CN113829635B - 一种成型加工系统及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种成型加工系统及其应用，所述系统包括设置在挤出模头下游的预处理模块和定型模块，所述预处理模块对由挤出模头挤出的熔体坯进行包含以下处理中的至少一种：保温拉伸、保温结晶。与现有技术相比，本系统在定型之前，先通过预处理模块对熔体坯进行保温拉伸或/和保温结晶，以改善最终成品的耐热性和力学性能。

Description

一种成型加工系统及其应用

技术领域

本发明属于材料成型加工技术领域，具体涉及一种成型加工系统及其应用。

背景技术

随着石油化工的发展，大量的塑料制品已被广泛应用于人们生产和生活的各个方面，例如，可被用于食品包装行业(可被制成诸如一次性餐盒、一次性筷子、一次性吸管、保鲜膜和包装袋等制品)。然而，像聚乙烯、聚丙烯等传统的塑料制品经使用废弃后难以被降解，这不仅给环境治理带来了巨大的负担，也对环境造成了严重的“白色污染”。目前，针对废弃的传统塑料制品的处置方式，通常是经收集后，采用掩埋或者焚烧的方式进行处理，但掩埋依然会污染土壤，甚至会污染地下水资源，这对自然环境和生态会构成巨大的潜在危害，而焚烧则会产生大量的有害烟尘和有毒气体，会严重污染自然环境。为此，现阶段针对诸如食品包装行业，采用可降解塑料制品以逐步代替传统塑料制品，已成为必然的发展趋势。

目前，针对可降解材料(例如，聚乙醇酸(英文简称PGA)、聚乳酸(英文简称PLA)和聚丁二酸丁二醇(英文简称PBS)等)的技术开发，除了材料改性之外，关于材料的成型加工工艺的改造也越来越受到科研工作者的重视。通过对材料的成型加工工艺的改造，有利于提高最终成型产品的某些性能(例如，力学性能和耐热性能等)，以满足不同工况需求，扩大成型产品的应用范围。例如，采用PGA及其改性料来制备一次性吸管，常规工艺是将模头挤出的管坯先进行水冷(通常水温设定为约5-40℃)，再做吹风干燥和切割等工艺后，即可制成吸管产品。在此过程中，PGA从模头挤出的管坯直接进行水冷时，管坯材料会迅速凝固，以致管坯材料无法实现充分结晶，使得最终制成的吸管产品的耐热性较差，当保存环境温度超过约40℃时，由于PGA的玻璃化转变温度只有大概40℃，结晶不充分的情况下耐热性很差，吸管很容易出现软化和变形的现象，这种常规工艺制成的PGA吸管很难获得实际应用的机会。由此可见，基于现有的成型加工工艺所制成的PGA制品(例如，一次性吸管)，其应用范围受限较大，不利于绿色环保型PGA材料的推广使用。因此，需要对现有的成型加工工艺进行改进，以改善最终成型产品的品质，例如，可对现有的用于制造吸管的成型加工设备进行改造，以制备出具有良好耐热性的基于PGA材料的一次性吸管。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题而提供一种成型加工系统及其应用。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种成型加工系统，包括设置在挤出模头下游的预处理模块和定型模块，所述预处理模块对由挤出模头挤出的熔体坯进行包含以下处理中的至少一种：保温拉伸、保温结晶。

作为一种实施方式，所述预处理模块包括保温拉伸装置，以对由挤出模头挤出的熔体坯进行保温拉伸处理。

作为一种实施方式，所述预处理模块包括依次设置在挤出模头下游的保温拉伸装置、保温结晶装置，以对由挤出模头挤出的熔体坯依次进行保温拉伸、保温结晶处理。

作为一种实施方式，所述预处理模块包括保温结晶装置，以对由挤出模头挤出的熔体坯进行保温结晶处理。

作为一种优选的实施方式，所述保温拉伸装置包括用于盛装液相换热介质的槽体、沿所述槽体的长度方向设置在所述槽体内腔中的溢流支撑机构以及为所述溢流支撑机构供给液相换热介质的外部循环机构。

作为一种优选的实施方式，所述保温拉伸装置的槽体内腔下部设置支撑隔板，支撑隔板与槽体底板平行设置，这样在支撑隔板和槽体底板之间能够形成可供液相换热介质流动的腔体，且溢流支撑机构可以被方便地固定在支撑隔板上。

作为一种优选的实施方式，所述溢流支撑机构包括沿槽体的长度方向间隔开地布设在槽体内腔中的至少2个中空支撑杆，所述中空支撑杆的内部沿着杆体的长度方向设有贯穿杆体的中空腔，该中空腔与所述槽体的内腔相连通，

所述中空支撑杆的顶部设有向杆体凹陷且与所述中空腔相连通的溢流豁口；

或者，所述中空支撑杆的顶部设有相对于杆体向外突出且与所述中空腔相连通的支撑头，该支撑头的顶面设有溢流孔。

在工作状态下，溢流支撑机构的溢流豁口或溢流孔流出液相换热介质，形成稳定液面，对熔体坯产生漂浮支撑作用；同时，槽体中通入液相换热介质，该液相换热介质可对槽体内腔中的空气加热，使得空气的温度接近液相换热介质的温度。

作为一种优选的实施方式，所述溢流豁口为具有弧形边缘的溢流豁口，将溢流豁口优选地设计成具有弧形边缘，目的在于高出液面的边缘可对与液面相接触的熔体坯区段起到限位作用，防止熔体坯偏离正常的行进轨迹。

作为一种优选的实施方式，所述支撑头的内部设有缓冲腔，所述支撑头的顶面和底面均分别设有与所述缓冲腔相连通的溢流孔，所述缓冲腔通过设置在支撑头底面上的溢流孔与所述中空腔相连通，且所述支撑头朝向所述挤出模头的横截面的上边缘为弧形边缘。

作为一种优选的实施方式，所述中空支撑杆顶部两侧的槽体内壁上可设置红外线加热器，在工作状态下，所述红外线加热器可对经过中空支撑杆顶部的熔体坯区段进行辐射加热。

作为一种优选的实施方式，所述保温结晶装置包括用于盛装液相换热介质的槽体、沿所述槽体的长度方向设置在所述槽体内腔中的限位导引机构、以及为所述槽体供给液相换热介质的外部循环机构；

所述限位导引机构包括沿所述槽体的长度方向间隔开地布设在槽体内腔中的至少2个可旋转的导向轮。

作为一种优选的实施方式，每个导向轮可通过连接杆与槽体的内腔侧壁固定连接，以使得导向轮悬设在槽体的内腔中。

作为一种实施方式，所述定型模块包括冷却定型装置，其结构与所述保温结晶装置基本相同。在实际加工应用中，所述冷却定型装置的槽体长度通常小于保温结晶装置的槽体长度。

作为一种实施方式，所述外部循环机构包括与所述槽体内腔相连通的循环管线、设置在循环管线上的液相换热介质储存罐、换热器、以及循环泵，所述换热器用于将液相换热介质加热至设定的温度。

在具体实施时，还可以在定型模块下游依次设置牵引机构、干燥机构和切割机构，其中，牵引机构可采用常规的上下对称设置的皮带传送机，干燥机构可采用常规的吹风干燥机，切割机构可采用常规的旋转刀切割机。

在应用方面，所述系统可用于制备管材、棒材或线材等类似型材，通过预处理模块对由挤出模头挤出的熔体坯进行保温拉伸或/和保温结晶，能够改善最终成型产品的品质，制备出具有良好耐热性的产品。

作为一种优选的实施方式，所述系统用于制备基于PGA的吸管；

在制备过程中，由挤出模头挤出的熔体坯先通过预处理模块，于60-100℃下进行包含以下处理中的至少一种：保温拉伸、保温结晶，再通过定型模块，于5-30℃下进行冷却定型处理。

在上述制备过程中，熔体坯的行进速率可控制为约0.5-3m/s，熔体坯通过预处理模块的时间可控制为约3-10s，通过定型模块的时间可控制为约1-2s。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1)本系统可在挤出模头和冷却定型装置之间设置保温结晶装置，可对由挤出模头挤出的熔体坯进行较小温差(相比于挤出模头刚挤出时的熔体坯温度而言)条件下的保温结晶，在此过程中，熔体坯在温度较高的液相换热介质中进行相对慢的冷却，受牵引作用，其自身可发生良好的取向结晶，有利于提高最终成品的耐热性；

2)本系统可在挤出模头和冷却定型装置之间设置保温拉伸装置，由于保温拉伸装置中溢流支撑机构的结构设计，可对进入其中的熔体坯实现多点漂浮支撑，相邻两溢流支撑机构之间的熔体坯区段在受热空气的保温作用下(即尽量减缓由挤出模头挤出的熔体坯的温度下降速度)，在纵向方向上可进行充分地牵引拉伸，有利于实现熔体坯内部材料分子链的取向结晶，有利于提高最终成品的耐热性；

3)本系统可在挤出模头和保温结晶装置之间设置保温拉伸装置，通过保温拉伸装置可对熔体坯进行保温取向拉伸，另外，溢流支撑机构中的中空支撑杆顶部的液面除了对经过其中的熔体坯起到漂浮支撑作用，还可有效防止相邻两中空支撑杆之间的熔体坯区段发生下坠变形的现象，从而保证熔体坯能够连续稳定地进行保温拉伸结晶，可显著改善最终成品的耐热性和力学性能；

4)本系统可直接用于对现有加工设备的改造，经济实用性好，不仅适用于吸管制品的制备，还适用于诸如管材、棒材或线材等其它类似型材制品的制备，生产效率高，以制备吸管为例，利用本系统生产的吸管制品可以通过更薄的厚度获得所期望的品质，这有利于大大降低吸管制品的生产成本，且制得的吸管兼顾良好的耐热性和力学性能，可有效延长吸管制品在相对高温高湿度环境下的货架期，使用安全性得到提高，具有很好的经济效益。

附图说明

图1为实施例1的结构示意图；

图2、3为实施例1中限位导引机构在工作时的结构示意图；

图4为实施例2的结构示意图；

图5、6为实施例2中溢流支撑机构一种形式的结构示意图；

图7、8为实施例2中溢流支撑机构另一种形式的结构示意图

图9为实施例3的结构示意图；

图中：a-保温结晶装置；b-冷却定型装置；c-保温拉伸装置；d-牵引机构；e-切割机构；

1-挤出模头；2-熔体坯；3-槽体；4-导向轮；5-连接杆；61-槽体底板；62-支撑隔板；7-液相换热介质；8-槽体盖；9-循环管线；10-储存罐；11-循环泵；12-换热器；13-中空支撑杆；14-溢流豁口；15-弧形边缘；16-溢流孔；17-支撑头；18-缓冲腔。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例1

如图1，一种成型加工系统，包括依次设置在挤出模头1下游的保温结晶装置a以及冷却定型装置b。

具体地，保温结晶装置a包括用于盛装液相换热介质7的槽体3、沿槽体3的长度方向设置在槽体3内腔中的限位导引机构、以及为槽体3供给液相换热介质7的外部循环机构。

如图2、3，限位导引机构包括沿槽体3的长度方向间隔开地布设在槽体3内腔中的至少2个可旋转的导向轮4，每个导向轮4可通过连接杆5与槽体3的内腔侧壁固定连接，以使得导向轮4悬设在槽体3的内腔中。

在槽体底板61远离挤出模头1的一端设有介质进口，槽体3的靠近挤出摸头的侧壁上设有介质出口，外部循环机构包括连接介质进口和介质出口的循环管线9、设置在循环管线9上的液相换热介质储存罐10、换热器12、以及循环泵11，换热器12用于将液相换热介质7加热至设定的温度。

在此需要说明的是，为了给液相换热介质7进行加热，除了采用换热器的加热方式，还可采用诸如在液相换热介质储存罐中设置加热元件(例如，电加热棒)、或在槽体底板61上设置加热元件(例如，电加热棒、电加热盘管等)等加热方式，以将液相换热介质7加热至适宜的温度。

作为一种实施方案，冷却定型装置b包括用于盛装液相换热介质7的槽体3、沿槽体3的长度方向设置在槽体3内腔中的限位导引机构、以及为槽体3供给液相换热介质7的外部循环机构，限位导引机构及外部循环机构结构的设置与保温结晶装置a相同。

作为一种实施方案，液相换热介质7可选自自来水、去离子水或纯净水等。

作为一种实施方案，槽体3的顶部均设有可翻转的槽体盖8，在工作状态下，可用于将槽体3封盖住，以实现对槽体3密封。

本系统还包括依次设置在冷却定型装置b下游的牵引机构d、干燥机构(图中未示出)和切割机构e，其中，牵引机构d可采用常规的上下对称设置的皮带传送机，干燥机构可采用常规的吹风干燥机，切割机构e可采用常规的旋转刀切割机。

以制备基于PGA的吸管为例，本系统的具体工作原理为：在正常生产状态下，由挤出模头1挤出的PGA熔体坯2向前进给至保温结晶装置a，PGA熔体坯2进入盛装有温度为约60-100℃的液相换热介质7(例如，自来水)的槽体3中，PGA熔体坯2浸没在液相换热介质7中，槽体3中的液相换热介质7的流动方向与PGA熔体坯2的进给方向相反，PGA熔体坯2在温度较高的液相换热介质7中进行相对慢的冷却，在此过程中，PGA熔体坯2自身可发生一定程度的结晶，PGA熔体坯2在限位导引机构中导向轮4的限位、导引作用下，继续向前进给，由保温结晶装置a导出，并向前进给至冷却定型装置b，PGA熔体坯2进入盛装有温度为约5-30℃的液相换热介质7(例如，自来水)的槽体3中，PGA熔体坯2浸没在液相换热介质7中，槽体3中的液相换热介质7的流动方向与PGA熔体坯2的进给方向相反，PGA熔体坯2在液相换热介质7中进行快速冷却、定型，并在限位导引机构中导向轮4的限位、导引作用下，继续向前进给，由冷却定型装置导出，后经干燥、切割，即可制得成品。

在上述过程中，保温结晶装置a和冷却定型装置b中的槽体3中的液相换热介质7可选择较小的流速，以不扰动PGA熔体坯2正常向前行进为准。

实施例2

如图4，一种成型加工系统，包括依次设置在挤出模头1下游的保温拉伸装置c以及冷却定型装置b(本方案中，冷却定型装置b的结构特点参见实施例1)。

作为一种实施方案，保温拉伸装置c包括槽体3、沿槽体3的长度方向设置在槽体3内腔中的溢流支撑机构以及为溢流支撑机构供给液相换热介质7的外部循环机构。

作为一种实施方案，槽体3内腔的下部设有支撑隔板62，该支撑隔板62可开设有镂空槽，镂空槽将支撑隔板62的上方空间与支撑隔板62的下方空间相连通，溢流支撑机构固定在支撑隔板62上，进一步地，镂空槽可设置多个，均匀分布在支撑隔板62上。

在工作状态下，槽体3中支撑隔板62下方空间通入液相换热介质7，该液相换热介质7可对槽体3内腔中的空气加热，以使空气的温度接近液相换热介质7的温度。

作为一种实施方案，溢流支撑机构包括沿槽体3的长度方向间隔开地布设在槽体3内腔中的至少2个中空支撑杆13，中空支撑杆13的内部沿着杆体的长度方向设有贯穿杆体的中空腔，该中空腔与槽体3的内腔相连通。

如图5、6，作为一种实施方案，中空支撑杆13的底部与支撑隔板62的下方空间相连通，顶部设有向杆体凹陷且敞开的溢流豁口14，溢流豁口14为具有弧形边缘15的溢流豁口14。

在工作状态下，槽体3中支撑隔板62下方空间的液相换热介质7采用适宜的流速，且中空支撑杆13具有横截面较窄的中空腔，以使得液相换热介质7能通过中空腔到达顶部溢流豁口14处，并形成高于溢流豁口14的弧形边缘15最低点的且稳定的液面，这样一来，PGA熔体坯2的某区段在经过中空支撑杆13时，在中空支撑杆13顶部溢流豁口14处所形成的液面可对PGA熔体坯2的该区段产生漂浮支撑作用。而将溢流豁口14优选地设计成具有弧形边缘15，目的在于高出液面的边缘可对与液面相接触的PGA熔体坯2区段起到限位作用，防止PGA熔体坯2偏离正常的行进轨迹。

如图7、8，作为另一种实施方案，中空支撑杆13的底部与支撑隔板62的下方空间相连通，顶部设有相对于中空支撑杆13的杆体向外突出且与中空支撑杆13相连通的支撑头17，支撑头17的内部设有缓冲腔18，且支撑头17的顶面和底面均分别设有与缓冲腔18相连通的溢流孔16，缓冲腔18通过设置在底面上的溢流孔16与中空支撑杆13的中空腔相连通。支撑头17朝向挤出模头1的横截面的上边缘为弧形边缘15。

在工作状态下，槽体3中支撑隔板62下方空间的液相换热介质7采用适宜的流速，且中空支撑杆13具有横截面较窄的中空腔，以使得液相换热介质7能通过中空腔到达顶部支撑头17的缓冲腔18中，并由支撑头17顶面的溢流孔16溢出，在支撑头17顶面形成高于支撑头17朝向挤出模头1的横截面的上边缘最低点的且稳定的液面，这样一来，PGA熔体坯2的某区段在经过中空支撑杆13时，在支撑头17顶面所形成的液面可对PGA熔体坯2的该区段产生漂浮支撑作用。而将支撑头17的横截面的上边缘优选地设计为弧形边缘15，目的在于高出液面的边缘可对与液面相接触的PGA熔体坯2区段起到限位作用，防止PGA熔体坯2偏离正常的行进轨迹。

此外，为了进一步加强工作状态下对熔体坯2的保温效果，还可在位于所述中空支撑杆13顶部两侧的槽体3内壁上设置红外线加热器。

在工作状态下，红外线加热器可对经过中空支撑杆13顶部的熔体坯2区段进行辐射加热。作为一种实施方案，在槽体底板61远离挤出模头1的一端设有介质进口，槽体3的靠近挤出摸头的侧壁上设有介质出口

支撑隔板62的下方空间所对应的槽体3的靠近挤出摸头的侧壁上设有介质出口，外部循环机构包括连接介质进口和介质出口的循环管线9、设置在循环管线9上的液相换热介质储存罐10、换热器12、以及循环泵11，换热器12用于将液相换热介质7加热至设定的温度。

在此需要说明的是，为了给液相换热介质7进行加热，除了采用换热器的加热方式，还可采用诸如在液相换热介质储存罐10中设置加热元件(例如，电加热棒)、或在槽体底板61上设置加热元件(例如，电加热棒、电加热盘管等)等加热方式，以将液相换热介质7加热至适宜的温度。

作为一种实施方案，液相换热介质7可选自自来水、去离子水或纯净水等。

作为一种实施方案，槽体3的顶部设有可翻转的槽体盖8，在工作状态下，可用于将槽体3封盖住，以实现对槽体3密封。

本系统还包括依次设置在冷却定型装置b下游的牵引机构d、干燥机构和切割机构e，其中，牵引机构可采用常规的上下对称设置的皮带传送机，干燥机构可采用常规的吹风干燥机，切割机构可采用常规的旋转刀切割机。

以制备基于PGA的吸管为例，本系统的工作原理如下：

在正常生产状态下，保温拉伸装置c中的外部循环机构向布设在槽体3中的中空支撑杆13通入一定流速的液相换热介质7(例如，温度为约60-100℃的自来水)，使得中空支撑杆13顶部的溢流豁口14或支撑头17的顶面可保持一定高度的液面，而进入槽体3中的液相换热介质7可对槽体3内腔中的空气加热，使得空气的温度接近液相换热介质7的温度，由挤出模头1挤出的PGA熔体坯2向前进给至保温拉伸装置，PGA熔体坯2进入槽体3中，经由中空支撑杆13的支撑、限位作用(位于中空支撑杆13顶部溢流豁口14或支撑头17顶面处的流动液体可对与其接触的PGA熔体坯2起到支撑、限位作用)连续稳定地向前进给，在此过程中，位于相邻两中空支撑杆13之间的PGA熔体坯2在受热的空气中可进行更慢程度的冷却，PGA熔体坯2受牵引作用可进行充分地纵向拉伸，熔体坯2自身可发生较大程度的纵向取向结晶，由保温拉伸装置c导出的PGA熔体坯2继续向前进给至冷却定型装置b，PGA熔体坯2进入盛装有温度为约5-30℃的液相换热介质7(例如，自来水)的槽体3中，PGA熔体坯2浸没在液相换热介质7中，槽体3中的液相换热介质7的流动方向与PGA熔体坯2的进给方向相反，PGA熔体坯2在液相换热介质7中进行快速冷却和定型，并在限位导引机构中导向轮4的限位导引作用下，继续向前进给，由冷却定型装置b导出，后经干燥和切割，即可制得成品。

在上述过程中，保温拉伸装置c和冷却定型装置b中的槽体3中的液相换热介质7可选择较小的流速，以不扰动PGA熔体坯2正常向前行进为准。

实施例3

如图9，一种成型加工系统，包括依次设置在挤出模头1下游的保温拉伸装置c、保温结晶装置a以及冷却定型装置b(冷却定型装置b以及保温结晶装置a的结构特点参见实施例1，保温拉伸装置c的结构特点参见实施例2)。

本系统还包括依次设置在冷却定型装置b下游的牵引机构d、干燥机构和切割机构e，其中，牵引机构d可采用常规的上下对称设置的皮带传送机，干燥机构可采用常规的吹风干燥机，切割机构e可采用常规的旋转刀切割机。

以制备基于PGA的吸管为例，本系统的工作原理如下：

在正常生产状态下，保温拉伸装置c中的外部循环机构向布设在槽体3中的中空支撑杆13通入一定流速的液相换热介质7(例如，温度为约60-100℃的水)，使得中空支撑杆13顶部的溢流豁口14或支撑头17的顶面可保持一定高度的液面，而进入槽体3中的液相换热介质7可对槽体3内腔中的空气加热，使得空气的温度接近液相换热介质7的温度，由挤出模头1挤出的PGA熔体坯2向前进给至保温拉伸装置，PGA熔体坯2进入槽体3中，经由中空支撑杆13的支撑、限位作用(位于中空支撑杆13顶部溢流豁口14或支撑头17顶面处的流动液体可对与其接触的PGA熔体坯2起到支撑、限位作用)连续稳定地向前进给，在此过程中，位于相邻两中空支撑杆13之间的PGA熔体坯2在受热的空气中可进行更慢程度的冷却，PGA熔体坯2受牵引作用可进行充分地纵向拉伸，熔体坯2自身可发生较大程度的纵向取向结晶，由保温拉伸装置c导出的PGA熔体坯2继续向前进给至保温结晶装置a，PGA熔体坯2进入盛装有温度为约60-100℃的液相换热介质7(例如，自来水)的槽体3中，PGA熔体坯2浸没在液相换热介质7中，槽体3中的液相换热介质7的流动方向与PGA熔体坯2的进给方向相反，PGA熔体坯2在温度较高的液相换热介质7中进行相对慢的冷却，在此过程中，熔体坯2自身可发生一定程度的结晶，PGA熔体坯2在限位导引机构中导向轮4的限位、导引作用下，继续向前进给，由保温结晶装置a导出，并向前进给至冷却定型装置b，PGA熔体坯2进入盛装有温度为约5-30℃的液相换热介质7(例如，自来水)的槽体3中，PGA熔体坯2浸没在液相换热介质7中，槽体3中的液相换热介质7的流动方向与PGA熔体坯2的进给方向相反，PGA熔体坯2在液相换热介质7中进行快速冷却和定型，并在限位导引机构中导向轮4的限位导引作用下，继续向前进给，由冷却定型装置b导出，后经干燥和切割，即可制得成品。

在上述过程中，保温拉伸装置c、保温结晶装置a和冷却定型装置b中的槽体3中的液相换热介质7可选择较小的流速，以不扰动PGA熔体坯2正常向前行进为准。

应用示例

在应用方面，上述实施例1-3系统可被用于加工制备吸管制品，以下以PGA吸管为例做详细介绍。

实施例1的系统用于加工制备PGA吸管制品时，可将保温结晶装置a的槽体3中的液相换热介质7的温度设定为约60-100℃，将冷却定型装置b的槽体3中的液相换热介质7的温度设定为约5-30℃，PGA熔体坯2在牵引机构d的牵引下，向前行进的速率为约0.5-3m/s，PGA熔体坯2通过保温结晶装置a的时间为约5-10s，通过冷却定型装置b的时间为约1-2s(需要说明的是，PGA熔体坯2通过保温结晶装置a的时间是指PGA熔体坯2上的某个点从进入保温结晶装置a到离开保温结晶装置a的时间，同理，PGA熔体坯2通过冷却定型装置b的时间也是如此)。

实施例2的系统用于加工制备PGA吸管制品时，可将保温拉伸装置c的槽体3中的液相换热介质7的温度设定为约60-100℃，将冷却定型装置b的槽体3中的液相换热介质7的温度设定为约5-30℃，PGA熔体坯2在牵引机构d的牵引下，向前行进的速率为约0.5-3m/s，PGA熔体坯2通过保温拉伸装置c的时间为约3-6s，通过冷却定型装置b的时间为约1-2s(需要说明的是，PGA熔体坯2通过保温拉伸装置c的时间是指PGA熔体坯2上的某个点从进入保温拉伸装置c到离开保温拉伸装置c的时间，同理，PGA熔体坯2通过冷却定型装置b的时间也是如此)。

实施例3的系统用于加工制备PGA吸管制品时，可将保温拉伸装置c的槽体3中的液相换热介质7的温度设定为约60-100℃，可将保温结晶装置a的槽体3中的液相换热介质7的温度设定为约60-100℃，将冷却定型装置b的槽体3中的液相换热介质7的温度设定为约5-30℃，PGA熔体坯2在牵引机构d的牵引下，向前行进的速率为约0.5-3m/s，PGA熔体坯2通过保温拉伸装置c的时间为约1.5-3s，通过保温结晶装置a的时间为约3-6s，通过冷却定型装置b的时间为约1-2s(需要说明的是，PGA熔体坯2通过保温拉伸装置c的时间是指PGA熔体坯2上的某个点从进入保温拉伸装置c到离开保温拉伸装置c的时间，同理，PGA熔体坯2通过保温结晶装置a、冷却定型装置b的时间也是如此)。

上述系统除了可用于加工制备吸管制品，还可用于加工制备诸如管材、棒材或线材等其它类似型材制品。

下表1中提供了采用上述系统来加工制备PGA吸管制品的具体应用示例1-6，其中，应用示例1-2对应的是实施例1的系统，应用示例3-4对应的是实施例2的系统，应用示例5-6对应的是实施例3的系统。

表1制备PGA吸管制品的相关工艺参数

注：上述应用示例中所使用的液相换热介质和液相换热介质均为自来水。

上述应用示例1-6中，由冷却定型装置导出的熔体坯，经干燥和切割，即可制得吸管产品(长约21.5cm，外径为约7mm，壁厚为约0.15mm)。

对比例：

本对比例是基于现有常规的加工设备(即在挤出模头下游依次设置常规的冷却水槽、风冷机构、牵引机构、干燥机构和切割机构)来制备PGA吸管产品，即将挤出模头挤出的PGA管坯以2m/s的速率导入至温度为约25℃的水槽中，PGA管坯通过水槽的时间为约2s，再做吹风干燥后经切割，即可制成吸管产品(长约21.5cm，外径为约7mm，壁厚为约0.15mm)。

在此需要说明的是，应用示例1-6和对比例的不同之处在于挤出模头的下游设备不同，其它条件完全相同。

上述应用示例1-6和对比例制得的吸管，采用以下方法进行相关性能的评估：

相对耐热性能：

取一杯温度为约80℃的热水(水底沉积有小砂砾，小砂砾的体积约占水体积的1/3)，采用待测试的吸管伸入至水底，然后搅拌，根据搅拌的难易程度进行评分，越容易搅拌，说明吸管的耐热性越好，在高温下依旧可以保持较好的刚性，其得分越高，满分为10分；

厚度均匀度：

采用精度为0.01mm的管厚规测量吸管截面的厚度，每个截面选4个点，随机选10根吸管进行测试，依据所测得的40个壁厚数值来计算方差，方差越小，说明吸管的壁厚的均匀度越好，其得分越高，满分为10分；

穿刺性能：

选取厚度分别为约0.1mm，0.15mm和0.2mm的PE膜，采用待测试的吸管的尖端对PE膜进行穿刺，依据穿刺的难易程度进行评分，越容易刺透PE膜，说明吸管的穿刺性越好，其得分越高，满分为10分；

回弹性：

用手指轻轻按压待测试的吸管，使其发生一定程度的形变(注：各吸管的形变程度基本相同)，然后立刻松开手指，观察吸管被按压处恢复的快慢、恢复程度和应力发白的情况，综合效果越好的，说明吸管的回弹性越好，其得分越高，满分为10分；

受力载压/等压变形：

将待测试的吸管平放在测试平台上，然后以相同的压力(有不同的压力选择，具体取决于待测吸管总体的耐压性能)通过按压金属块垂直施加在吸管上，观察吸管横截面的变形程度，变形程度越小，说明吸管的刚性越好，其得分越高，满分为10分；

抗弯性能：

将待测吸管剪成固定长度，并竖直固定在夹具上，在夹口上方10cm处通过推压金属块对吸管施加一水平力，水平力逐渐增大，直至吸管无法承受而发生弯折为止，记录测试过程中的应力变化和对应的推压头位移，吸管折断时(推压力骤降点)对应的水平推力越大，说明吸管的抗折断推力越大；在推压头相同位移时的力越大，说明吸管的抗弯强度越高，抗弯性能越好，其得分越高，满分为10分。

应用示例1-6和对比例制得的吸管的测试评估结果如下表1所示：

表1相关性能评估结果

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种成型加工系统，其特征在于，包括依次设置在挤出模头（1）下游的预处理模块、定型模块和牵引机构；所述预处理模块包括保温拉伸装置，以对由挤出模头（1）挤出的熔体坯进行保温拉伸处理；

所述保温拉伸装置包括用于盛装液相换热介质（7）的槽体（3）、沿所述槽体（3）的长度方向设置在所述槽体（3）内腔中的溢流支撑机构以及为所述溢流支撑机构供给液相换热介质（7）的外部循环机构；

所述溢流支撑机构包括沿槽体（3）的长度方向间隔开地布设在槽体（3）内腔中的至少2个中空支撑杆（13），所述中空支撑杆（13）的内部沿着杆体的长度方向设有贯穿杆体的中空腔，该中空腔与所述槽体（3）的内腔相连通，

所述中空支撑杆（13）的顶部设有向杆体凹陷且与所述中空腔相连通的溢流豁口（14）；

或者，所述中空支撑杆（13）的顶部设有相对于杆体向外突出且与所述中空腔相连通的支撑头（17），该支撑头（17）的顶面设有溢流孔（16）；

在工作状态下，溢流支撑机构的溢流豁口或溢流孔流出液相换热介质，形成稳定液面，对熔体坯产生漂浮支撑作用。

2.根据权利要求1所述的一种成型加工系统，其特征在于，所述预处理模块还包括设置在保温拉伸装置下游的保温结晶装置，以对由挤出模头（1）挤出的熔体坯进行保温结晶处理。

3.根据权利要求1所述的一种成型加工系统，其特征在于，所述溢流豁口（14）为具有弧形边缘（15）的溢流豁口（14）；

所述支撑头（17）的内部设有缓冲腔（18），所述支撑头（17）的顶面和底面均分别设有与所述缓冲腔（18）相连通的溢流孔（16），所述缓冲腔（18）通过设置在支撑头（17）底面上的溢流孔（16）与所述中空腔相连通，且所述支撑头（17）朝向所述挤出模头（1）的横截面的上边缘为弧形边缘（15）。

4.根据权利要求 2所述的一种成型加工系统，其特征在于，所述保温结晶装置包括用于盛装液相换热介质（7）的槽体（3）、沿所述槽体（3）的长度方向设置在所述槽体（3）内腔中的限位导引机构、以及为所述槽体（3）供给液相换热介质（7）的外部循环机构；

所述限位导引机构包括沿所述槽体（3）的长度方向间隔开地布设在槽体（3）内腔中的至少2个可旋转的导向轮（4）。

5.如权利要求1所述的一种成型加工系统的应用，其特征在于，所述系统用于制备管材、棒材或线材。

6.根据权利要求5所述的一种成型加工系统的应用，其特征在于，所述系统用于制备基于PGA的吸管；

在制备过程中，由挤出模头（1）挤出的熔体坯先通过预处理模块，于60-100℃下进行包含以下处理中的至少一种：保温拉伸、保温结晶，再通过定型模块，于5-30℃下进行冷却定型处理。