專利名稱：芯棒旋轉式長玻纖維增強塑料管材擠出機頭的制作方法
技術領域：
本發明是為了提高塑料圓形管材的力學性能而設計的安裝在塑料擠出成型機上的擠出機頭，屬于塑 料成型設備部件的發明設計。
背景技術：
塑料圓形管材是一種應用廣泛的工程材料，在建筑、水利、環境等工程中大量使用。但是，由于一 般塑料(PVC、 PE、 PP)管材的擠出設備和擠出工藝原因，形成現在生產和銷售的管材的力學性能不能滿 足工程的需要，其主要特點就是管材的周向抗拉力比較弱，不能承受內部大的壓力，不能應用在高層建筑 的高壓輸液、輸氣管道上。其原因有二， 一是結構原因，根據《材料力學》教材中應力分析內容，像管材 類的薄壁容器，在內壓作用下，它的周向應力是軸向應力的2倍；二是工藝原因，現在安裝在塑料擠出成 型機上的擠出機頭，不管是直通式還是直角式，都是直接依靠擠出機頭入出口的壓力差把熔體擠出機頭， 在機頭內熔體以直線剪切流動，直到冷卻，造成塑料分子基本上都是沿管材軸向取向。因為分子的取向問 題，管材壁就成了因方向不同而力學性能也不同的各向異性材料，根據《塑料模具手冊》等資料可知，塑 料板材沿分子取向的強度是垂直于分子取向強度的2到3倍。這樣，從理論上計算現在使用的管材的力學 性能僅是材料性能的1/4~1/6， 一方面造成管材力學性能低下，另一方面又造成材料資源的浪費。為解決此 問題學者和專家們研究開發了鋁塑復合管材、螺旋纏繞或編織鋼絲增強復合塑料管材(甘國工，專利 號200410081433.0)、自增強塑料管材(申開智，專利號97107852.1 )，等等。在國內外聚合物原料市場上己有一種含玻纖的粒料，通過注射或擠出成型玻纖增強塑料產品，其力 學強度有所提高，但有缺點(l)該粒料的成本比較高；(2)粒料中所含的玻纖長度有限，2 5mm以下，并 且在管材擠出成型中的塑化過程階段玻纖進一步折斷，成為0.5 lmm的短玻纖維，對產品強度的貢獻有限； (3)現有的管材擠出機頭使纖維沿管的軸向取向，對提高管材的周向強度作用有限；(4)對含玻纖的粒 料的塑化和擠出，擠出機的螺桿和機筒的磨損很快，間隙也不合適，現有的擠出機的要進行大的調整或重 新購置。發明內容本發明的就是設計一種芯棒旋轉式長玻纖維增強塑料圓形管材擠出機頭，安裝在現有通用的擠出機 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度的經耦連劑處理過的玻璃纖維U0 20mm, 稱長玻纖維)，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；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，生產出強度更高的管材，滿足工程實際的需要。本發明旋轉芯棒式長玻纖維增強塑料圓形管材擠出機頭包含長玻纖維的輸入裝置和長玻纖維與熔體 的混合與分布裝置及芯棒轉動裝置，其中1、 長玻纖維的輸入裝置該裝置由兩個相切的鋼輥(6)和鋼輥驅動齒輪(5)組成。其中，主動輥 軸與驅動齒輪軸為一體，由兩個支座固定在混合腔體(9)上面，兩個相切的鋼輥之間的間隙，由從動鋼 輥兩端支座內的彈簧控制。2、 長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)螺紋聯接，其側壁內圓環中心線相隔120。均勻固定三根圓注銷釘；攪拌裝置(3)為一空心圓軸，其內壁與芯棒(2)光滑接觸， 一端在混合腔體外固定一齒輪與 過渡齒輪(4)嚙合，另一端在混合腔體內沿徑向固定兩組銷釘，每組三根，每根間的夾角120°,兩組銷 釘間的距離稍大于固定在混合腔體壁上銷釘的直徑，兩組銷釘間角度為6(T 。3、芯棒轉動裝置芯棒外徑與所要擠出的塑料管材的內徑尺寸相同， 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)內部分與攪拌裝置(3)的內壁光滑接觸，另一端與變速電機(1)固連， 并銷釘固定驅動齒輪。
本發明芯棒旋轉式長玻纖維增強塑料管材擠出機頭的結構簡圖如圖l所示。其中(l)變速電機，(2) 芯棒與驅動齒輪，(3)攪拌裝置，(4)過渡齒輪，(5)玻纖輸入驅動齒輪，(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。
具體實施方式
本發明芯棒旋轉式長玻纖維增強塑料圓形管材擠出機頭的具體實施方式
為，由塑料擠出機擠出的塑 料熔體通過塑料熔體輸入口 (8)進入機頭的熔體混合腔體(9),同時在電機(l)帶動過渡齒輪(4)和鋼輥 驅動齒輪(5)，經過耦聯劑處理的無堿無捻玻璃纖維被兩個相切的鋼輥(6)擠入混合腔體(9)，在混合 腔體(9)中由攪拌裝置(3)的旋轉銷釘使玻纖在塑料熔體中浸潤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；由芯棒(2)的旋轉帶動下，熔體 從外壁到內壁間的流動方向由沿芯棒軸向改變為繞芯棒螺旋向，并在口模(10)和芯棒(2)之間成型為 圓形管材形狀，經過冷卻，最后獲得塑料分子和玻璃纖維沿管壁螺旋取向的高強度管材。本發明在實驗室實施了模型試驗，玻纖在熔體中的分布和取向，均達到了設計目的。
權利要求
1、一種芯棒旋轉式長玻纖維增強塑料圓形管材擠出機頭，安裝在各種通用塑料擠出機上，可擠出玻璃纖維繞軸向螺旋增強的塑料管材，其特征在于機頭上安裝有長玻纖維的輸入裝置，機頭內有長玻纖維與熔體的混合與分布裝置。
2、 如權利要求1所述的芯棒旋轉式長玻纖維增強塑料管材擠出機頭，其特征在于長玻纖維的輸入裝 置由兩個相切的鋼輥和鋼輥驅動齒輪組成。其中，主動輥軸與驅動齒輪軸為一體，由兩個支座固定在混合 腔體上面，兩個相切的鋼輥之間的間隙，由從動鋼輥兩端支座內的彈簧控制。
3、 如權利要求1芯棒旋轉式長玻纖維增強塑料管材擠出機頭，其特征在于長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，另一孔螺紋聯接塑料烙體輸入口，另一端面的中心孔與管材口模螺紋聯接，其側壁內圓環中心線相 隔120。均勻固定三根圓注銷釘；攪拌裝置為一空心圓軸，其內壁與芯棒光滑接觸， 一端在混合腔體外固定 一齒輪與過渡齒輪嚙合，另一端在混合腔體內沿徑向固定兩組銷釘，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釘的直徑，兩組間的角度為60°。
全文摘要
本發明涉及一種安裝在塑料擠出機上具有長玻纖維增強塑料圓形管材擠出裝置。該裝置實現把一定長度經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，由芯棒的旋轉使熔體在芯棒和口模間從沿芯棒軸線流動變成繞芯棒螺旋方向流動，直到固化。這種裝置擠出的塑料管材中聚合物分子和長玻纖維沿軸線的螺旋方向取向，大大提高管材的周向強度，擴大管材的使用范圍。
文檔編號B29C47/24GK101269540SQ20071030482
公開日2008年9月24日 申請日期2007年12月29日 優先權日2007年12月29日
發明者孫利民, 申長雨 申請人:鄭州大學橡塑模具國家工程研究中心