CN113276397A - 一种重塑法生产pvc-o管的工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种重塑法生产PVC‑O管的工艺，包括用于重塑法生产PVC‑O管的生产设备，所述生产设备具体包括设备机架、模具、液压系统、升降系统、水路系统、冷却系统和电器系统七部分，所述设备机架主要用于对模具、液压系统、升降系统、水路系统、冷却系统和电器系统的支撑，所述模具是制作重塑法PVC‑O管的核心部分，PVC重塑管外形的各种尺寸都由此决定，所述液压系统主要负责模具的开合模及给升降系统提供动力；所述升降系统主要负责模具的升降，所述水路系统和冷却系统是重塑管生产工艺中的关键环节，主要负责对PVC毛坯管的加热吹胀与冷却定形。
Description
技术领域
本发明涉及PVC塑料领域，特别是涉及一种重塑法生产PVC-O管的工艺。
背景技术
PVC原料通过挤出机的机头和口模以及喷淋系统等挤出PVC管材，然后再经过红外线加热系统对管材进行加热，使管材的温度达到玻璃化温度后再通过扩张模具对PVC管材进行轴向与径向拉伸，再通过冷却定形、切断，然后再对PVC管材需要制作承接口的一端进行加热完成扩口等工序，至此完成PVC-O的生产，此生产工艺也称为一步法，然而采用一步法工艺生产PVC管材存在以下问题：
1.设备的红外线加热系统很长，要保证每段的温度相同很难，极易受到外界温度的影响，生产不稳定，合格率低；
2.生产出来的PVC-O管因为是一步法，管材的承接口无法同步制作，还需要对管材的头部进行加热后才能制作承接口，效率低，能耗大；
3.因为是一步法，对管材的拉升率只能达到1.6，管材增加的强度不太高，材料等级只能达到400级；
4.一步法生产工艺把所有的生产工序都连接到了一起，造成设备臃肿庞大，占地面积很大，对厂房的要求很高，其中一个工序不正常就会造成整条流水线的停机，浪费很大。
为此，我们提出一种重塑法生产PVC-O管的工艺。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种重塑法生产PVC-O管的工艺，利用具有先进水平的生产设备，通过特殊的取向加工工艺，从轴向和径向双向拉伸，使管材中的高分子链规整排列，形成网状结构，从而获得高强度、高韧性、高抗冲、抗疲劳的一种新型管材。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种重塑法生产PVC-O管的工艺，包括用于重塑法生产PVC-O管的生产设备，所述生产设备具体包括设备机架、模具、液压系统、升降系统、水路系统、冷却系统和电器系统七部分。
作为本发明的一种优选技术方案，所述设备机架主要用于对模具、液压系统、升降系统、水路系统、冷却系统和电器系统的支撑。
作为本发明的一种优选技术方案，所述模具是制作重塑法PVC-O管的核心部分，PVC重塑管外形的各种尺寸都由此决定。
作为本发明的一种优选技术方案，所述液压系统主要负责模具的开合模及给升降系统提供动力；所述升降系统主要负责模具的升降。
作为本发明的一种优选技术方案，所述水路系统和冷却系统是重塑管生产工艺中的关键环节，主要负责对PVC毛坯管的加热吹胀与冷却定形。
本发明还提供一种重塑法生产PVC-O管的工艺的加工方法，具体包括以下步骤：
(1)上件：通过机械手抓取PVC毛坯管，并把其放入主模具内；
(2)主模具下降：当电器系统的传感器感应到PVC毛坯管到位后，控制液压系统工作，液压系统驱动升降系统工作，使主模具下降到合模位；
(3)合模:当主模具下降到合模位后，这时机头模具在液压系统的动力驱动作用下进行合模；
(4)进热水：当机头模具和主模具合模到位后，水路系统在电器系统的驱动控制下分别对模具内PVC毛坯管的内外壁通入91-100摄氏度的热水进行加热，当PVC毛坯管的温度达到玻璃化温度时，这时通过水路系统在PVC毛坯管的内部通入高压热水对PVC毛坯管进行吹胀，实现PVC毛坯管轴向和径向的双向拉伸，使PVC毛坯管外壁与模具的内腔紧密贴合；
(5)冷却：当PVC毛坯管外壁与模具的内腔完全贴合，冷却系统在电气系统的驱动控制下，开始对PVC毛坯管管材内部通入冷水。对管材进行冷却定形；
(6)分模：当PVC毛坯管完成冷却定形后，机头模具在液压系统提供的动力驱动下进行分模，同时液压系统驱动升降系统工作，使主模具上升到位；
(7)取件入库：当分模完成后，机械手从主模具中抓取加工完成的PVC管材并放到周转车内，工序结束。
与现有技术相比，本发明能达到的有益效果是：
1、重塑法PVC-O管设备通过一定温度的热水对模具内的PVC管加热，温度均匀，不受外界温度的影响，生产稳定，合格率高；
2、重塑法不需要二次对承接口制作，因为模具的内腔形状就有承接口的形状，生产效率高，能耗低；
3、重塑法对管材的拉升率能达到1.8，管材的强度得到很大的提升，材料等级可以达到450级；
4、重塑法PVC-O管设备不需要和挤出机连接在一起，它是单独摆放，生产中不会受到过多其它因素的影响，生产更稳定，摆放更加灵活，一台挤出机可以同时配多台重塑法PVC-O管设备；
5、重塑法生产的PVC-O管分子双轴取向而形成的网状结构，为管材带来明显增强的抗冲击性能；重塑法生产的PVC-O管的材料强度与PVC-U、PVC-M和PE管材相比更高，使用相同压力下的同口径管材的壁厚更薄，输水能力提高20～30％；重塑法生产的PVC-O管采用外定径成型工艺，使产品的内壁更加光滑，粗糙率更低；特殊的取向成型工艺，赋予重塑法生产的PVC-O管更高的刚度；特殊的取向结构避免了传统PVC、PE管材快速开裂和慢速裂纹增长的风险，使管材长期运行更安全，更可靠，免维护或少维护，使用寿命更长。
附图说明
图1为本发明的工艺流程示意图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明，但下述实施例仅仅为本发明的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其它实施例，都属于本发明的保护范围。下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
本发明提供一种重塑法生产PVC-O管的工艺，包括用于重塑法生产PVC-O管的生产设备，所述生产设备具体包括设备机架、模具、液压系统、升降系统、水路系统、冷却系统和电器系统七部分；
在本实施例中，优选的，所述设备机架主要用于对模具、液压系统、升降系统、水路系统、冷却系统和电器系统的支撑；
在本实施例中，优选的，所述模具是制作重塑法PVC-O管的核心部分，PVC重塑管外形的各种尺寸都由此决定；
在本实施例中，优选的，所述液压系统主要负责模具的开合模及给升降系统提供动力；所述升降系统主要负责模具的升降；
在本实施例中，所述水路系统和冷却系统是重塑管生产工艺中的关键环节，主要负责对PVC毛坯管的加热吹胀与冷却定形。
在本实施例中，本发明还提供一种重塑法生产PVC-O管的工艺的加工方法，具体包括以下步骤：
(1)上件：通过机械手抓取PVC毛坯管，并把其放入主模具内；
(2)主模具下降：当电器系统的传感器感应到PVC毛坯管到位后，控制液压系统工作，液压系统驱动升降系统工作，使主模具下降到合模位；
(3)合模:当主模具下降到合模位后，这时机头模具在液压系统的动力驱动作用下进行合模；
(4)进热水：当机头模具和主模具合模到位后，水路系统在电器系统的驱动控制下分别对模具内PVC毛坯管的内外壁通入91-100摄氏度的热水进行加热，当PVC毛坯管的温度达到玻璃化温度时，这时通过水路系统在PVC毛坯管的内部通入高压热水对PVC毛坯管进行吹胀，实现PVC毛坯管轴向和径向的双向拉伸，使PVC毛坯管外壁与模具的内腔紧密贴合；
(5)冷却：当PVC毛坯管外壁与模具的内腔完全贴合，冷却系统在电气系统的驱动控制下，开始对PVC毛坯管管材内部通入冷水。对管材进行冷却定形；
(6)分模：当PVC毛坯管完成冷却定形后，机头模具在液压系统提供的动力驱动下进行分模，同时液压系统驱动升降系统工作，使主模具上升到位；
(7)取件入库：当分模完成后，机械手从主模具中抓取加工完成的PVC管材并放到周转车内，工序结束。
本发明的有益效果：本发明采用的重塑法生产PVC-O管的工艺，是利用具有先进水平的生产设备，通过特殊的取向加工工艺，从轴向和径向双向拉伸，使管材中的高分子链规整排列，形成网状结构，从而获得高强度、高韧性、高抗冲、抗疲劳的一种新型管材，重塑法生产的PVC-O管强度达到传统管材的4倍，而良好的韧性使之可以经受野蛮冲击、锐物开口和寒冷施工，使得塑料管材的强度、韧性和延展性得到很好结合；管材内壁更加光滑，适合于应用在电力电缆套管和通信管领域，穿线阻力小，速度快，施工周期短；管材在-10℃环境下的耐外冲击性能仍然优于PVC管材在0℃时的性能，使管线在低温环境下的安装施工更加安全可靠；重塑法生产的PVC-O管管材应用领域极为广泛，包括农业节水灌溉、市政供排水系统、园林绿化、沙漠治理、水利工程、工业管道等，使用具有极大的优势；
重塑法生产的PVC-O管相对于传统的PVC-U、PVC-M、PE等基础原材料的管类制品而言质量更好，原材料的使用大幅降低，单位原材料实现的检尺长度增长了80％，客观上明显降低了综合成本；与传统PVC-U管、PE管的竞争优势比较，重塑法生产的PVC-O管管材为双向拉伸取向聚氯乙烯管材，取向后的管材性能有了明显改善和提高，主要体现在以下几方面：重塑法生产的PVC-O管材除具有传统PVC-U、PE管材质量轻，安装方便，不结垢，内壁光滑、水力性能好，耐各种酸碱盐的腐蚀，寿命长等优点外，由于其特殊的成型工艺，赋予产品独特的产品性能优势及经济优势。
实施例1：
重塑法生产的PVC-O管管道与PE管道，从价格、流量、施工、维修及其它方面进行比较：
(1)从成本上比较:Ф315重塑法生产的PVC-O管、PVC-U管与PE管相比，重塑法生产的PVC-O管材，壁厚6.2㎜；PVC－U管材，壁厚12.1㎜；PE管材，壁厚18.7㎜，PE管材每米重量比PVC-U管材重1公斤左右，比重塑法生产的PVC-O管管材重9公斤，这就意味着，采用同等直径同等压力的重塑法生产的PVC-O管管材，用户每米可节省9公斤原料成本价格，那么敷设一公里长的管道，用户即可节省9吨的原料成本价格，加上PE原料价格每吨比PVC原料价格还高出7000元左右，所以用户选用重塑法生产的PVC-O管管材，可节省很大的一笔材料费用。
(2)从流量上比较：重塑法生产的PVC-O管管道管壁薄，过水面积大，如果把这两种管道的流速同设为1米/S，选用315mm×1.0MPa的重塑法生产的PVC-O管管道与PE管道对比，重塑法生产的PVC-O管管道，其流量为258.9m3/h,6213.6m3/d，而PE管道其流量为217.9m3/h，5229.3m3/d，从上面的一组数字对比中可以看出，采用重塑法生产的PVC-O管管道与PE管道的流量相比较，每天可多输水约984m3，一年可为用户多输送近36万方的水，无疑节省下大量的电费。
(3)从施工上进行比较：PE管道的连接方式是热熔对接，施工需要施工现场必需具备220V以上的电源，需要配备8千瓦以上的发电机组，这在我国的许多地区目前也是不现实的，由于受施工条件及焊接工艺要求的制约，PE管道风雨雪天不能焊接，即使正常天气，按每天工作8小时计算，最多可焊接10－12根管材，施工进展缓慢；而安装重塑法生产的PVC-O管管材，工具简单方便，施工条件不受天气影响，刮风下雨也可安装，每天工作8小时，可安装50－70根管材，施工进度是PE管道的6-7倍。
(4)从其他方面比较：
在埋深回填方面：重塑法生产的PVC-O管管道的弹性模量是4000MPa,PE管道弹性模量是800MPa，在相同的埋深条件下，因重塑法生产的PVC-O管管道的弹性模量优于PE管道，所以比PE管道能够承受更高的外压荷载，不易因较大的外压荷载造成压屈失稳而变形。
管道的伸缩量方面：重塑法生产的PVC-O管管道的线膨胀系数0.07㎜/m℃,PE管道的线膨胀系数0.15-0.2㎜/m℃,由此可见，同等温度条件下，PE管道的伸缩量是重塑法生产的PVC-O管管道的两倍以上，这在夏季施工长距离管道不能及时回填的情况下，提前预留的阀门尺寸会因为管道的伸缩受到影响，阀门旁的伸缩节，有时也会由于长距离的管道夜间缩量较大造成损坏，而相对重塑法生产的PVC-O管管道而言，由于线膨胀系数较小，并采用柔性连接方式，每个接口都等于一个伸缩节，长距离管道出现较大的缩量时，可以由各个接口均匀分担，相对安全的多。
在管道的维修方面:重塑法生产的PVC-O管管道的弹性模量大，环刚度高，维修管件的种类和方法相对较多，比如：管道一旦出现破损，可以采用双法兰承插盘左右对接、可以采用哈夫接头维修、可以采用快速抢修接头抢修，根据需要还可以在管道上打孔增设三通等等，维修方便；而PE管道因为弹性模量小，环刚度低，哈夫节及快速抢修接头等管件，不宜在PE管道上使用，因为PE管道易发生蠕变，时间久后会发生漏水现象，只能在原管道上的两端焊接法兰盘然后对接，受施工条件及焊接工艺的限制，泥水中抢修极为不易，如果想在已经安装完毕的管道上增加一个开口，则更加困难。
通过上面的综合比较，重塑法生产的PVC-O管管道许多方面优于PE管道，由于其优异的韧性和抗冲击性能，使用更为安全，水力特性更好,是长距离输水工程的好选择。
实施例2：
重塑法生产的PVC-O管管与PVC-U管在实际应用中的比较：
(1)重塑法生产的PVC-O管管道与PVC-U管道除基本材料性质方面的优势外，在流量、施工、维修及其它方面具有同PE管相类似的优势，许多方面优势更加明显。
(2)在PVC-U管应用领域一直有两个方向的研究和探索，一个是目前已经相对比较成熟的改性方向，即通过在以PVC为基础原材料的基础上添加其他材料以提高材质的各方面性能或以更便宜的填充料替代PVC实现成本的降低；另一个方向就是目前国际上先进的“双轴取向聚氯乙烯”技术，通过改变分子链结构实现材质性能更加优良，通过薄壁实现原材料用量减少，降低成本的方向，这一方向就是重塑法生产的PVC-O管管材的生产加工，理论上检尺长度相等的PVC-U管与重塑法生产的PVC-O管管的原材料用量比为1:0.55，原材料的节约效果非常明显。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (6)
1.一种重塑法生产PVC-O管的工艺，其特征在于：包括用于重塑法生产PVC-O管的生产设备，所述生产设备具体包括设备机架、模具、液压系统、升降系统、水路系统、冷却系统和电器系统七部分。
2.根据权利要求1所述的一种重塑法生产PVC-O管的工艺的生产设备，其特征在于：所述设备机架主要用于对模具、液压系统、升降系统、水路系统、冷却系统和电器系统的支撑。
3.根据权利要求1所述的一种重塑法生产PVC-O管的工艺的生产设备，其特征在于：所述模具是制作重塑法PVC-O管的核心部分，PVC重塑管外形的各种尺寸都由此决定。
4.根据权利要求1所述的一种重塑法生产PVC-O管的工艺的生产设备，其特征在于：所述液压系统主要负责模具的开合模及给升降系统提供动力；所述升降系统主要负责模具的升降。
5.根据权利要求1所述的一种重塑法生产PVC-O管的工艺的生产设备，其特征在于：所述水路系统和冷却系统是重塑管生产工艺中的关键环节，主要负责对PVC毛坯管的加热吹胀与冷却定形。
6.根据权利要求1-5任一项所述的一种重塑法生产PVC-O管的工艺的加工方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
(1)上件：通过机械手抓取PVC毛坯管，并把其放入主模具内；
(2)主模具下降：当电器系统的传感器感应到PVC毛坯管到位后，控制液压系统工作，液压系统驱动升降系统工作，使主模具下降到合模位；
(3)合模:当主模具下降到合模位后，这时机头模具在液压系统的动力驱动作用下进行合模；
(4)进热水：当机头模具和主模具合模到位后，水路系统在电器系统的驱动控制下分别对模具内PVC毛坯管的内外壁通入91-100摄氏度的热水进行加热，当PVC毛坯管的温度达到玻璃化温度时，这时通过水路系统在PVC毛坯管的内部通入高压热水对PVC毛坯管进行吹胀，实现PVC毛坯管轴向和径向的双向拉伸，使PVC毛坯管外壁与模具的内腔紧密贴合；
(5)冷却：当PVC毛坯管外壁与模具的内腔完全贴合，冷却系统在电气系统的驱动控制下，开始对PVC毛坯管管材内部通入冷水。对管材进行冷却定形；
(6)分模：当PVC毛坯管完成冷却定形后，机头模具在液压系统提供的动力驱动下进行分模，同时液压系统驱动升降系统工作，使主模具上升到位；
(7)取件入库：当分模完成后，机械手从主模具中抓取加工完成的PVC管材并放到周转车内，工序结束。
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