專(zhuān)利名稱(chēng)：芯棒旋轉(zhuǎn)式長(zhǎng)玻纖維增強(qiáng)塑料管材擠出機(jī)頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是為了提高塑料圓形管材的力學(xué)性能而設(shè)計(jì)的安裝在塑料擠出成型機(jī)上的擠出機(jī)頭，屬于塑 料成型設(shè)備部件的發(fā)明設(shè)計(jì)。
背景技術(shù)：
塑料圓形管材是一種應(yīng)用廣泛的工程材料，在建筑、水利、環(huán)境等工程中大量使用。但是，由于一 般塑料(PVC、 PE、 PP)管材的擠出設(shè)備和擠出工藝原因，形成現(xiàn)在生產(chǎn)和銷(xiāo)售的管材的力學(xué)性能不能滿(mǎn) 足工程的需要，其主要特點(diǎn)就是管材的周向抗拉力比較弱，不能承受內(nèi)部大的壓力，不能應(yīng)用在高層建筑 的高壓輸液、輸氣管道上。其原因有二， 一是結(jié)構(gòu)原因，根據(jù)《材料力學(xué)》教材中應(yīng)力分析內(nèi)容，像管材 類(lèi)的薄壁容器，在內(nèi)壓作用下，它的周向應(yīng)力是軸向應(yīng)力的2倍；二是工藝原因，現(xiàn)在安裝在塑料擠出成 型機(jī)上的擠出機(jī)頭，不管是直通式還是直角式，都是直接依靠擠出機(jī)頭入出口的壓力差把熔體擠出機(jī)頭， 在機(jī)頭內(nèi)熔體以直線剪切流動(dòng)，直到冷卻，造成塑料分子基本上都是沿管材軸向取向。因?yàn)榉肿拥娜∠騿?wèn) 題，管材壁就成了因方向不同而力學(xué)性能也不同的各向異性材料，根據(jù)《塑料模具手冊(cè)》等資料可知，塑 料板材沿分子取向的強(qiáng)度是垂直于分子取向強(qiáng)度的2到3倍。這樣，從理論上計(jì)算現(xiàn)在使用的管材的力學(xué) 性能僅是材料性能的1/4~1/6， 一方面造成管材力學(xué)性能低下，另一方面又造成材料資源的浪費(fèi)。為解決此 問(wèn)題學(xué)者和專(zhuān)家們研究開(kāi)發(fā)了鋁塑復(fù)合管材、螺旋纏繞或編織鋼絲增強(qiáng)復(fù)合塑料管材(甘國(guó)工，專(zhuān)利 號(hào)200410081433.0)、自增強(qiáng)塑料管材(申開(kāi)智，專(zhuān)利號(hào)97107852.1 )，等等。在國(guó)內(nèi)外聚合物原料市場(chǎng)上己有一種含玻纖的粒料，通過(guò)注射或擠出成型玻纖增強(qiáng)塑料產(chǎn)品，其力 學(xué)強(qiáng)度有所提高，但有缺點(diǎn)(l)該粒料的成本比較高；(2)粒料中所含的玻纖長(zhǎng)度有限，2 5mm以下，并 且在管材擠出成型中的塑化過(guò)程階段玻纖進(jìn)一步折斷，成為0.5 lmm的短玻纖維，對(duì)產(chǎn)品強(qiáng)度的貢獻(xiàn)有限； (3)現(xiàn)有的管材擠出機(jī)頭使纖維沿管的軸向取向，對(duì)提高管材的周向強(qiáng)度作用有限；(4)對(duì)含玻纖的粒 料的塑化和擠出，擠出機(jī)的螺桿和機(jī)筒的磨損很快，間隙也不合適，現(xiàn)有的擠出機(jī)的要進(jìn)行大的調(diào)整或重 新購(gòu)置。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的就是設(shè)計(jì)一種芯棒旋轉(zhuǎn)式長(zhǎng)玻纖維增強(qiáng)塑料圓形管材擠出機(jī)頭，安裝在現(xiàn)有通用的擠出機(jī) 上，使用普通的聚合物顆粒，在其塑化熔融后在線加入一定長(zhǎng)度的經(jīng)耦連劑處理過(guò)的玻璃纖維U0 20mm, 稱(chēng)長(zhǎng)玻纖維)，并使玻纖與聚合物熔體均勻混合，然后使混合熔體繞管材芯棒軸線螺旋流動(dòng)；冷卻后，熔 體分子和玻璃纖維沿所擠出圓形管材的管壁螺旋取向，生產(chǎn)出強(qiáng)度更高的管材，滿(mǎn)足工程實(shí)際的需要。本發(fā)明旋轉(zhuǎn)芯棒式長(zhǎng)玻纖維增強(qiáng)塑料圓形管材擠出機(jī)頭包含長(zhǎng)玻纖維的輸入裝置和長(zhǎng)玻纖維與熔體 的混合與分布裝置及芯棒轉(zhuǎn)動(dòng)裝置，其中1、 長(zhǎng)玻纖維的輸入裝置該裝置由兩個(gè)相切的鋼輥(6)和鋼輥驅(qū)動(dòng)齒輪(5)組成。其中，主動(dòng)輥 軸與驅(qū)動(dòng)齒輪軸為一體，由兩個(gè)支座固定在混合腔體(9)上面，兩個(gè)相切的鋼輥之間的間隙，由從動(dòng)鋼 輥兩端支座內(nèi)的彈簧控制。2、 長(zhǎng)玻纖維與熔體的混合與分布裝置該裝置由一鋼制圓筒形混合腔體(9)與攪拌裝置(3)所組 成，其中混合腔體(9) 一端面的中心孔與攪拌裝置(3)的軸光滑接觸，該端面另一孔螺紋聯(lián)接塑料熔體 輸入口 (8)，另一端面的中心孔與管材口模(10)螺紋聯(lián)接，其側(cè)壁內(nèi)圓環(huán)中心線相隔120。均勻固定三根圓注銷(xiāo)釘；攪拌裝置(3)為一空心圓軸，其內(nèi)壁與芯棒(2)光滑接觸， 一端在混合腔體外固定一齒輪與 過(guò)渡齒輪(4)嚙合，另一端在混合腔體內(nèi)沿徑向固定兩組銷(xiāo)釘，每組三根，每根間的夾角120°,兩組銷(xiāo) 釘間的距離稍大于固定在混合腔體壁上銷(xiāo)釘?shù)闹睆?，兩組銷(xiāo)釘間角度為6(T 。3、芯棒轉(zhuǎn)動(dòng)裝置芯棒外徑與所要擠出的塑料管材的內(nèi)徑尺寸相同， 一端在管材成型腔中與管壁口 模成型管材，其在混合腔體(9)內(nèi)部分與攪拌裝置(3)的內(nèi)壁光滑接觸，另一端與變速電機(jī)(1)固連， 并銷(xiāo)釘固定驅(qū)動(dòng)齒輪。


本發(fā)明芯棒旋轉(zhuǎn)式長(zhǎng)玻纖維增強(qiáng)塑料管材擠出機(jī)頭的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖l所示。其中(l)變速電機(jī)，(2) 芯棒與驅(qū)動(dòng)齒輪，(3)攪拌裝置，(4)過(guò)渡齒輪，(5)玻纖輸入驅(qū)動(dòng)齒輪，(6)玻纖輸入鋼輥，(7)玻纖 箱，(8)塑料熔體輸入口， (9)混合腔體，(10) 口模；圖2為混合腔體(9)、攪拌裝置(3)及玻纖輸入 鋼輥(6)沿^"截面的剖面圖。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明芯棒旋轉(zhuǎn)式長(zhǎng)玻纖維增強(qiáng)塑料圓形管材擠出機(jī)頭的具體實(shí)施方式
為，由塑料擠出機(jī)擠出的塑 料熔體通過(guò)塑料熔體輸入口 (8)進(jìn)入機(jī)頭的熔體混合腔體(9),同時(shí)在電機(jī)(l)帶動(dòng)過(guò)渡齒輪(4)和鋼輥 驅(qū)動(dòng)齒輪(5)，經(jīng)過(guò)耦聯(lián)劑處理的無(wú)堿無(wú)捻玻璃纖維被兩個(gè)相切的鋼輥(6)擠入混合腔體(9)，在混合 腔體(9)中由攪拌裝置(3)的旋轉(zhuǎn)銷(xiāo)釘使玻纖在塑料熔體中浸潤(rùn)并分散到塑料熔體之中，形成纖塑熔體； 在熔體壓力作用下纖塑熔體被擠入口模(10)和芯棒(2)間的間隙內(nèi)；由芯棒(2)的旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)下，熔體 從外壁到內(nèi)壁間的流動(dòng)方向由沿芯棒軸向改變?yōu)槔@芯棒螺旋向，并在口模(10)和芯棒(2)之間成型為 圓形管材形狀，經(jīng)過(guò)冷卻，最后獲得塑料分子和玻璃纖維沿管壁螺旋取向的高強(qiáng)度管材。本發(fā)明在實(shí)驗(yàn)室實(shí)施了模型試驗(yàn)，玻纖在熔體中的分布和取向，均達(dá)到了設(shè)計(jì)目的。
權(quán)利要求
1、一種芯棒旋轉(zhuǎn)式長(zhǎng)玻纖維增強(qiáng)塑料圓形管材擠出機(jī)頭，安裝在各種通用塑料擠出機(jī)上，可擠出玻璃纖維繞軸向螺旋增強(qiáng)的塑料管材，其特征在于機(jī)頭上安裝有長(zhǎng)玻纖維的輸入裝置，機(jī)頭內(nèi)有長(zhǎng)玻纖維與熔體的混合與分布裝置。
2、 如權(quán)利要求1所述的芯棒旋轉(zhuǎn)式長(zhǎng)玻纖維增強(qiáng)塑料管材擠出機(jī)頭，其特征在于長(zhǎng)玻纖維的輸入裝 置由兩個(gè)相切的鋼輥和鋼輥驅(qū)動(dòng)齒輪組成。其中，主動(dòng)輥軸與驅(qū)動(dòng)齒輪軸為一體，由兩個(gè)支座固定在混合 腔體上面，兩個(gè)相切的鋼輥之間的間隙，由從動(dòng)鋼輥兩端支座內(nèi)的彈簧控制。
3、 如權(quán)利要求1芯棒旋轉(zhuǎn)式長(zhǎng)玻纖維增強(qiáng)塑料管材擠出機(jī)頭，其特征在于長(zhǎng)玻纖維與熔體的混合與 分布裝置由一鋼制圓筒形混合腔體與攪拌裝置所組成，其中混合腔體一端面的中心孔與攪拌裝置的軸光滑 接觸，另一孔螺紋聯(lián)接塑料烙體輸入口，另一端面的中心孔與管材口模螺紋聯(lián)接，其側(cè)壁內(nèi)圓環(huán)中心線相 隔120。均勻固定三根圓注銷(xiāo)釘；攪拌裝置為一空心圓軸，其內(nèi)壁與芯棒光滑接觸， 一端在混合腔體外固定 一齒輪與過(guò)渡齒輪嚙合，另一端在混合腔體內(nèi)沿徑向固定兩組銷(xiāo)釘，每組三根，每根間的夾角120°,兩組 間的距離稍大于固定在混合腔體壁上銷(xiāo)釘?shù)闹睆?，兩組間的角度為60°。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種安裝在塑料擠出機(jī)上具有長(zhǎng)玻纖維增強(qiáng)塑料圓形管材擠出裝置。該裝置實(shí)現(xiàn)把一定長(zhǎng)度經(jīng)耦連劑處理的玻璃纖維輸入到已塑化的塑料熔體中，并使玻璃纖維均勻地混合到塑料熔體中，成為纖塑混合熔體，由芯棒的旋轉(zhuǎn)使熔體在芯棒和口模間從沿芯棒軸線流動(dòng)變成繞芯棒螺旋方向流動(dòng)，直到固化。這種裝置擠出的塑料管材中聚合物分子和長(zhǎng)玻纖維沿軸線的螺旋方向取向，大大提高管材的周向強(qiáng)度，擴(kuò)大管材的使用范圍。
文檔編號(hào)B29C47/24GK101269540SQ20071030482
公開(kāi)日2008年9月24日 申請(qǐng)日期2007年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月29日
發(fā)明者孫利民, 申長(zhǎng)雨 申請(qǐng)人:鄭州大學(xué)橡塑模具國(guó)家工程研究中心