CN110293663A - 一种生产分子取向塑料管的设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种生产分子取向塑料管的设备，所述设备包括具有刚度的导向装置、模具、及位于导向装置两端的前端盖和后端盖，所述前端盖和后端盖上分别设有锁紧装置和用于流体介质通过的开孔，所述导向装置上设有适合于气体通过的均匀开孔，所述导向装置轴向地位于所述模具内部的中心，所属模具包括上模具和下模具，所述模具后部设有承接段。本发明通过上下合模的进行生产分子取向塑料管，消除了分子取向塑料管外壁与模具内壁的摩擦；同时既可生产直线塑料管，也可生产具有一定弯度的塑料管，也可以生产具有承接口的塑料管，大大节约了生产成本，提高了经济效益。

Description

一种生产分子取向塑料管的设备及方法

技术领域

本发明属于分子定向塑料管领域，尤其是一种用于不连续生产分子取向塑料管的设备及方法。

背景技术

聚合物成型过程中如果将聚合物分子在玻璃化温度与熔点之间的温度区域内，沿着一个方向拉伸，则其中的分子链将在很大程度上沿着拉伸方向作整齐排列，也就是分子在拉伸过程中出现了定向。由于定向以及因定向而使分子链间吸引力增加的结果,拉伸并经迅速冷却至室温后的制品在拉伸方向上拉伸强度、抗蠕变等性能就会有很大的提高。对薄膜来说，拉伸如果是在一个方向上进行的，则这种方法称为单项拉伸；如果是在横直两向上拉伸的，则成为双向拉伸。取向分子和保持是通过把温度降到玻璃化温度之下来实现。拉伸后的薄膜或其他制品，在重新加热时，将会沿着分子定向的方向(即原来拉伸的方向)发生较大的收缩。

分子取向塑料管技术主要是通过把塑料管加热至高弹态，通过压力或拉力使塑料管沿受力方向产生塑性变形，使其中的分子链由原来的收缩状态伸展成为横或竖向排列，迅速降低至玻璃化固定这种状态，从而使塑料管的强度、韧性、抗冲、抗疲劳都得到的显著提高，达到节约材料的目的。

目前国内生产分子取向塑料管主要为连续生产法，主要是通过牵引机使管材轴向移动拉伸，再通过芯棒使管材沿径向方向膨胀，得到双取向(定向)塑料管，这种设备主要是通过芯棒使管材膨胀，生产过程中需要很大的牵引力，控制牵引力的过程中限制了芯棒的尺寸，因此径向取向比例也较小，不宜得到较高的材料等级，目前该技术能生产最大的管材为DN630。目前，采用非连续、分批次生产方式的主要有西班牙的Molecor公司，其公开号为CN104162972A的中国发明专利公开了一种用于生产分子双定向塑料管的设备和方法，所述设备由模具构成，所述模具由中心体和连接在中心体的相对侧上的第一头部和第二头部形成，以及其具有刚性且穿孔的导向装置，所述导向装置轴向地位于模具内部的中心，其上纵向地耦接有毛坯管，该导向装置设置有用于使膨胀流体通过其中的孔口，膨胀流体在毛坯管和模具之间没有任何热交换的情况下引起毛坯管靠着模具的内壁的膨胀。该所采用的模具为整体结构，其结构能生产大管径的直线形管材，该设备径向取向较大，即能获得更高材料等级的塑料管材，但是在抽出毛胚管时需要克服管材外壁与模具内壁之间的摩擦力，且生产的管材不能完成一次性扩口，需要经过二次扩口加工成型后才可以进行套管安装。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有技术中分子取向塑料管生产过程中的在抽出毛胚管时需要克服管材外壁与模具内壁之间的摩擦力，且生产的管材不能完成一次性扩口，需要经过二次扩口加工成型后才可以进行套管安装的问题，提供了一种生产分子取向塑料管的设备。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种生产分子取向塑料管的设备，所述设备包括具有刚度的导向装置、模具、及位于导向装置两端的前端盖和后端盖，所述前端盖和后端盖上分别设有锁紧装置和用于流体介质通过的开孔，所述导向装置上设有适合于气体通过的均匀开孔，所述导向装置轴向地位于所述模具内部的中心，所属模具包括上模具和下模具，所述模具后部设有承接段，所述承接段内径大于模具前部内径，所述上模具和下模具上设有用于流体介质通过的均匀开孔。

优选的，毛坯管在所述模具中通过膨胀所得的分子取向塑料管一端具有承接口，承接口一端的内径稍微大于分子取向塑料管另一端的外径。

优选的，所述承接段内设有凹槽，使得所生产的分子取向塑料管一端内部可放置密封胶圈。

优选的，所述后端盖上的后端锁紧装置既可以满足把插入的毛胚管以较低的抱紧力固定在导向装置上，也可以满足以较高的抱紧力把插入的毛胚管锁紧在导向装置上。

优选的，所述前端盖上设有可插入毛胚管内部的中心凸起，所述中心凸起与前端锁紧装置适配锁紧毛胚管。

优选的，所述的中心凸起为圆锥形。

优选的，还包括真空装置和提供辅助介质的装置，所述上、下模具上的开孔可与真空装置或提供辅助介质的装置通过管道连接。

优选的，所述后端盖上设置有用于检测毛胚管是否达到指定位置的检测元件。

一种生产分子取向塑料管的方法，包括以下步骤：

A、安装：提供上述一种生产分子取向塑料管的设备，将毛坯管置于导向装置上，后端盖密封锁紧装置将毛胚管锁紧在导向装置上，然后将毛坯管加热至高弹态；

B、合模：将上模具和下模具合模，使固定有加热后的毛坯管的导向装置位于模具的中心位置，用前端盖密封锁紧装置将导向装置与模具固定；

C、膨胀成型：从模具后端开孔通入膨胀介质，同时在模具上的开孔抽真空抽去毛胚管与模具内部之间的气体，使毛胚管在高弹态下不产生热交换的情况下快速膨胀至模具的内腔上形成分子取向塑料管；

D、冷却定型：步骤(C)分子取向塑料管膨胀成型后切断膨胀介质，由模具后端开孔通入冷却介质，模具前端开孔排出介质，保持分子取向塑料管内部压强，防止冷却定型过程中分子取向塑料管向径向回缩，同时在模具外表面的开孔通入辅助介质，然后通过模具两端的锥面上的开孔排出；

E、取出分子取向塑料管：分子取向塑料管冷却定型以后，首先对设备泄压，然后松开前端密封锁紧装置，后端密封锁紧装置至较低的抱紧力状态，再依次取下前端盖、上下模具，将分子取向塑料管牵引拉出。

本发明的有益效果是：本发明的一种生产分子取向塑料管的设备的模具分为上模具和下模具，通过上下合模的进行生产分子取向塑料管，消除了分子取向塑料管外壁与模具内壁的摩擦，同时由于抽出时候塑料管刚冷却至玻璃化温度以下，这样也防止了摩擦影响塑料管外观；

本发明的模具采用结构为上下模结构且与设备可拆卸，根据所需塑料管形状的不同，不用更换设备，选择不同形状的上下模具，既可生产直线塑料管，也可生产具有一定弯度的塑料管，也可以生产具有承接口的塑料管，大大节约了生产成本，提高了经济效益。

附图说明

图1为本发明实施例一种生产分子取向塑料管的设备的纵向剖面图；

图2为本发明实施例生产一种分子取向塑料管时毛胚管引入时的剖面图；

图3为本发明实施例生产一种分子取向塑料管模具合模阶段剖面图；

图4为本发明实施例生产一种分子取向塑料管分子取向剖面图；

图5为本发明实施例生产一种分子取向塑料管取向成型剖面图；

图6为本发明实施例生产一种分子取向塑料管取向管引出时的剖面图；

图中标记为：1、前端盖；2、后端盖；3、上模具；3′、下模具；6、上模具外表面开孔；6′、下模具外表面开孔；7、上模具锥面开孔；7′、下模具锥面开孔；8、导向装置开孔；10、毛胚管；10′、取向塑料管；11、前端盖中心孔；12、后端盖中心孔；21、前端锁紧装置；22、后端锁紧装置；23、导向装置；31、承接段；50、膨胀介质；51、冷却介质；52辅助介质。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

实施例：

如图1、图2、图3、图4、图5和图6所示，一种生产分子取向塑料管的设备，所属设备包括具有刚度的导向装置23、模具、及位于导向装置23两端的前端盖1和后端盖2，所述前端盖1和后端盖2上分别设有锁紧装置(21、22)和用于流体介质通过的开孔，所述导向装置23上设有适合于气体通过的均匀开孔8，所述导向装置23轴向地位于所述模具内部的中心，所属模具为合模结构，包括上模具3和下模具3′，所述模具后部设有承接段31，所述承接段31内径大于模具前部内径，所述上模具3和下模具3′上设有用于流体介质通过的均匀开孔(6、6′)。

毛坯管10在所述模具中通过膨胀所得的分子取向塑料管一端具有承接口，承接口一端的内径稍微大于分子取向塑料管另一端的外径。所述承接段31内设有凹槽，使得所生产的分子取向塑料管一端内部可放置密封胶圈。所述后端盖2上的后端锁紧装置22既可以满足把插入的毛胚管以较低的抱紧力固定在导向装置23上，也可以满足以较高的抱紧力把插入的毛胚管10锁紧在导向装置23上。所述前端盖1上设有可插入毛胚管10内部的中心凸起，所述中心凸起与前端锁紧装置21适配锁紧毛胚管10。所述的中心凸起为圆锥形。还包括真空装置和提供辅助介质的装置，所述上、下模具上的开孔可与真空装置或提供辅助介质的装置通过管道连接。所述后端盖2上设置有用于检测毛胚管10是否达到指定位置的检测元件。

导向装置23上有可以通过膨胀介质50与冷却介质51的均匀开孔8，其上还有可以加热装置至一定温度的加热设备，该装置具有较强的刚度固定于后端盖2上；固定导向装置23的后端盖2，其中心处有通过膨胀气体和冷却气体进入的开孔12，其上连接固定有锁紧装置22，该装置可以满足把插入的毛胚管10以较低的抱紧力固定在导向装置23上，也可以满足以较高的抱紧力锁紧在导向装置23上。

前端盖1中心处设置有气体排出的开孔，端盖连接固定有前段密封锁紧装置，启动时将毛胚管10锁紧在前端盖1的中心凸起处，与上述结构相匹配的，还有提供膨胀介质的装置、提供冷却介质的装置。

采用本设备生产分子取向塑料管的步骤如下：

步骤1：如图2，由导向装置23外部引入常温的毛胚管10，处于后端盖2上的检测元件检测到毛胚管已经到达指定位置，后端密封锁紧装置22以较低的抱紧力锁紧毛胚管10，将装置置于烘箱中，同时启动导向装置23内加热设备加热毛胚管至需要的高弹态，本发明所述的毛胚管即未处理的空管，处理后的管称为定向管或取向塑料管。

步骤2：如图3，将装置快速置于模具的中心位置，使上下模具(3、3′)合模，同时使前端盖1与固定在上面的前端密封锁紧装置21卡入至毛胚管10，在模具与前端盖都到达优选的位置，启动前、后锁紧装置(21、22)以较高的抱紧力完全密封锁紧在设备内。

步骤3：如图4，从后端中心孔12内通入膨胀介质50，膨胀介质优选的一定温度、高压强的介质，防止介质与毛胚管直接产生热交换，同时在模具外部通过孔(6、6′、7、7′)抽真空抽去毛胚管与模具内部之间的气体，使毛胚管在高弹态下不产生热交换的情况下快速膨胀成型至模具的内腔上。

步骤4：如图5，切断膨胀介质50通入冷却介质51，冷却介质优选的常温、高压强的介质，并从前端中心孔11出排出多余的介质，保持取向塑料管10′内部的压强，使取向塑料管10′在冷却定型的时候防止径向的回缩。

同时在上下模具(3、3′)的外表面开孔(6、6′)处引入辅助介质，辅助介质优选的常温、低压强的介质，并通过模具锥面开孔(7、7′)排出，使形成的取向管10′与模具直接形成气流，加速取向塑料管10′冷却，形成的气体流也更易于打开模具。

步骤5：取向塑料管冷却定型以后，首先将装置进行泄压，然后完全松开前端密封锁紧装置21，后端密封锁紧装置22至较低的抱紧力状态，再依次移出前端盖1，上下模具(3、3′)，把装置移出模具中心，用牵引设备将取向管拉出，如图6所示。

重复上述过程，通过多个后端盖2及其上面的导向装置23与后端密封锁紧装置22，合理规划各工序时间，使每个阶段都处于优选的加工状态，高效率的生产高径向取向比高性能的取向塑料管。

Claims (9)

1.一种生产分子取向塑料管的设备，所述设备包括具有刚度的导向装置、模具、及位于导向装置两端的前端盖和后端盖，所述前端盖和后端盖上分别设有锁紧装置和用于流体介质通过的开孔，所述导向装置上设有适合于气体通过的均匀开孔，所述导向装置轴向地位于所述模具内部的中心，其特征在于：所属模具包括上模具和下模具，所述模具后部设有承接段，所述承接段内径大于模具前部内径，所述上模具和下模具上设有用于流体介质通过的均匀开孔。

2.根据权利要求1所述的一种生产分子取向塑料管的设备，其特征在于：毛坯管在所述模具中通过膨胀所得的分子取向塑料管一端具有承接口，承接口一端的内径稍微大于分子取向塑料管另一端的外径。

3.根据权利要求1或2所述的一种生产分子取向塑料管的设备，其特征在于：所述承接段内设有凹槽，使得所生产的分子取向塑料管一端内部可放置密封胶圈。

4.根据权利要求1所述的一种生产分子取向塑料管的设备，其特征在于：所述后端盖上的后端锁紧装置既可以满足把插入的毛胚管以较低的抱紧力固定在导向装置上，也可以满足以较高的抱紧力把插入的毛胚管锁紧在导向装置上。

5.根据权利要求1所述的一种生产分子取向塑料管的设备，其特征在于：所述前端盖上设有可插入毛胚管内部的中心凸起，所述中心凸起与前端锁紧装置适配锁紧毛胚管。

6.根据权利要求5所述的一种生产分子取向塑料管的设备，其特征在于：所述的中心凸起为圆锥形。

7.根据权利要求1所述的一种生产分子取向塑料管的设备，其特征在于：还包括真空装置和提供辅助介质的装置，所述上、下模具上的开孔可与真空装置或提供辅助介质的装置通过管道连接。

8.根据权利要求1所述的一种生产分子取向塑料管的设备，其特征在于：所述后端盖上设置有用于检测毛胚管是否达到指定位置的检测元件。

9.一种生产分子取向塑料管的方法，其特征在于：包括以下步骤：

A、安装：提供如权利要求1至8任意一项所述一种生产分子取向塑料管的设备，将毛坯管置于导向装置上，后端盖密封锁紧装置将毛胚管锁紧在导向装置上，然后将毛坯管加热至高弹态；

B、合模：将上模具和下模具合模，使固定有加热后的毛坯管的导向装置位于模具的中心位置，用前端盖密封锁紧装置将导向装置与模具固定；

C、膨胀成型：从模具后端开孔通入膨胀介质，同时在模具上的开孔抽真空抽去毛胚管与模具内部之间的气体，使毛胚管在高弹态下不产生热交换的情况下快速膨胀至模具的内腔上形成分子取向塑料管；

D、冷却定型：步骤(C)分子取向塑料管膨胀成型后切断膨胀介质，由模具后端开孔通入冷却介质，模具前端开孔排出介质，保持分子取向塑料管内部压强，防止冷却定型过程中分子取向塑料管向径向回缩，同时在模具外表面的开孔通入辅助介质，然后通过模具两端的锥面上的开孔排出；

E、取出分子取向塑料管：分子取向塑料管冷却定型以后，首先对设备泄压，然后松开前端密封锁紧装置，后端密封锁紧装置至较低的抱紧力状态，再依次取下前端盖、上下模具，将分子取向塑料管牵引拉出。