CN112172071B - 一种聚甲醛棒材的直浸式冷却定型加工生产线及其加工方法 - Google Patents

一种聚甲醛棒材的直浸式冷却定型加工生产线及其加工方法 Download PDF

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Abstract

本申请涉及一种聚甲醛棒材的直浸式冷却定型加工生产线及其加工方法，包括：物料下料机、物料挤出机、冷却工位、牵引工位、切割工位；冷却工位，包括冷却定型套、位于所述冷却定型套后侧且供棒材直浸的冷却水箱；所述冷却定型套包括设置有与所述挤出机头同轴设置的出料孔的定型模具、设置在所述定型模具一侧的浸泡冷却室，所述浸泡冷却室一端与所述出料孔连通且另一端设置有供棒材顶出的出料密封孔，所述定型模具和所述浸泡冷却室均连接有冷却水管组。本申请通过对定型模具中的出料孔供水，先对挤出的棒体进行间接冷却定型，之后再以直浸式直接冷却，确保棒体在固化阶段始终处在较低的冷却水进行冷却，避免芯部由于温差产生缝隙问题的发生。

Description

一种聚甲醛棒材的直浸式冷却定型加工生产线及其加工方法
技术领域
本申请涉及塑料加工技术的领域，尤其是涉及一种聚甲醛棒材的直浸式冷却定型加工生产线及其加工方法。
背景技术
目前挤出成型又称挤压模塑或挤塑成型，主要是指借助螺杆或柱塞的挤压作用，使受热熔化的高分子材料在压力的推动下，强行通过机头模具而成型为具有恒定截面连续型材的一种成型方法。挤压成型过程主要包括加料、熔融塑化、挤压成型、定型和冷却等过程。一般包括塑料挤出主机、以及由机头、定型装置、冷却装置、牵引装置、卷取装置、切割装置等装置组成的辅机。
目前一些高结晶性的工程塑料，例如聚甲醛（POM）其结晶温度区间非常窄且结晶速度快，故其在挤出成型棒材时较为困难，原因是这类聚合物在冷却和固化时体积突然缩小，棒材中心容易出现收缩孔隙。解决之道是提高机头背压和设置冷却水箱，POM棒材在经过冷却水箱时表层结皮固化的厚度增加，较高的机头背压连续不断的补充POM熔体到棒材芯部。
针对上述中的相关技术，发明人认为这种方法在成型大直径（例如以Φ150这个规格为例）的POM棒材时，由于直径太厚，当棒材外部完成冷却后，外部的水冷效果对芯部影响减少，导致依旧依旧会产生“白芯”，即极小的孔隙，这为后期使用留下了隐患。
发明内容
为了提高棒体在成型时的冷却效果，本申请提供一种聚甲醛棒材的直浸式冷却定型加工生产线及其加工方法。
本申请提供的一种聚甲醛棒材的直浸式冷却定型加工生产线及其加工方法采用如下的技术方案：
一种聚甲醛棒材的直浸式冷却定型加工生产线，依次包括：
物料下料机，用于将原材料搅拌暂存；
物料挤出机，所述物料挤出机一端连接在物料下料机的下方，另一端设置有挤出机头；
冷却工位，包括冷却定型套、位于所述冷却定型套后侧且供棒材直浸的冷却水箱；
牵引工位，设置在所述冷却水箱后侧且预设有插接于所述冷却定型套内的引棒；
切割工位；
所述冷却定型套包括设置有与所述挤出机头同轴设置的出料孔的定型模具、设置在所述定型模具一侧的浸泡冷却室，所述浸泡冷却室一端与所述出料孔连通且另一端设置有供棒材顶出的出料密封孔，所述定型模具和所述浸泡冷却室均连接有冷却水管组。
通过采用上述技术方案，原材料经过挤出机头挤出，而后进入到冷却定型套内进行定型冷却。此时，塑料熔体产生冷却收缩，棒材直径略微缩小，棒体与定型模具内壁分离后产生间隙，冷却效果急剧下降。
此时，浸泡冷却室内的冷却水直接进入到间隙内，棒材直接被冷却水浸泡，冷却效率大大提高，避免“白芯”的产生。
另一方面引棒的设置能够确保挤出机头在挤料开始时具有足够的压力，确保棒体能够在出料孔内稳定成型，避免棒体结构的异变。最后棒体随着引棒从冷水箱体的出料密封孔处挤出，再通过冷却水箱进行棒体的整体冷却，最后通过牵引工位进入到切割工位完成成品的产生。
优选的，所述定型模具一端通过焊接和所述挤出机头密封连接，且另一端外壁与所述浸泡冷却室一体设置。
通过采用上述技术方案，定型模具一端通过焊接实现与挤出机头密封连接，避免物料从两者连接处泄露，另一方面定型模具与浸泡冷却室一体设置，从而有利于避免浸泡冷却室中的冷却水从定型模具和浸泡冷却室之间泄漏。
优选的，所述定型模具内设置有带有出料孔的环形管、焊接在环形管与定型模具内壁的格挡板，所述定型模具通过格挡板和环形管形成与浸泡冷却室相互隔离的冷却腔室。
通过采用上述技术方案，通过对冷却定型套内部进行加工，通过环形管和格挡板的设置，使得定型模具内形成一个单独存在的冷却腔室，确保定型模具能够对熔体进行定型的同时，并间接进行冷却。
优选的，所述浸泡冷却室包括有通过格挡板与出料孔连通的出水孔、设置在所述出料密封孔上的充气密封圈。
通过采用上述技术方案，浸泡冷却室一端的格挡板上设置的出水孔实现与出料孔连通，实现当棒体冷却收缩后，冷却水能够通过出水孔进入到定型模具内对棒体直接进行冷却。同时浸泡冷却室两端设置的充气密封圈能够始终紧紧贴合住引棒和棒体，避免冷却水渗漏。
优选的，所述充气密封圈包括固定在所述浸泡冷却室上且内圈开口的定位套环、设置在所述定位套环内侧且充气时朝向中部挤压的充气圈，所述充气圈连接有空气泵。
通过采用上述技术方案，充气圈嵌设在内圈开口的定位套环内，当需要对出料密封孔进行密封时，只需打开空气泵，充气圈呈膨胀状态时，内圈向内膨胀，因而能够始终贴合在棒体外壁，一方面实现密封，另一方面能够将棒体外壁的冷却水擦干，避免棒体在移送过程中冷却水滴落地面。
优选的，所述冷却水管组包括两组分别设置在定型模具和浸泡冷却室上的进水管和出水管。
通过采用上述技术方案，冷却水管组中的进水管和出水管分别对定型模具和浸泡冷却室进行供水以及排水，确保定型模具和浸泡冷却室内的冷却水始终能够保持较低的水温。
优选的，所述引棒一端插接于所述出料孔内且另一端定位在所述牵引工位上，所述牵引工位上设置有上下两层的牵引皮带组，所述引棒插接在所述牵引皮带组之间。
通过采用上述技术方案，牵引皮带组能够将插入到定型模具中出料孔内的引棒缓慢拔除，以及将棒体缓慢牵引，进而能够确保挤出机头在挤料时具有较大的压力，确保熔体的充分融合。
第二方面，本申请提供一种加工方法，包括以下步骤：
S1：将原材料投入到物料下料机中，原材料进入到物料挤出机内，通过挤出机头成型；
S2：在挤出机头挤出之前，通过牵引工位将引料板插入到出料孔内，出料密封孔对引棒进行抱紧密封，而后打开冷却水管组对定型模具和浸泡冷却室进行供水；
S3：开启物料挤出机，原材料熔体挤出的同时，引棒同速牵引后退，原材料容易在定型模具的冷却下，原材料熔体表层固化形成塑料棒体；
S4：塑料棒体冷却收缩后与定型模具内壁分离形成间隙，浸泡冷却室内的冷却水通过冷却水管组的压力进入到间隙内，冷却水与塑料棒体直接接触，将塑料棒体由原来的间接冷却变为直浸式冷却；
S5：塑料棒体从浸泡冷却室内顶出后进入到冷却水箱内进行二次冷却，最后通过牵引装置进入到切割工位内形成成品棒体。
通过采用上述技术方案，在生产大直径棒材时，能够避免棒材因为冷却温度不够而导致“白芯”的产生。
优选的，S5中，最初通过引棒引出的成品棒体进行废弃。
通过采用上述技术方案，与引料板接触的一段成品棒体在产品质量具有不稳定性，因而直接进行废弃不在使用。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
1.先通过对定型模具中进行供水，实现对挤出的棒体进行间接冷却定型，之后将棒材于浸泡冷却室进行直浸式强制冷却，这样大大提高了冷却效率，避免棒材芯部出现微孔和白芯现象；
2.通过牵引工位和引棒的共同作用，能够使挤出机头在挤料时具有较大的压力，进而确保熔体在挤出头处能够有效成型。
附图说明
图1是加工生产线的整体结构示意图。
图2是冷却定型套与冷却工位的结构示意图。
图3是图2所示的A部放大示意图。
附图标记说明：1、物料下料机；2、物料挤出机；3、挤出机头；4、冷却工位；5、冷却定型套；6、冷却水箱；7、牵引工位；8、引棒；9、切割工位；10、定型模具；10-1、环形管；10-2、格挡板；10-3、冷却腔室；11、出料孔；12、浸泡冷却室；13、出料密封孔；14、冷却水管组；15、出水孔；17、定位套环；18、充气圈；19、空气泵；20、进水管；21、出水管；22、牵引皮带组。
具体实施方式
以下结合附图1-3对本申请作进一步详细说明。
本申请实施例一公开一种聚甲醛棒材的直浸式冷却定型加工生产线。参照图1，一种聚甲醛棒材的直浸式冷却定型加工生产线，依次包括物料下料机1、物料挤出机2、冷却工位4、牵引工位7和切割工位9。原材料先投入到物料下料机1后，搅拌后的原材料通过物料挤出机2的挤出机头3挤出形成塑料棒体。在挤出的第一时间，塑料棒体通过冷却工位4中的冷却定型套5进行固化冷却，以及冷却水箱6进行整体冷却，最后通过切割工位9后切割成所需长度的成品，牵引工位7设置在切割工位9以及冷却水箱6之间，提供棒体移送的动力。
参照图1和图2，物料下料机1设置在物料挤出机2的进料端，同时物料挤出机2的出料端设置有挤出机头3，在该挤出机头3前端固定有冷却定型套5，进行对挤出的熔体进行固化冷却。冷却定型套5包括与挤出机头3焊接密封固定的定型模具10、以及连接在定型模具10后端的浸泡冷却室12。
参照图2，其中定型模具10的中部设置有一个环形管10-1，环形管10-1内贯通设置有一个出料孔11，出料孔11与挤出机头3的挤出口同轴设置。环形管一端还焊接有一块格挡板10-2，格挡板10-2与定型模具10内壁焊接，进而在定型模具10内部设置有中空的冷却腔室10-3，用于填充冷却水。定型模具10下端还是设置有支撑于地面的支撑架。
浸泡冷却室12设置在定型模具10的另一端，浸泡冷却室12的外壁与定型模具10的外壁一体设置。浸泡冷却室12的制作：将现有技术中的冷却定型套5内部设置的环形管10-1通过切割设备将部分环形管10-1进行切割去除，而后在余留的环形管10-1端面上焊接一块上述的格挡板10-2，格挡板10-2将现有技术中的冷却定型套5分割成定型模具10和浸泡冷却室12。
回到图2和图3，浸泡冷却室12中部形成一个中空腔室用于存放冷却水，靠近定型模具10的一端设置有与出料孔11连通的出水孔15，同时格挡板10-2上也设置有出水孔15，定型模具10远离的一端设置有出料密封孔13。出料密封孔13上设置有充气密封圈，该充气密封圈包括焊接在浸泡冷却室12外壁上的定位套环17，避免两者之间发生漏水现象的发生，同时定位套环17内圈呈开口设置，使得该定位套环17内部可以填充一个充气圈18，当充气圈18被连接的空气泵19持续充气时，充气圈18发生膨胀，使得充气圈18内圈向中部挤压，减小中部的通孔面积。
参照图2，定型模具10和浸泡冷却室12连接有同一组的冷却水管组14，该冷却水管组14包括两组分别连接在定型模具10和浸泡冷却室12的进水管20、出水管21，通过供水压力泵实现对进水管供水，进而实现对定型模具10中的冷却腔室10-3和浸泡冷却室12内部的中空腔室进行供水，通过循环供水，可以确保冷却水的水温可以始终保持在10℃以下。
参照图1和图2，牵引工位7设置有一组呈上下分布的牵引皮带组22，通过牵引皮带组22上的牵引皮带将棒材进行牵引。牵引工位7上还预设有一根与出料孔11相匹配的引棒8，在生产线开始运行前，将引棒8插入到出料孔11，当挤出机头3挤出熔体时，该引棒8能够提供一定的压力，确保熔体在出料孔11内固化冷却时具有较为良好的尺寸精准度。该引棒8在生产线的运行时，同样会被牵引工位7进行牵引拉出，最后让棒体自然成型。
本申请实施例二公开一种挤出POM棒材的加工方法，采用实施例一所述的加工生产线。包括以下步骤：
S1：将原材料投入到物料下料机1中，原材料进入到物料挤出机2内，通过挤出机头3成型；
S2：在挤出机头3挤出之前，通过牵引工位7将引料板插入到出料孔11内，出料密封孔13对引棒8进行抱紧密封，而后打开冷却水管组14对定型模具10和浸泡冷却室12进行供水，冷却水的水温需要保持在10℃以下；
S3：开启物料挤出机2，原材料熔体挤出的同时，引棒8同速牵引后退，原材料容易在定型模具10的冷却下，原材料熔体表层固化形成塑料棒体；
S4：塑料棒体冷却收缩后与定型模具10内壁分离形成间隙，浸泡冷却室12内的冷却水通过冷却水管组14的压力进入到纤细内，冷却水与塑料棒体直接接触，将塑料棒体由原来的间接冷却变为直浸式冷却；
S5：塑料棒体从浸泡冷却室12内顶出后进入到冷却水箱6内进行二次冷却，最后通过牵引装置进入到切割工位9内形成成品棒体，最初通过引棒8引出的成品棒体进行废弃，废弃后在根据所需长度进行棒体的切割。
以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种聚甲醛棒材的直浸式冷却定型加工生产线，其特征在于，依次包括：
物料下料机(1)，用于暂存搅拌后的原材料；
物料挤出机(2)，所述物料挤出机(2)一端连接在物料下料机(1)的下方，另一端设置有挤出机头(3)；
冷却工位(4)，包括冷却定型套(5)、位于所述冷却定型套(5)后侧且供棒材直浸的冷却水箱(6)；
牵引工位(7)，设置在所述冷却水箱(6)后侧且预设有插接于所述冷却定型套(5)内的引棒(8)；
切割工位(9)；
所述冷却定型套(5)包括设置有与所述挤出机头(3)同轴设置的出料孔(11)的定型模具(10)、设置在所述定型模具(10)一侧的浸泡冷却室(12)，所述浸泡冷却室(12)一端与所述出料孔(11)连通且另一端设置有供棒材顶出的出料密封孔(13)，所述定型模具(10)和所述浸泡冷却室(12)均连接有冷却水管组(14)；
所述定型模具(10)一端通过焊接和所述挤出机头(3)密封连接，而另一端外壁与所述浸泡冷却室(12)一体设置；
所述定型模具(10)内设置有带有出料孔(11)的环形管(10-1)、焊接在环形管(10-1)与定型模具(10)内壁的格挡板(10-2)，所述定型模具(10)通过格挡板(10-2)和环形管(10-1)形成与浸泡冷却室(12)相互隔离的冷却腔室(10-3)；
所述浸泡冷却室(12)包括有通过格挡板(10-2)与出料孔(11)连通的出水孔(15)、设置在所述出料密封孔(13)上的充气密封圈；
所述充气密封圈包括固定在所述浸泡冷却室(12)上且内圈开口的定位套环(17)、设置在所述定位套环(17)内侧且充气时朝向中部挤压的充气圈(18)，所述充气圈(18)连接有空气泵(19)。
2.根据权利要求1所述的一种聚甲醛棒材的直浸式冷却定型加工生产线，其特征在于：所述冷却水管组(14)包括两组分别设置在定型模具(10)和浸泡冷却室(12)上的进水管(20)和出水管(21)。
3.根据权利要求1所述的一种聚甲醛棒材的直浸式冷却定型加工生产线，其特征在于：所述引棒(8)一端插接于所述出料孔(11)内，而另一端定位在所述牵引工位(7)上，所述牵引工位(7)上设置有上下两层的牵引皮带组(22)，所述引棒(8)插接在所述牵引皮带组(22)之间。
4.一种使用上述权利要求1-3任一项所述的加工生产线的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：将原材料投入到物料下料机(1)中，原材料进入到物料挤出机(2)内，通过挤出机头(3)成型；
S2：在挤出机头(3)挤出之前，通过牵引工位(7)将引料板插入到出料孔(11)内，出料密封孔(13)对引棒(8)进行抱紧密封，而后打开冷却水管组(14)对定型模具(10)和浸泡冷却室(12)进行供水；
S3：开启物料挤出机(2)，原材料熔体挤出的同时，引棒(8)同速牵引后退，原材料容易在定型模具(10)的冷却下，原材料熔体表层固化形成塑料棒体；
S4：塑料棒体冷却收缩后与定型模具(10)内壁分离形成间隙，浸泡冷却室(12)内的冷却水通过冷却水管组(14)的压力进入到间隙内，冷却水与塑料棒体直接接触，将塑料棒体由原来的间接冷却变为直浸式冷却；
S5：塑料棒体从浸泡冷却室(12)内顶出后进入到冷却水箱(6)内进行二次冷却，最后通过牵引装置进入到切割工位(9)内形成成品棒体。
5.根据权利要求4所述的加工方法，其特征在于：S5中，最初通过引棒(8)引出的成品棒体进行废弃。
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