一種雙軸取向聚氯乙烯管材的連續(xù)成型裝置及工作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種雙軸取向聚氯乙烯管材的連續(xù)成型裝置及工作方法，屬于塑料管材擠出成型工具的技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著對(duì)環(huán)境問題關(guān)注度的提升，人們出現(xiàn)了節(jié)約材料，降低能耗和減少碳排放量等要求，未來幾年P(guān)VC-O管將成為滿足這些要求的管道系統(tǒng)解決方案，尤其是用于供水，飲用水及廢水等領(lǐng)域。PVC-O相對(duì)于非聚合物管材具有明顯的優(yōu)勢，不僅碳排放量遠(yuǎn)低于像球墨鑄鐵管這樣的傳統(tǒng)產(chǎn)品，還不存在腐蝕問題。此外，最新信息表明，PVC-O管材在給水管道的安裝上甚至優(yōu)于聚烯烴(PO)類管道，如PE100管道。
[0003]PVC-U管材的分子雙軸取向一般通過不同的途徑來實(shí)現(xiàn):
[0004]—種方式是兩步法離線加工工藝，首先在成型溫度下，擠出成型PVC-U管坯，再在特定條件下對(duì)管坯進(jìn)行環(huán)向和軸向取向。
[0005]另一種方式是一步法在線加工工藝，在管材成型過程同時(shí)經(jīng)過雙軸取向后管材被迅速冷卻至室溫。這種被取向的管材在玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(-75°C)以下結(jié)構(gòu)是穩(wěn)定的。在此溫度以上材料呈橡膠態(tài)，溫度升高后，管材會(huì)收縮到初始尺寸。
[0006]管材材料分子取向后呈現(xiàn)層狀結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)可以抵抗材料中的小瑕疵及管材表面的劃痕所產(chǎn)生的脆性破壞。因此，PVC-O具有較高的缺口沖擊性能，也沒有裂紋迅速擴(kuò)散的風(fēng)險(xiǎn)，管材取向后材料的環(huán)向力和抗沖擊性得到了提高。
[0007]兩步法加工應(yīng)用較早，工藝及設(shè)備簡單，但是生產(chǎn)效率低，消耗能源和人力成本。而目前開始應(yīng)用的一步法相對(duì)生產(chǎn)效率大大提高，所需人力、能源消耗較低，但是設(shè)備工藝較復(fù)雜，管坯冷卻溫度及管坯因急冷產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力控制不好，管材成型后因管壁薄過牽引機(jī)因支撐力小牽引打滑，造成管坯雙向拉伸后拉伸比控制及壁厚調(diào)試較困難，影響PVC-O管材的最終使用性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種雙軸取向聚氯乙烯管材的連續(xù)成型裝置。
[0009]本發(fā)明還提供一種上述雙軸取向聚氯乙烯管材的連續(xù)成型裝置的工作方法。
[0010]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0011]—種雙軸取向聚氯乙烯管材的連續(xù)成型裝置，包括外模、芯模、管坯冷卻系統(tǒng)、雙取向拉伸成形系統(tǒng);所述管坯冷卻系統(tǒng)包括，低壓進(jìn)氣管、導(dǎo)向柱、隔離板、可調(diào)溫水浸式水箱和密封圈；導(dǎo)向柱的側(cè)壁設(shè)置有高壓氣孔、低壓氣孔和氣囊氣孔;低壓進(jìn)氣管穿過芯模與低壓氣孔連通;可調(diào)溫水浸式水箱與外模的徑向截面密閉連接。管坯從外模與芯模間擠出后進(jìn)入可調(diào)溫水浸式水箱，可調(diào)溫水浸式水箱中的水與管坯接觸對(duì)管坯進(jìn)行冷卻；
[0012]所述雙取向拉伸成形系統(tǒng)包括，錐形取向模、定型冷卻水箱、高壓進(jìn)氣管、牽引機(jī)、密封氣囊和氣囊拉桿;所述氣囊拉桿為中空結(jié)構(gòu);錐形取向模內(nèi)腔設(shè)置有高壓氣孔;高壓進(jìn)氣管穿過芯模與高壓氣孔連通;密封氣囊與氣囊拉桿連通；
[0013]所述芯模、導(dǎo)向柱和錐形取向模依次同軸連接;導(dǎo)向柱的作用是對(duì)管坯進(jìn)行導(dǎo)向并連接后面的錐形取向模;錐形取向模的外部錐形部分對(duì)未達(dá)到玻璃化溫度的管坯進(jìn)行雙取向?qū)蚶臁?br>[0014]低壓進(jìn)氣管使管坯在冷卻到玻璃化溫度前時(shí)保持管狀形態(tài)并使管坯微脹，消除急冷應(yīng)力。高壓進(jìn)氣管調(diào)節(jié)管材外徑并提高管材被牽引壓緊時(shí)管材支撐力;通過氣囊進(jìn)氣孔進(jìn)氣調(diào)節(jié)密封氣囊壓力，使密封氣囊保持一個(gè)壓力，密封氣囊外壁緊貼成型后的管材內(nèi)壁。
[0015]優(yōu)選的，所述定型冷卻水箱的左右兩端分別設(shè)置有定徑套和圓環(huán)密封墊。定徑套和圓環(huán)密封墊與管材外壁貼緊密封起到密封作用。
[0016]密封氣囊由氣囊拉桿拉伸并傳輸氣壓，氣囊拉桿長度應(yīng)能使密封氣囊置于牽引機(jī)后方，以使管材經(jīng)過牽引機(jī)時(shí)管腔保持氣壓，提高管材支撐力，提高了管材連續(xù)生產(chǎn)過程中的穩(wěn)定性和可靠性。
[0017]優(yōu)選的，所述雙軸取向聚氯乙烯管材的連續(xù)成型裝置還包括壓輪支撐架;壓輪支撐架轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置在定型冷卻水箱側(cè)壁上，轉(zhuǎn)動(dòng)平面為豎直方向；壓輪支撐架上通過螺紋絲桿連接設(shè)置有多個(gè)壓輪。壓輪支撐架可360°旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)，根據(jù)成形后的管材壁厚偏差通過螺紋絲桿調(diào)節(jié)相應(yīng)位置壓輪的松緊及調(diào)節(jié)壓輪位置;所述壓輪為硬質(zhì)塑料，表面光滑平整。
[0018]優(yōu)選的，可調(diào)溫水浸式水箱與外模通過絲桿連接;可調(diào)溫水浸式水箱與外模之間設(shè)置有隔離板;可調(diào)溫水浸式水箱遠(yuǎn)離外模的一端設(shè)置有橡膠墊。隔離板隔離高溫，保護(hù)模體，同時(shí)起到密封防漏水的作用。進(jìn)一步優(yōu)選的，所述隔離板為聚四氟乙烯板。橡膠墊緊貼管還外壁進(jìn)行封堵，以保證水箱水位完全浸沒管還不漏水。
[0019]優(yōu)選的，所述導(dǎo)向柱和錐形取向模外表面為光滑表面。
[0020]優(yōu)選的，所述牽引機(jī)的爪數(shù)大于等于三個(gè)，所述牽引機(jī)設(shè)置有防滑橡膠塊。
[0021]優(yōu)選的，所述密封氣囊為橡膠氣囊。橡膠氣囊的耐磨性更高。
[0022]一種上述雙軸取向聚氯乙烯管材的連續(xù)成型裝置的工作方法，包括步驟如下:
[0023]I)管坯從外模、芯模之間擠出，經(jīng)導(dǎo)向柱穿過密封圈，開啟低壓進(jìn)氣管，氣體穿過芯模，從導(dǎo)向柱側(cè)面的低壓氣孔導(dǎo)出，使管坯、芯模和導(dǎo)向柱圍成的低壓密封區(qū)域內(nèi)形成內(nèi)壓；
[0024]2)管坯穿過可調(diào)溫水浸式水箱進(jìn)行冷卻；調(diào)節(jié)低壓進(jìn)氣管內(nèi)的氣壓，使管坯在導(dǎo)向柱外保持管狀并產(chǎn)生膨脹，消除管坯降溫過程中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力(即管坯從出外模、芯模時(shí)的200°C左右降到玻璃化溫度前產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力)，調(diào)節(jié)可調(diào)溫水浸式水箱內(nèi)的水溫，使管坯從可調(diào)溫水浸式水箱出來時(shí)的溫度大于90°C (即保持在PVC管材玻璃化溫度以上，PVC管材玻璃化溫度的范圍為80 °C-90 °C);
[0025]3)繼續(xù)牽引尚未達(dá)到玻璃化溫度的管坯經(jīng)錐形取向模進(jìn)行徑向、縱向雙取向拉伸，雙取向拉伸后的管坯形成管材，管材穿過定型冷卻水箱，對(duì)拉伸后的管材進(jìn)行冷卻;管材越過密封氣囊的位置，開啟氣囊進(jìn)氣孔，氣體依次經(jīng)過芯模、導(dǎo)向柱、錐形取向模和氣囊拉桿后到達(dá)密封氣囊，使密封氣囊充氣后緊貼管材內(nèi)壁；
[0026]4)開啟高壓進(jìn)氣管，氣體依次經(jīng)過芯模、導(dǎo)向柱從錐形取向模，使錐形取向模、密封氣囊和管材內(nèi)壁形成的管材內(nèi)區(qū)域內(nèi)形成內(nèi)壓；調(diào)節(jié)高壓進(jìn)氣管內(nèi)的空氣壓力，使管材緊貼定徑套，定型冷卻水箱對(duì)管材進(jìn)行冷卻和定型，使管材達(dá)到符合要求的直徑并在玻璃化溫度以下定形。
[0027]優(yōu)選的，所述管坯冷卻水箱內(nèi)和定型冷卻水箱內(nèi)均設(shè)置有循環(huán)水;定型冷卻水箱對(duì)管材冷卻的方式為噴淋式冷卻或者水浸式冷卻。
[0028]優(yōu)選的，所述高壓進(jìn)氣管內(nèi)的氣壓范圍為0.05?IMPa;低壓進(jìn)氣管內(nèi)的氣壓范圍為0.01?0.1MPa;氣囊拉桿內(nèi)的氣壓范圍為0.1?IMPa。
[0029]該發(fā)明的有益之處是:
[0030]1、本發(fā)明所述雙軸取向聚氯乙烯管材的連續(xù)成型裝置，使擠出后達(dá)到玻璃化溫度前的管坯冷卻均勻并消除管坯內(nèi)應(yīng)力；并使管材對(duì)牽引機(jī)的支撐性加大，保證了牽引的平衡，從而保證管材連續(xù)生產(chǎn)的穩(wěn)定可靠；
[0031]2、本發(fā)明所述雙軸取向聚氯乙烯管材的連續(xù)成型裝置，通過可控水溫的可調(diào)溫水浸式水箱對(duì)管材進(jìn)行均勻冷卻，并在管坯模芯通有高、低壓進(jìn)氣管，通過低壓進(jìn)氣管調(diào)節(jié)消除管坯急冷的應(yīng)力殘留，通過高壓進(jìn)氣管使管材達(dá)到合適外徑并使管材保持內(nèi)壓力與牽引機(jī)形成內(nèi)外壓力平衡，避免生產(chǎn)中牽引打滑，保證管材連續(xù)生產(chǎn)的穩(wěn)定性；
[0032]3、本發(fā)明所述雙軸取向聚氯乙烯管材的連續(xù)成型裝置，結(jié)構(gòu)簡單，實(shí)用性高，維護(hù)成本低。
【附圖說明】
[0033]圖1為本發(fā)明所述雙軸取向聚氯乙烯管材的連續(xù)成型裝置的截面示意圖；
[0034]圖2為圖1的局部放大圖；
[0035]其中，1、高壓進(jìn)氣管;2、低壓進(jìn)氣管;3、氣囊進(jìn)氣孔;4、外模;5、芯模;6、隔離板;7、導(dǎo)向柱;8、可調(diào)溫水浸式水箱;9、管坯；10、低壓密封區(qū)域；11、絲桿；12、密封圈；13、壓輪；14、錐形取向模;15、壓輪支撐架；16、定徑套；17、定型冷卻水箱；18、管材內(nèi)區(qū)域;19、氣囊拉桿;20、牽引機(jī);21、密封氣囊;22、成型管材。
【具體實(shí)施方式】
[0036]下面結(jié)合實(shí)施例和說明書附圖對(duì)本發(fā)明做詳細(xì)的說明，但不限于此。
[0037]實(shí)施例1
[0038]如圖1-2所示。
[0039]一種雙軸取向聚氯乙烯管材的連續(xù)成型裝置，包括外模4、芯模5、管坯9冷卻系統(tǒng)、雙取向拉伸成形系統(tǒng);所述管坯9冷卻系統(tǒng)包括，低壓進(jìn)氣管2、導(dǎo)向柱7、隔離板6、可調(diào)溫水浸式水箱8和密封圈12;導(dǎo)向柱7的側(cè)壁設(shè)置有高壓氣孔、低壓氣孔和氣囊氣孔;低壓進(jìn)氣管2穿過芯模5與低壓氣孔連通;可調(diào)溫水浸式水箱8與外模4的徑向截面密閉連接。管坯9從外模4與芯模5間擠出后進(jìn)入可調(diào)溫水浸式水箱8，可調(diào)溫水浸式水箱8中的水與管坯9接觸對(duì)管坯9進(jìn)行冷卻；
[0040]所述雙取向拉伸成形系統(tǒng)包括，錐形取向模14、定型冷卻水箱17、高壓進(jìn)氣管1、牽引機(jī)20、密封氣囊21和氣囊拉桿19;所述氣囊拉桿19為中空結(jié)構(gòu);錐形取向模14內(nèi)腔設(shè)置有高壓氣孔;高壓進(jìn)氣管I穿過芯模5與高壓氣孔連通;密封氣囊21與氣囊拉桿19連通；
[0041]所述芯模5、導(dǎo)向柱7和錐形取向模14依次同軸連接;導(dǎo)向柱7的作用是對(duì)管坯9進(jìn)行導(dǎo)向并連接后面的錐形取向模14;錐形取向模14的外部錐形部分對(duì)未達(dá)