一種脹-微縮式雙軸向拉伸管連續成型設備的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開一種脹-微縮式雙軸向拉伸管連續成型設備，是基于內外壓平衡，先利用進風管和冷風風環之間形成的內外冷空氣壓力差，使管胚徑向擴張并實現徑向拉伸比可調，再對管胚進行軸向拉伸，實現連續制備雙軸向拉伸管；該設備包括壁厚調節組件、冷卻調節組件和吹脹組件，吹脹組件包括芯棒、口模基體、進氣管和冷風風環，芯棒設于口模基體中，芯棒與口模基體之間形成熔體流道，冷風風環設于熔體流道的出口外周，進氣管設于芯棒中部，進氣管的出風端位于熔體流道的出口內側；吹脹組件的一側設有壁厚調節組件，吹脹組件的外周設有冷卻調節組件。本實用新型原理簡單，實現管胚尺寸可調并提高產品性能，產品適用范圍較廣。
【專利說明】一種脹-微縮式雙軸向拉伸管連續成型設備
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及管材擠出成型【技術領域】，特別涉及一種脹-微縮式雙軸向拉伸管 連續成型設備。
【背景技術】
[0002] 高分子材料的拉伸取向過程是材料在玻璃化溫度與熔融溫度之間的溫度下，在外 力的作用下，分子從無序排列到有序排列的過程。高分子鏈由于實現了有序排列，材料由各 向同性轉變為各向異性，即材料沿分子取向方向的強度大幅增加。利用高分子材料的取向 特點，對管材進行雙向拉伸，能夠同時提高管材的環向強度和軸向強度，實現管材綜合性能 的提商。
[0003]目前，雙向拉伸管的制造技術分為兩大類：兩步加工法和一步加工法。
[0004] 兩步加工法又稱離線（off-line)工藝或分批（Inbatch)工藝，其特點是將擠出厚 料胚和雙向拉伸取向分兩步進行。取向是將擠出成型并已經冷卻的管材段（厚料胚）放在 模具內，通過加熱和加壓膨脹到要求尺寸來實現的。
[0005] -步加工法又稱在線（in-line)工藝。是在管材擠出生產線上，把已經擠出成型 的管材（厚料胚）連續地通過徑向的擴張和軸向的拉伸實現雙軸取向，然后冷卻定型成為 雙向拉伸管材。
[0006] 兩步加工法開發較早，設備和工藝比較簡單，可以達到較大的取向效果，容易達到 優良的性能，可生產的產品范圍較寬，但是傳統的兩步加工法生產效率較低，耗費勞動和能 源較多。而一步加工法是近年來開發的，生產效率較高，耗費勞動和能源較少，但是設備及 工藝都比較復雜、拉伸比調節難度大、且產品的應用范圍有一定限制。同時，在兩步法和一 步法加工過程中，聚合物管胚都是在較大的取向之后，直接冷卻定型形成雙向拉伸管材，在 這一過程中，聚合物分子鏈的取向得到最大效果的保存，但是也會造成雙向拉伸管材存在 比較大的內應力，影響管材的最終使用效果。
[0007] 針對目前一步加工的雙向拉伸擠管方法及設備存在的適用范圍小、拉伸比調節難 度大、存在內應力大等問題，開發一種新的基于內外壓力平衡的管胚脹-微縮式雙軸向拉 伸管連續成型方法及設備具有重大意義。 實用新型內容
[0008] 本實用新型的目的在于克服現有技術的不足，提供一種管胚尺寸可調、產品適用 范圍較廣的脹-微縮式雙軸向拉伸管連續成型設備。
[0009] 本實用新型的技術方案為：一種脹-微縮式雙軸向拉伸管連續成型設備，包括壁 厚調節組件、冷卻調節組件和吹脹組件，吹脹組件包括芯棒、口模基體、進氣管和冷風風環， 芯棒設于口模基體中，芯棒與口模基體之間形成熔體流道，冷風風環設于熔體流道的出口 外周，進氣管設于芯棒中部，進氣管的出風端位于熔體流道的出口內側；吹脹組件的一側設 有壁厚調節組件，吹脹組件的外周設有冷卻調節組件。
[0010] 所述冷卻調節組件包括冷卻調節手輪、冷卻調節桿、十字支撐架、十字定位桿、真 空定徑套和定徑定位拉桿，冷卻調節桿一端與真空定徑套固定連接，冷卻調節桿另一端穿 過十字支撐架后，端部設置冷卻調節手輪，十字支撐架一側通過十字定位桿與芯棒連接，進 風管外周與十字支撐架中部相接，十字支撐架底部、冷風風環底部和真空定徑套底部通過 定徑定位拉桿連接，真空定徑套與定徑定位拉桿滑動連接。
[0011] 所述冷卻調節桿與真空定徑套螺紋連接，并采用雙螺母鎖緊。
[0012] 所述真空定徑套位于冷風風環的外側，真空定徑套上，與冷風風環相對的一側設 有測徑傳感器，測徑傳感器通過傳感器座設于真空定徑套上。可通過測徑傳感器實時測量 膜泡的直徑，從而調節進風管內的冷空氣壓力，使膜泡直徑更穩定地保持在預設值范圍內。
[0013] 真空定徑套與冷風風環之間的空間為膜泡形成空間，真空定徑套位于冷氣塞外側 的空間為管胚軸向拉伸時的冷卻段。冷卻調節組件使用時，可調節冷卻調節手輪，通過冷卻 調節桿帶動真空定徑套沿著定徑定位拉桿滑動，從而調節冷卻段的長度。
[0014] 所述壁厚調節組件包括冷氣塞、氣塞支撐架、氣塞鎖緊帽、壁厚調節手輪、壁厚調 節桿和定徑套支撐架，定徑套支撐架設于十字支撐架外側；冷氣塞的中段位于進氣管內，冷 氣塞的一端穿過定徑套支撐架后，通過氣塞鎖緊帽與氣塞支撐架固定連接，冷氣塞的另一 端位于冷風風環與真空定徑套之間的空間內；壁厚調節桿一端與定徑套支撐架固定連接， 壁厚調節桿另一端穿過氣塞支撐架后，端部設置壁厚調節手輪；定徑套支撐架底部與定徑 定位拉桿連接。
[0015] 所述壁厚調節桿與定徑套支撐架螺紋連接，并采用雙螺母鎖緊。
[0016] 所述冷氣塞上，位于冷風風環與真空定徑套之間空間內的一端為橫置的錐形結 構，冷氣塞的錐形外壁上設有多個通孔。多個通孔的設置，可使進風管的冷空氣冷卻管胚 后，再從各通孔進入冷氣塞進行回收，實現循環利用，減少能耗。
[0017] 所述冷氣塞上，位于冷風風環與真空定徑套之間空間內的端部與真空定徑套之間 留有空隙，空隙處為管胚出口。壁厚調節組件使用時，可調節壁厚調節手輪，通過壁厚調節 桿和氣塞支撐架帶動冷氣塞左右移動，調節冷氣塞與真空定徑套之間的空隙大小，從而調 節管胚的壁厚。
[0018] 上述脹-微縮式雙軸向拉伸管連續成型設備使用時，擠出機中的熔融物料從口模 基體進入熔體流道，冷風風環向管胚外壁吹冷空氣，進氣管向的高壓冷空氣同時吹向管胚 內壁，利用內外冷空氣將熔體流道出口處的熔融物料冷卻至玻璃化溫度與熔融溫度之間， 同時利用進風管中的高壓冷空氣將玻璃化溫度與熔融溫度之間的管胚吹脹成膜泡；然后通 過冷氣塞和真空定徑套將管胚收縮至預設的尺寸；最后擠出吹脹管胚。在上述過程中，測 徑傳感器實時測量管材外徑；轉動壁厚調節手輪，可使冷氣塞左右移動，實現管胚的壁厚調 節；轉動冷卻調節手輪，可使真空定徑套左右移動，實現冷卻段長度的調節。通過壁厚調節 和冷卻段長度調節，能夠滿足不同物料、不同工藝的要求，從而使得該設備可適用于多種材 料的管胚成型；改變進風管中高壓冷空氣的氣壓大小，可改變吹脹管胚的膜泡大小，即改變 徑向拉伸比，從而實現管材性能可控。
[0019] 通過上述設備可實現一種脹-微縮式雙軸向拉伸管連續成型方法，基于內外壓平 衡，先利用進風管和冷風風環之間形成的內外冷空氣壓力差，使管胚徑向擴張并實現徑向 拉伸比可調，再對管胚進行軸向拉伸，實現連續制備雙軸向拉伸管。
[0020] 所述管胚進行軸向拉伸之前，通過改變進風管內的冷空氣壓力來調節管胚徑向擴 張時形成的膜泡直徑，通過壁厚調節組件調節管胚軸向拉伸形成的管壁厚度，通過冷卻調 節組件調節管胚軸向拉伸時的冷卻段長度。
[0021] 本實用新型相對于現有技術，具有以下有益效果：
[0022] 本脹-微縮式雙軸向拉伸管連續成型設備原理簡單，易于操作和實現控制。具體 表現為：（1)通過調節內外冷空氣壓力差大小，實現徑向拉伸比的可調，通過調節管胚冷卻 段長度，實現管材性能可調，使該設備能夠滿足不同物料、不同工藝的要求，同時實現管材 性能可控，應用范圍較廣；（2)利用管胚的微收縮可保持管胚內的氣密性，同時實現管胚壁 厚可調，能適用不同物料和不同工藝的要求，適用材料范圍和加工范圍廣，同時使高度取向 的聚合物分子鏈有所松弛，減少管胚內應力，提高其使用性能；(3)該設備拆裝方便，可直 接替換擠出機的傳統模頭。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0023] 圖1為本脹-微縮式雙軸向拉伸管連續成型設備的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0024] 下面結合實施例及附圖，對本實用新型作進一步的詳細說明，但本實用新型的實 施方式不限于此。
[0025] 實施例
[0026] 本實施例一種脹-微縮式雙軸向拉伸管連續成型設備，包括壁厚調節組件、冷卻 調節組件和吹脹組件，如圖1所示，吹脹組件包括芯棒11、口模基體12、進氣管7和冷風風 環13,芯棒設于口模基體中，芯棒與口模基體之間形成熔體流道20,冷風風環設于熔體流 道的出口外周，進氣管設于芯棒中部，進氣管的出風端位于熔體流道的出口內側；吹脹組件 的一側設有壁厚調節組件，吹脹組件的外周設有冷卻調節組件。
[0027] 冷卻調節組件包括冷卻調節手輪8、冷卻調節桿14、十字支撐架9、十字定位桿10、 真空定徑套15和定徑定位拉桿16,冷卻調節桿一端與真空定徑套固定連接，冷卻調節桿另 一端穿過十字支撐架后，端部設置冷卻調節手輪，十字支撐架一側通過十字定位桿與芯棒 連接，進風管外周與十字支撐架中部相接，十字支撐架底部、冷風風環底部和真空定徑套底 部通過定徑定位拉桿連接，真空定徑套與定徑定位拉桿滑動連接。
[0028] 冷卻調節桿與真空定徑套螺紋連接，并采用雙螺母鎖緊。
[0029] 真空定徑套位于冷風風環的外側，真空定徑套上，與冷風風環相對的一側設有測 徑傳感器19,測徑傳感器通過傳感器座17設于真空定徑套上。可通過測徑傳感器實時測量 膜泡的直徑，從而調節進風管內的冷空氣壓力，使膜泡直徑更穩定地保持在預設值范圍內。
[0030] 真空定徑套與冷風風環之間的空間為膜泡形成空間，真空定徑套位于冷氣塞外側 的空間為管胚軸向拉伸時的冷卻段。冷卻調節組件使用時，可調節冷卻調節手輪，通過冷卻 調節桿帶動真空定徑套沿著定徑定位拉桿滑動，從而調節冷卻段的長度。
[0031] 壁厚調節組件包括冷氣塞1、氣塞支撐架2、氣塞鎖緊帽3、壁厚調節手輪4、壁厚 調節桿5和定徑套支撐架6,定徑套支撐架設于十字支撐架外側；冷氣塞的中段位于進氣管 內，冷氣塞的一端穿過定徑套支撐架后，通過氣塞鎖緊帽與氣塞支撐架固定連接，冷氣塞的 另一端位于冷風風環與真空定徑套之間的空間內；壁厚調節桿一端與定徑套支撐架固定連 接，壁厚調節桿另一端穿過氣塞支撐架后，端部設置壁厚調節手輪；定徑套支撐架底部與定 徑定位拉桿連接。
[0032] 壁厚調節桿與定徑套支撐架螺紋連接，并采用雙螺母鎖緊。
[0033] 冷氣塞上，位于冷風風環與真空定徑套之間空間內的一端為橫置的錐形結構，冷 氣塞的錐形外壁上設有多個通孔21。多個通孔的設置，可使進風管的冷空氣冷卻管胚18 后，再從各通孔進入冷氣塞進行回收，實現循環利用，減少能耗。
[0034]冷氣塞上，位于冷風風環與真空定徑套之間空間內的端部與真空定徑套之間留有 空隙，空隙處為管胚出口。壁厚調節組件使用時，可調節壁厚調節手輪，通過壁厚調節桿和 氣塞支撐架帶動冷氣塞左右移動，調節冷氣塞與真空定徑套之間的空隙大小，從而調節管 胚的壁厚。
[0035] 上述脹-微縮式雙軸向拉伸管連續成型設備使用時，擠出機中的熔融物料從口模 基體進入熔體流道，冷風風環向管胚外壁吹冷空氣，進氣管向的高壓冷空氣同時吹向管胚 內壁，利用內外冷空氣將熔體流道出口處的熔融物料冷卻至玻璃化溫度與熔融溫度之間， 同時利用進風管中的高壓冷空氣將玻璃化溫度與熔融溫度之間的管胚吹脹成膜泡；然后通 過冷氣塞和真空定徑套將管胚收縮至預設的尺寸；最后擠出吹脹管胚。在上述過程中，測 徑傳感器實時測量管材外徑；轉動壁厚調節手輪，可使冷氣塞左右移動，實現管胚的壁厚調 節；轉動冷卻調節手輪，可使真空定徑套左右移動，實現冷卻段長度的調節。通過壁厚調節 和冷卻段長度調節，能夠滿足不同物料、不同工藝的要求，從而使得該設備可適用于多種材 料的管胚成型；改變進風管中高壓冷空氣的氣壓大小，可改變吹脹管胚的膜泡大小，即改變 徑向拉伸比，從而實現管材性能可控。
[0036] 通過上述設備可實現一種脹-微縮式雙軸向拉伸管連續成型方法，基于內外壓平 衡，先利用進風管和冷風風環之間形成的內外冷空氣壓力差，使管胚徑向擴張并實現徑向 拉伸比可調，再對管胚進行軸向拉伸，實現連續制備雙軸向拉伸管。
[0037] 管胚進行軸向拉伸之前，通過改變進風管內的冷空氣壓力來調節管胚徑向擴張時 形成的膜泡直徑，通過壁厚調節組件調節管胚軸向拉伸形成的管壁厚度，通過冷卻調節組 件調節管胚軸向拉伸時的冷卻段長度。
[0038] 如上所述，便可較好地實現本實用新型，上述實施例僅為本實用新型的較佳實施 例，并非用來限定本實用新型的實施范圍；即凡依本實用新型內容所作的均等變化與修飾， 都為本實用新型權利要求所要求保護的范圍所涵蓋。
【權利要求】
1. 一種脹-微縮式雙軸向拉伸管連續成型設備，其特征在于，包括壁厚調節組件、冷卻 調節組件和吹脹組件，吹脹組件包括芯棒、口模基體、進氣管和冷風風環，芯棒設于口模基 體中，芯棒與口模基體之間形成熔體流道，冷風風環設于熔體流道的出口外周，進氣管設于 芯棒中部，進氣管的出風端位于熔體流道的出口內側；吹脹組件的一側設有壁厚調節組件， 吹脹組件的外周設有冷卻調節組件。
2. 根據權利要求1所述一種脹-微縮式雙軸向拉伸管連續成型設備，其特征在于，所述 冷卻調節組件包括冷卻調節手輪、冷卻調節桿、十字支撐架、十字定位桿、真空定徑套和定 徑定位拉桿，冷卻調節桿一端與真空定徑套固定連接，冷卻調節桿另一端穿過十字支撐架 后，端部設置冷卻調節手輪，十字支撐架一側通過十字定位桿與芯棒連接，進風管外周與十 字支撐架中部相接，十字支撐架底部、冷風風環底部和真空定徑套底部通過定徑定位拉桿 連接，真空定徑套與定徑定位拉桿滑動連接。
3. 根據權利要求2所述一種脹-微縮式雙軸向拉伸管連續成型設備，其特征在于，所述 冷卻調節桿與真空定徑套螺紋連接，并采用雙螺母鎖緊。
4. 根據權利要求2所述一種脹-微縮式雙軸向拉伸管連續成型設備，其特征在于，所述 真空定徑套位于冷風風環的外側，真空定徑套上，與冷風風環相對的一側設有測徑傳感器， 測徑傳感器通過傳感器座設于真空定徑套上。
5. 根據權利要求2所述一種脹-微縮式雙軸向拉伸管連續成型設備，其特征在于，所述 壁厚調節組件包括冷氣塞、氣塞支撐架、氣塞鎖緊帽、壁厚調節手輪、壁厚調節桿和定徑套 支撐架，定徑套支撐架設于十字支撐架外側；冷氣塞的中段位于進氣管內，冷氣塞的一端穿 過定徑套支撐架后，通過氣塞鎖緊帽與氣塞支撐架固定連接，冷氣塞的另一端位于冷風風 環與真空定徑套之間的空間內；壁厚調節桿一端與定徑套支撐架固定連接，壁厚調節桿另 一端穿過氣塞支撐架后，端部設置壁厚調節手輪；定徑套支撐架底部與定徑定位拉桿連接。
6. 根據權利要求5所述一種脹-微縮式雙軸向拉伸管連續成型設備，其特征在于，所述 壁厚調節桿與定徑套支撐架螺紋連接，并采用雙螺母鎖緊。
7. 根據權利要求5所述一種脹-微縮式雙軸向拉伸管連續成型設備，其特征在于，所述 冷氣塞上，位于冷風風環與真空定徑套之間空間內的一端為橫置的錐形結構，冷氣塞的錐 形外壁上設有多個通孔。
8. 根據權利要求5所述一種脹-微縮式雙軸向拉伸管連續成型設備，其特征在于，所述 冷氣塞上，位于冷風風環與真空定徑套之間空間內的端部與真空定徑套之間留有空隙，空 隙處為管胚出口。
【文檔編號】B29C55/26GK203863998SQ201420250551
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年5月15日 優先權日:2014年5月15日
【發明者】瞿金平, 張桂珍 申請人:華南理工大學, 廣州華新科實業有限公司