一種一步法制備雙軸取向塑料管材的工藝方法及設備的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及聚合物成型加工領域，具體地，涉及一種制備雙軸取向塑料管材的工藝方法及設備。
【背景技術】
[0002]高分子材料的大分子鏈在一定溫度和外應力場的作用下會產生有序排列，獲得取向結構，使材料在取向方向上的力學性能大大提高，實現材料的自增強。在相同外徑和承壓能力下，取向結構的管材的管壁更薄，有有效地節省能源和原材料。
[0003]人們圍繞制造雙向拉伸取向的塑料管發明了許多制造方法或設備，如有芯棒機械擴脹法、氣液擴脹法、充氣布袋擴脹法等，而這些的雙向拉伸塑料管的制造方法或設備中都在管材內部放置一根長長的一端固定在擠出模頭上的芯棒機械擴脹裝置或一端固定在擠出模頭上而另一端固定在封氣柱塞或機械擴脹設備或充氣布袋上的拉繩或充氣液的管子上，這些發明多為二步法，先是把管材冷卻到常溫后再加熱到拉伸溫度，使得這類方法或設備復雜，生產線長，占地面積大，生產成本高，設備投資高，操作不方便，能量消耗大且管材廢品率尚。

【發明內容】

[0004]本發明的目的是為了提供一種一步法制備雙軸取向塑料管材的工藝方法及設備，該工藝方法簡單、設備簡單、低能耗、生產成本低、易于工業化實現、能提高管材性能、尺寸精度和表面質量的徑向與軸向雙向拉伸塑料管的工藝方法和設備。
[0005]本發明是利用真空吸附力和牽引機拉伸力的共同作用下，使管胚在一定溫度下沿著雙向拉伸模具內壁運動實現對管材的雙軸拉伸的。
[0006]本發明提供的一種一步法雙軸取向塑料管材的制造方法:首先將塑料原料加入擠出機中，所述塑料原料在擠出機中熔融塑化后，從擠出機的擠出管模頭擠出成型為管胚，所述管胚經管胚保溫段冷卻保溫在塑料高彈態的可拉伸溫度范圍內，之后所述管胚經過加熱箱保溫恒定在塑料高彈態的可拉伸溫度范圍內，隨后所述管胚在牽引機的牽引力和真空機的吸附作用力下，所述管胚的外壁緊貼在雙向拉伸模具的內壁移動，從而實現雙向拉伸模具對胚管進行徑向、軸雙向拉伸；徑、軸雙向拉伸由雙向拉伸模具和牽引機共同完成，所述管胚的軸向拉伸比是通過調整牽引機的線速度來進行調整，使其達到設計所需的軸向拉伸比；所述管胚在完成徑向、軸向雙軸拉伸取向后成為管材，在定徑套內快速冷卻定徑定型取向，最后得到雙軸取向的管材。
[0007]本發明提供的一種制備雙軸取向塑料管材的設備，包括塑料擠出機，擠出管模頭，管胚保溫段，雙向拉伸模具，真空冷卻定徑裝置，冷卻箱，牽引機，切割機和自動放管機并依次直線定位構成生產線；管胚保溫段有溫度控制裝置，雙向拉伸模具包括位于塑料管材壁外的拉伸擴脹模腔、真空裝置和溫度控制裝置，雙向拉伸模具可根據不同的規格更換。
[0008]1、本發明采用真空機的吸附力和牽引機的牽引力拉伸管材，不僅實現了對管材的徑向取向和軸向取向，而且使取向均勻，取向后的管材雙向性能都有較大提高，相同規格的管材雙軸取向后拉伸強度和彈性模量比普通管材提高了 20%以上，其環向性能優于軸向性能，符合取向管的實際使用需要；
[0009]2、本發明操作簡便，加工成本低；雙軸拉伸后的管材厚度均勻，可以實現1.1-3.5的擴脹比，可節約原材料達20%以上；
[0010]3、本發明可通過更換不同管徑的定徑套和雙軸拉伸模具可以生產多種規格的塑料增強管材，加工控制方便；
[0011]4、本發明實現了雙軸拉伸管的連續操作，結構簡單，控制精確，易于實現工業化；且采用冷卻保溫方式降低高溫熔融塑料，不是把管胚溫度降到常溫再加熱，節省能耗，降低生產成本；
[0012]5、本發明具有明顯的經濟效益和社會效益。
【附圖說明】
[0013]圖1為本發明的結構示意圖
[0014]1、塑料擠出機；2、擠出管模頭；3、管胚保溫區；4、雙向拉伸模具；5、真空冷卻箱；6、冷卻箱；7、牽引機；8、切割機；9、自動放管機；10、管胚；11、雙軸拉伸后的管材。
【具體實施方式】
[0015]下面結合說明書附圖對本發明進行詳細描述。參照附圖，對本發明優選實施例進行詳細的描述，其中所有相同的附圖標記表示相同的部件。
[0016]將塑料原料加入擠出機1中，在擠出機1中熔融塑化后，從擠出機1后的擠出管模頭2擠出成型為管胚10，管胚10經管胚保溫段3冷卻保溫在高彈態，，經過雙向拉伸模具4中的加熱箱保溫加熱到高彈態的可拉伸溫度范圍內，在牽引機7的牽引力和真空的吸附作用力下，管胚10的外壁緊貼在雙向拉伸模具4的內壁移動，實現了雙向拉伸模具4對胚管10進行徑、軸雙向拉伸，在真空冷卻箱5中的定徑套內快速冷卻定徑定型取向，得到雙軸取向的管材11。本實施例未述部分與現有技術相同。剛開始生產時，管胚保溫段3里先不通水或油，讓管坯10擠出后牽引到牽引機7上牽引，直到通過牽引機7，同時冷卻箱6通水冷卻。然后管胚保溫段3內開始通入熱水或熱油，調節管胚保溫段3和雙向拉伸模具4的溫度，使之在高彈態溫度范圍內，打開雙向拉伸模具4中的真空裝置對管胚10進行徑向拉伸，并調節其真空度，再打開真空冷卻箱的真空裝置并調節真空度，并調節牽引機7的夾緊設置，使之符合夾緊管材的要求，最后調節牽引速度，使得擴張后的管材外徑符合規定尺寸后，開始正常生產。
[0017]本發明的方法中，對管胚徑向拉伸取向采用雙向拉伸模具，其徑向拉伸比的比值在1.1-3.5之間。
[0018]本發明的方法中，雙向拉伸模具的真空度控制在-0.01至-0.08MPa之間。
[0019]本發明的方法中，冷卻保溫處的溫度比雙軸拉伸處的拉伸溫度低一點，低0.5-10。。。
[0020]本發明的方法中，對管胚軸向拉伸取向采用牽引機來拉伸的方法，即使用一臺牽引機，采用一定的牽引速度，實現對管胚進行軸向拉伸，牽引機的牽引速度要保證管材的徑向拉伸比大于軸向拉伸比，其比值在1.05-3之間。
[0021]本發明的方法中，牽引機將雙軸拉伸后的管材送入真空冷卻定徑裝置進行