CN108819068A - 一种热固性塑料包覆金属复合型材的生产设备 - Google Patents

Abstract

金属包覆热固性塑料复合型材的生产装置由拉拔机构、复合成型模具本体、树脂传送机构、柔性管、加热固化部件、隔热垫、分流器、密封圈、端面挡板、锁紧/脱离器等组成。首先，将金属型材固定，复合成型模具置于金属型材的一端，使端面挡板、复合成型模具本体、金属型材的外轮廓能形成一封闭的热固性塑料层成型型腔；然后，热固性树脂被送入成型型腔中，待端面挡板处热固性塑料层初步固化成型后，复合成型模具本体与端面挡板自动分离，从而复合成型模具在金属型材表面逐段实现涂胶、隔热、加压定型、加热固化等功能，制成热固性塑料包覆金属的复合型材。

Description

一种热固性塑料包覆金属复合型材的生产设备

技术领域

本发明涉及一种金属/热固性塑料复合型材的生产设备，特别是涉及一种热固性塑料包覆金属复合型材的生产设备。

背景技术

金属包覆塑料复合型材如钢塑复合管、铝塑复合管等，具有强耐腐蚀性，同时兼有金属或合金管的高强度、刚度、耐压、耐温等优点，不会因腐蚀问题而产生渗漏和泄露现象，从而减少污染和安全生产事故的发生，节约投资和维修成本，广泛应用于化工、医药、食品等行业。金属包覆塑料型材现有的制造方法主要采用热熔胶形式，（申勇，等. 在金属管内外表面及其端部表面贴覆塑料膜的方法及设备，中国发明专利，申请号：200910181057.5,2009-10-27），但此方法工艺较为复杂，且生产效率不高。

发明内容

针对热固性塑料包覆金属复合型材现有成形方法的不足。本发明提供一种热固性塑料包覆金属复合型材的生产设备，被包覆的金属为型材，金属型材断面特征为在长度方向上型材规格尺寸将保持一致，断面形状可为圆形、矩形、异形实心或空心，或槽型等开口断面等。复合型材的生产工艺原理为：首先，将金属型材固定，复合成型模具置于金属型材的一端，使端面挡板、复合成型模具本体、金属型材的外轮廓形成热固性塑料层成型型腔。然后，将添加了固化剂、添加剂等的热固性树脂采用树脂传送机构通过柔性管和树脂传送通道，被送入成型型腔中，待端面挡板处热固性塑料层初步固化成型后，在拉拔机构的带动下，复合成型模具本体与端面挡板分离，从而在金属型材表面实现复合成型模具的轴向移动，在金属型材表面依次实现涂胶、成型、加热初步固化，制成复合型材。

金属包覆热固性塑料复合型材的生产装置由拉拔机构（16）、复合成型模具本体（6）、树脂传送机构（18）、柔性管（17）、加热固化部件（10）、隔热垫（5）、分流器（19）、密封圈（8）、端面挡板（2）、锁紧/脱离器（3）等组成。

拉拔机构（16）主要作用为复合成型模具本体（6）在金属型材（1）外表面沿金属型材（1）轴线方向的移动提供动力；加热固化部件（4）为热固性塑料的固化提供加热，加热固化部件（4）与复合成型模具本体（6）的外壁紧贴，两者之间采用可拆卸的连接方式，加热固化部件（4）的加热采用电阻丝等形式，固化温度的控制采用热电偶控温模式；复合成型模具本体（6）内加工有树脂传送通道（7），树脂传送通道（7）的入口与柔性管（17）相连，树脂传送通道（7）的出口处于复合成型模具本体（6）的涂胶段（12），树脂传送机构（18）通过柔性管（17）与树脂传送通道（7），把热固性树脂送入复合成型模具本体（6）与金属型材（1）外表面所组成的热固性塑料层成型型腔（9）。

复合成型模具由复合成型模具本体（6）、密封圈（8）、隔热垫（5）、端面挡板(2)、锁紧/脱离器(3)组成，复合成型模具本体由导入段（10）、密封段（11）、涂胶段（12）、加压区（13）、固化区(14)、脱模区（15）六部分组成； 复合成型模具本体（6）的导入段（10）为变截面结构，沿拉拔方向其断面的内轮廓尺寸逐渐增大，便于复合成型模具本体（6）在金属型材（1）表面的导入与移动，以及防止复合成型模具（8）在金属型材（3）轴向移动时由于偏心导致卡死等现象；在导入段加工有与金属型材轴向平行的树脂传送通道，在布置树脂传送通道的位置及数量时，应遵循树脂作用于复合成型模具本体（6）的合力作用点与金属型材（1）横截面的形心相同。复合成型模具本体（6）的密封段（11）的内轮廓与金属型材（3）外表面之间留有间隙，热固性树脂成型时的密封依靠在密封段（11）装配有不定级数的密封圈（9）的弹性变形来实现，并可适当降低对金属型材（1）外轮廓尺寸的精度要求及金属型材的生产成本，从而提高本技术的性价比。涂胶段（12）开有树脂传送通道（7）的出口，树脂传送通道（7）的出口方向与导入段（10）树脂传送通道（7）方向相互垂直，靠近加压区（13）的涂胶段（12）采取薄壁结构设计，是为了尽量降低该段模具金属的传热对树脂传送通道（7）内树脂流动性能的影响，隔热垫（5）与该段薄壁结构的外表面紧密相连，并隔离了固化加热部件（4）与树脂传送通道（7）之间的传热，进一步保护树脂传送通道（7）和涂胶段（12）内树脂的流动免受固化加热的影响。

加压区（13）的外表面与加热固化部件（4）紧密相连，加压区（13）的内表面与金属型材表面之间形成锲形结构，锲形张口与拉拔方向相同，由于树脂具有较高的粘度，在复合成型模具运动的条件下，该结构较易实现对热固性塑料加热同时实现加压，提高热固性塑料层（20）的质量和固化速度，从而提高复合型材的综合性能及生产效率。固化区（15）断面为等截面结构，以保证热固性塑料层（20）外表面尺寸的精度；脱模区（14）为变截面结构，沿拉拔方向其断面的内轮廓尺寸逐渐减小，便于复合成型模具本体（6）与热固性塑料层（20）的分离。

当复合成型模具处于金属型材（1）开始一端时，端面挡板（2）能封闭热固性塑料成型型腔的端部，端面挡板（2）与脱模区（14）的外轮廓之间密封采用间隙配合或密封圈等形式实现，端面挡板（2）与金属型材（1）端面之间的密封采用柔性垫或弹性垫等形式实现，端面挡板（2）的锁紧与分离依靠锁紧/脱离器（3）来实现，端面挡板（2）与锁紧/脱离器（3）之间采用机械固定连接方式，锁紧/脱离器（3）的主体为电磁铁，通电时电磁铁与脱模区（14）端部的相吸，分离时电磁铁断电，在拉拔机构作用下，端面挡板（2）和锁紧/脱离器（3）自动与复合成型模具本（6）体的脱模区（14）分离，其通电时间、锁紧力取决于固化区长度、固化温度及热固性树脂的材料性能。

复合成型模具本体（6）的各段既可以单独制作，再连接、装配成一体，也可多段设计成一个零件，再组合装配成一体。

本发明的优点是：

（1）本发明通过更换模具的设计，可适用于各种断面规格金属型材所制备复合型材的成型；

（2）由于采用复合成型模具成型段的设计，从而保证热固性塑料层尺寸的精度，生产复合型材的轮廓尺寸精度高；

（3）由于复合成型模具本体的加压定型区采用锲形结构，通过调整其锲形结构的尺寸梯度和拉拔速度，可实现对树脂固化时压力的调节，从而保证树脂层的致密性，提高包覆复合型材的综合性能；

（4）本装置可实现涂胶、固化、复合成型一步完成，与热熔胶等法相比，其生产效率高、成本低；

（5）本装置复合成型模具热固性塑料的密封采用径向动压密封圈形式，利用密封圈的弹性变形可降低对金属型材外轮廓尺寸精度的要求，从而大大节约生产成本，

（6）可通过在树脂内添加第二相粉末、短纤维等，本装置还可用于生产树脂基复合材料包覆金属型材的复合型材。

附图说明

图1为本发明复合成型模具结构示意图。（1）为被包覆的金属型材；（2）为端面挡板，采用钢铁、铝合金等结构材料，端面挡板（13）与复合成型模具本体的脱模段之间密封，采用间隙配合或密封圈的形式等，端面挡板（13）与金属型材端面之间密封，采用毛毡或高弹性材料垫圈等形式。（3）锁紧/脱离器，主体采用多块或整体电磁铁环形布置于端面挡板外周，电磁铁的固定于端面挡板（2）之间连接结构采用金属制成；锁紧/脱离器（3）并附有定时自动断电功能。（4）为加热固化部件，采用电阻加热等方式，其固化温度的控制部件采用热电偶和温控仪的方式。（5）为隔热垫，采用超细玻璃棉、高硅氧棉等隔热材料制成。（6）为复合成型模具本体，采用金属制成。（7）为树脂传送通道，断面结构采用圆形。（8）为密封圈，密封圈材质采用橡胶、硅胶等材料。（9）为热固性塑料层成型型腔。（10）为导入段，采用钢铁、铝合金等金属材料制成；（11）为密封段采用钢铁、铝合金等金属材料制成；（12）为涂胶段，采用钢铁、铝合金等金属材料制成；（13）为加压区，采用钢铁、铝合金、铜合金等材料制成；（15）为固化区，采用钢铁、铝合金、铜合金等材料制成；脱模区（14）采用钢铁材料制成。

图2为本发明设备结构示意图。（16）为拉拔机构，采用链式、液压式拉拔机或其它能提供直线往复式动力的机构，（17）为柔性管，采用胶管等形式；（18）为树脂传送机构，采用泵的方式；（19）为分流器，采用管接头等形式；(5) 为隔热垫；（4）为加热固化部件；（20）为复合后的热固性塑料层；（6）复合成型模具本体，采用金属制成，具体结构详见图1说明。

具体实施方式：

以下结合实施例对本发明作进一步说明：

本发明设备配置如图1所示。金属型材为φ30钢管，（6）为拉拔机构，采用链式拉拔机；（6）为复合成型模具本体，采用钢铁制成，导入段采用锥形结构并加工有2个树脂传送通道，密封圈采用一个O形橡胶圈，涂胶段的薄壁结构处厚度为4 mm；端面挡板（2）采用钢铁制成，端面挡板与脱模区之间的密封采用间隙配合的方式，端面挡板与金属型材的密封采用毛毡的形式；（18）为树脂传送机构采用树脂泵形式；（17）为柔性管采用橡胶管，柔性管两端的连接采用螺纹连接方式；（19）为分流器，采用三通管接头形式；（4）加热固化部件采用电阻加热方式，温度控制部件采用T型热电偶和温控仪的方式。

Claims (6)

1.一种热固性塑料包覆金属复合型材的生产设备，被包覆的金属为型材，金属型材断面特征为在长度方向上型材规格尺寸将保持一致，可为圆形、矩形、异形实心或空心，或槽型等开口断面等。

2.权利要求1所述的生产设备，由拉拔机构（16）、复合成型模具本体（6）、树脂传送机构（18）、柔性管（17）、加热固化部件（10）、隔热垫（5）、分流器（19）、密封圈（8）、端面挡板（2）、锁紧/脱离器（3）等组成；其生产工艺原理的特征在于：首先，将金属型材固定，复合成型模具置于金属型材的一端，使端面挡板、复合成型模具本体、金属型材的外轮廓能形成一封闭的热固性塑料层成型型腔；然后，热固性树脂被送入成型型腔中，待靠近端面挡板处的热固性塑料层初步固化成型后，在拉拔机构的带动下，复合成型模具本体与端面挡板分离，从而复合成型模具在金属型材表面依次实现涂胶、隔热、加压定型、加热固化等功能，制成复合型材。

3.权利要求2所述复合成型模具本体由导入段（10）、密封段（11）、涂胶段（12）、加压区（13）、固化区(14)、脱模区（15）六部分组成； 复合成型模具本体（6）的导入段（10）为变截面结构，沿拉拔方向其断面的内轮廓尺寸逐渐增大；在导入段加工有与金属型材轴向平行的树脂传送通道，在布置树脂传送通道的位置及数量时，应遵循树脂作用于复合成型模具本体的合力作用点与金属型材横截面的形心相同；密封段（11）的内轮廓与金属型材（3）外表面之间留有间隙，热固性树脂成型时的密封依靠在密封段（11）装配有不定级数的密封圈（9）的弹性变形来实现；涂胶段（12）开有树脂传送通道（7）的出口，树脂传送通道（7）的出口方向与导入段（10）树脂传送通道（7）方向相互垂直，靠近加压区（13）的涂胶段（12）采取薄壁结构设计，隔热垫（5）与该段薄壁结构的外表面紧密相连，并隔离了固化加热部件（4）与树脂传送通道（7）之间的传热；加压区（13）的外表面与加热固化部件（4）紧密相连，加压区（13）内表面与金属型材表面之间形成锲形结构，锲形张口与拉拔方向相同；固化区（15）断面为等截面结构；脱模区（14）为变截面结构，沿拉拔方向其断面的内轮廓尺寸逐渐减小。

4.权利要求3所述的复合成型模具本体（6）的各段既可以单独制作，再连接、装配成一体，也可多段设计成一个零件，再组合装配成一体。

5.权利要求2所述的端面挡板（2）与脱模区（14）的外轮廓之间密封采用间隙配合或密封圈等形式实现，端面挡板（2）与金属型材（1）端面之间的密封采用柔性垫或弹性垫等形式实现，端面挡板（2）的锁紧与分离依靠锁紧/脱离器（3）来实现。

6.权利要求4所述的锁紧/脱离器（3）与端面挡板（2）之间采用机械固定连接方式，锁紧/脱离器（3）的主体为电磁铁，通电时电磁铁与脱模区（14）端部的相吸，分离时电磁铁断电，在拉拔机构作用下，端面挡板（2）和锁紧/脱离器（3）自动与复合成型模具本（6）体的脱模区（14）分离。