制造径、轴双向拉伸或径向单向拉伸塑料管的方法及装置

摘要

本发明提供了一种制造径、轴双向拉伸或径向单向拉伸塑料管的方法,包括用挤出机熔融塑料且通过挤出管模头挤出塑料组成管壁的塑料管型坯,经定型冷却后获得管坯,当管坯温度达到拉伸工艺温度时,通过与挤出管模头连通的管坯内部的空心管向管坯内部送入压力液体和/或气体,因管壁内壁和扩拉管内壁与空心管连接的密封塞之间密封的堵塞作用和/或压辊式牵引机压紧管坯内壁和扩拉管内壁对流体的密封堵塞作用,送入的流体从内部对管坯内壁施压,对其进行径向、轴向双向或径向单向扩拉,形成拉伸塑料管。本发明还提供了制造这种塑料管的装置。

说明书

本发明涉及的是一种利用压力液(气)流体扩拉管制造径、轴双向拉伸或径向单向拉伸塑料管的方法及装置。

已知的双向拉伸塑料管的方法或装置有WO93/19924、DE2357210、EP0441142。此三种方法均是采用在扩拉管内放置锥形芯轴，利用锥形芯轴的外径尺寸大致确定管子内径尺寸。其中之一：扩拉后经冷却(或冷冻)管子自然收缩一点，从而得到最终的管径尺寸。此种方法控制管径尺寸能力较差，管子变形大，圆度差。第二种方法是，扩拉后用校准仪的标准板逐渐对管子进行收缩，得到预期的管子外部规格。其弱点是在校准过程中会对管子塑料的双向拉伸造成损伤。第三种方法是在锥形芯轴后端，利用喷曼光谱检测——一种分子取向措施，当激光束撞上管材时，至少有一条对应于喇曼光谱线的光波被管材辐射，将所测的强度，即热塑料材料分子拉伸实际值输入计算机，与预先设定值比较，根据二值之差，控制管子设备运行的各种参数，以达到控制管子分子的轴向或径向拉伸度。此方法投入成本高，操作复杂，不能严格控制管子尺寸。

鉴于以上原因，本发明的目的是为了提供一种控制管材尺寸精度高，管材内外温度易控制，拉伸工艺易控制，能保证拉伸质量的制造径、轴双向拉伸或径向单向拉伸塑料管的方法。本发明的另一个目的是为了提供一种设备制造成本低的制造径、轴双向拉伸或径向单向拉伸塑料管的装置。    

本发明的目的是这样来实现的：

本发明方法包括用至少一台挤出机熔融塑料且通过有至少一个流道的挤出管模头挤出至少一层塑料组成管壁的塑料管型坯，经定径套和冷却箱定型冷却后获得管坯，当管坯温度达到拉伸工艺温度时，通过与挤出管模头连通的管坯内部的空心管向管坯内部送入压力液体和/或气体，因管壁内壁和扩拉管内壁与空心管连接的密封塞之间密封的堵塞作用和/或压辊式牵引机压紧管坯内壁和扩拉管内壁对流体的密封堵塞作用，送入的流体从内部对管坯内壁施压，对其进行径向、轴向双向或径向单向扩拉，形成拉伸塑料管。

上述的加热箱内设置扩拉管的外定径套，对冷却定型的管坯再加热达到拉伸工艺温度，当对管坯扩拉时，由扩拉管的外定径套对其外径定位，对管坯扩拉时，扩拉管的外径不能自由变化，而是由加热器(箱)的扩拉管外定径套对扩拉管外径定径，可以根据设计的径向拉伸比更换扩管的定径套尺寸规格。

上述的冷却箱内设置扩拉管的冷却外定径套，在冷却外定径套内进行冷却定型处理，利用增设的冷却箱及冷却外定径套对扩拉后的管实行冷却，并在冷却外定径套处进行冷却定型处理使管达到设计定径尺寸。

上述的方法是通过调整管坯牵引机和压辊式牵引机或拉伸牵引机间的线速度来调整管坯的轴向拉伸比，使其达到设计所需的轴向拉伸比。

上述的方法是在管坯牵引机前设置剖管器，在拉伸牵引机后设置剖管器，方便剖开塑料管，以便开机制造和安装密封塞使其与管坯内壁和扩拉管内壁配合起到密封作用，能够制造圆筒型拉伸塑料管，

本发明制造径、轴双向拉伸或径向单向拉伸塑料管的装置，包括至少一台塑料挤出机，含至少一个流道的挤出管模头，定径套、冷却管，管的扩拉机构，牵引机构，压力液和/或气输送机构，其特征在于管的扩拉机构由输送压力液体和/或气体流体的空心管及装于空心管上或与之连接的密封塞与含至少一对压辊的至少一组压辊或牵引机和/或管坯牵引机组成，牵引机构包括管坯牵引机和/或拉伸牵引机。

上述的管的扩拉机构由与挤出管模头连通的可输送热的压力液体和/或气体流体的空心管及装于定心管上或与之连接的密封塞与含至少一对压辊的至少一组压辊式牵引机组成。

上述的装置中有加热器，加热器内有扩拉管外定径套，对管坯加热并控制扩拉管的外径。

上述的装置中有冷却箱，箱内有扩拉管的冷却外定径套。

上述的装置中管坯牵引机前有剖管器，拉伸牵引机后有剖管器。

上述的装置中有压力液和/或气输送机构包括通过空心管道与挤出管模头连通的压力液和/或气输送器。

本发明方法将挤出冷却定型获得的塑料管，在符合拉伸工艺条件时向管坯中送入压力液体和/或空气流体，由压力液体或空气流体对管坯从内部施压而达到双向或径向单向扩拉形成双向或径向拉伸塑料管。

采用本发明方法控制管材尺寸精度好，生产效率高，管材内外温度易控制，拉伸工艺易控制，拉伸质量能保障。本发明装置制造成本低。

下面结合附图详细说明本发明的实施例：

图1为本发明装置实施例1图。

图2为本发明装置实施例2图。

图3为本发明装置实施例3图。

实施例1：

图1给出了本发明装置实施例行图。包括挤出机1，有至少一个流道的挤出管模头2，内装有定径套3的冷却箱4，与挤出管模头连通的压力液体和气体空心金属管5，装在压力液体和气体空心金属管5上的密封塞6，扩拉管11，装于扩拉管11外周的扩管定径套10、管冷却定径管13，压辊式牵引机14。液气输送管23一端装在挤出管模头上且与压力液体和气体空心金属管连通而另一端与压力液和气体输送器22连通。

挤出机1将塑料原料如尼龙6或尼龙66或聚丙烯或聚乙烯熔融，通过挤出管模头2挤出塑料管型坯21，管型坯进入抽真空的冷却水喷淋的冷却箱4，在冷却箱中因抽真空的作用，管型坯被定径套3在定径的情况下冷却，冷却水温度可以调整，以此调整管型坯的冷却速率，使管坯冷却定型但又最好处于可被拉伸的温度，冷却定型后的管坯8内壁装有硅橡胶材料制成的密封塞6，该密封塞被装于与挤出管模头连通的压力液和/或气管5之上，该管是空心的金属管，通过挤出管模头与外界的压力液和/或气输送机构输送器22和输送管23连通，按照可以拉伸管坯的压力向管坯内壁送空气或液体如水或油或者是气和液体的混合物，因管坯内壁被压辊式牵引机14压紧起到密封堵塞作用，压力液和/或气对内壁产生压力而使管壁被径向扩拉。本实施例还可以将送入管坯内壁的压力液和/或气加热后送入并循环，以增加扩拉温度，并保持衡定的拉扩拉条件。

管坯在上述拉伸过程中，可以在扩拉管11的外径增加扩拉管定径套10和冷却定径套13，冷却定径套可以用风冷却，也可以淋水冷却。

实施例2：

图2给出了本发明装置实施例21图。本实施例2装置基本与实施例1同。不同处是在冷却箱后设置了前剖管器20，管坯牵引机7，在扩管定径套和定径套外分别装有加热箱9(如热烘箱或热水箱或热熔剂箱)，冷却箱12(如冷风箱或冷水箱)。在冷却箱和冷却定径套间装有托棍子18。在冷却箱后依次设置了压辊牵引机14，拉伸牵引机15，后剖管器19。钢丝16一端与液压缩空气管5连接而另一端连有密封塞17。

挤出机1熔融塑料如高密度聚乙烯通过挤出管模头2挤出管型坯21，管型坯在真空冷却箱4中被抽真空力在定径套3定径冷却定型为管坯8。管坯被管坯牵引机7从冷却水箱中牵出，索引机7可调整牵引速度而调整管的壁厚。

为了开机方便和形成尺寸稳定的管坯，在管内壁设的密封塞6之前设有前剖管器，以使管坯尺寸不符合要求或与密封塞尺寸不配合的管坯在此被剖开不损坏密封塞。管坯8进入加热箱9被重新加热达到拉伸温度，加热箱9的热源采用热风或热水或加热溶剂，在管坯被加热达到拉伸温度时，压力液或气输送器22通过与之连接的液或气输送管23向与挤出管模头连通的压力液或气空心管送入压力液和/或气体流体，使加热的管坯从内壁施压而被扩拉。扩拉的外径尺寸由扩管定径套10所限定，空心管送入的压力液和/或气体流体能产生压力扩拉管坯是因为压辊式牵引机14的压辊作用，压辊压紧管坯，内壁起到密封堵塞作用而建立起管内壁的压力，当管被扩拉后进入冷却箱子12冷却定型，其定型尺寸由冷却定管没径套13确定，为了减小对扩拉管的摩擦，在冷却定型后的管的下边设有多组托辊18，在压辊式牵引机后方设有一个后剖管器19，当扩拉达到设计规定的尺寸，也即密封塞17还不能准确配合已成型扩扩拉管的内径起到密封可靠的作用时，扩拉管一直被后剖管器剖开，防止损坏密封塞17。密封塞17是与钢丝16连接，钢丝16与挤出管模头连接的空心管连接。当密封塞准确起到堵塞作用之后，拉伸牵引机15开始起拉伸和牵引的作用，此时再缓慢放开压辊式牵引机14的一对压辊，使经过拉伸牵引机之后的扩拉管因内壁压力液/和或气体液体的作用基本愎复到筒型规格尺寸。

本实施例的压辊式牵引机14在扩拉较薄的管材时，可以一直使用，不放开压辊，也不必按照上述方法交给拉伸牵引机15牵引。若需要在扩拉管时不仅径向扩拉，也需要对管材轴向拉伸，也采用压辊式牵引机14进行轴向拉伸该管材。本实施例在扩拉较厚的管材时，可以按照前述的方法操作，同样也可以对管材进行轴向拉伸。    

实施例3：

图3给出了本发明装置实施例3结构示意图。本实施例3基本与实施例2同。不同处是减少了拉伸牵引机15和后剖管19以及钢丝16，增加一台挤出机。本实施例可以生产两层甚至三层共挤出的复合管坯，选取不同的材料共挤出，可以提高管的性能和工程的适应能力，比如内层尼龙6，中间层为离子型树脂，外层为热熔接性能好的聚乙烯。管被双向拉伸或径向单向拉伸后，尼龙6的强度比不拉伸的高5至10倍，大大增加了管的承压能力，外层的聚乙烯虽经拉伸定向，但热熔性能仍能优良，扩大了该管的工程用途。此实施例的方法与实施例2相同。本实施例也可将管坯牵引机7换为压辊牵引机，其余方法相同。