7MPa，抗剪强度为170MPa。相比其它同类产品，整体力学性能提升15%以上。

Claims (3)

1.一种用于增强玻璃纤维管材强度的挤管模具，包括口模和芯棒，其特征是在所述口模上设置有螺旋槽结构、管材过渡结构以及管材定型结构；所述螺旋槽结构是由玻璃纤维取向段使塑料熔体中的玻璃纤维与管材的轴向方向和纵向方向均成一定角度，并经所述管材定型部分定型构成。
2.根据权利要求1所述的挤管模具，其特征在于：所述口模的内壁开设有3-10条螺旋槽，所述螺旋槽的轴向长度为200-400mm，螺旋槽的螺旋升角是35º～40º，并在所述螺旋槽的终止位置与挤出成型段之间加工有一定锥度的含有玻璃纤维熔融物料的压缩段；开螺旋槽产生取向的口模距离较长，取向后的成型段口模距离较短。
3.根据权利要求1所述的挤管模具，其特征在于：所述螺旋槽的截面结构为三角形结构、U形槽结构和半圆形槽结构中的一种。
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