一种抗击抗压双轴取向聚氯乙烯管材制备方法及装置

摘要

本发明公开了一种抗击抗压双轴取向聚氯乙烯管材制备方法及装置，包括以下步骤：步骤一：将聚氯乙烯管材原料倒入捏合机中，在100‑120℃下进行高速捏合，达到充分混合；步骤二：将步骤一混好的原料放入挤出机上料斗，然后挤出管胚；步骤三：将步骤二得到的管胚放入真空定径箱内冷却定型；步骤四：将步骤三得到的冷却的管子二次加热；步骤五：用旋转螺旋锥体双向拉伸设备进行拉伸；步骤六：将步骤五得到的成品定尺寸截取，检验入库。本发明提供的旋转螺旋锥体双向拉伸设备包括旋转螺旋锥体、模具、蜗轮蜗杆减速电机、转动轴I、偏心齿轮I、偏心齿轮II和旋转螺旋锥体。本发明利用拉伸的分子取向性，提高管材的力学性能，保证拉伸的均匀，提高成品率。

说明书

技术领域

本发明涉及聚氯乙烯管材拉伸领域，特别涉及一种抗击抗压双轴取向聚氯乙烯管材制备方法及装置。

背景技术

近年来，在国内外相继报道了用于给水的双轴取向管材，这种管材在加工过程中通过特定的双轴取向工艺，大大增强了管材的机械强度和抗冲击强度，在承受相等液压的条件下,大大降低了管材的壁厚，减轻了管材的重量,达到了节约资源，降低产品成本的效果。

双轴拉伸，即材料通过双向拉伸，将垂直于双向拉伸这个拉伸面的强度，叠加到拉伸面方向来了。由此增加了材料拉伸面方向的强度。高分子材料的拉伸取向，一定要在玻璃化温度与熔融温度之间。如果低于玻璃化温度，分子链处于被冻结状态，在这个温度条件下进行拉伸，只会造成材料受强迫拉伸而破坏。如果高于熔融温度，分子链能自由运动，受拉伸的分子链不能实现取向作用。只有在玻璃化温度与熔融温度之间，最好在材料软化点附近,才能实现和保持最有效的分子取向。拉伸比率与拉伸速率拉伸取向，用通俗的话来讲，就是将卷曲的分子链拉直并沿拉伸的方向排列。适当增加拉伸比率，则分子取向程度加大，材料的强度也同时加大。但过分加大拉伸比率，会导致材料的破坏，用通俗的话来讲，就是材料的分子链被拉断，材料受到了破坏。

理想的拉伸取向应当是双向的，即双轴拉伸取向，通过双轴拉伸取向，既增加了管材的轴向强度，同时也增加了管材的径向即环向强度，也就是说，通过双轴拉伸取向，提高了管材的整体性能。目前，在PVC管道上，国外有双向拉伸管道，使其在通水时承压能力提升，当管道不拉伸时，管材的抗拉强度在30MPa左右，拉伸后在40MPa。而关于双轴取向聚氯乙烯管（PVC-O）工艺及设备，在管材拉伸时，越薄的地方越容易拉伸，容易拉破，越厚的地方越不容易拉伸，拉伸不均匀，此外，目前关于PVC-O管材的成品率只有70%。

发明内容

本发明为了弥补现有技术的不足，提供了一种抗击抗压双轴取向聚氯乙烯管材制备方法及装置。

本发明是通过如下技术方案实现的：一种抗击抗压双轴取向聚氯乙烯管材制备方法，包括以下步骤：

步骤一：将聚氯乙烯管材原料倒入捏合机中，在100-120℃下进行高速捏合，达到充分混合；

步骤二：将步骤一混好的原料放入挤出机上料斗，然后经挤出机挤出管胚，温度设置160-180℃，主机的转速在22-33转，主机电流50-70A；

步骤三：将步骤二得到的管胚放入真空定径箱内冷却定型，真空箱负压0.2-0.4Mpa，冷却水温度为18-25℃；

步骤四：将步骤三得到的冷却的管子加热到90-110℃进行二次加热；

步骤五：在90-110℃下，用旋转螺旋锥体双向拉伸设备（1）进行拉伸；

步骤六：将步骤五得到的成品定尺寸截取，检验入库。

本发明还提供了一种抗击抗压双轴取向聚氯乙烯管材的制备装置，包括所述步骤五中的旋转螺旋锥体双向拉伸设备，所述旋转螺旋锥体双向拉伸设备包括旋转螺旋锥体，旋转螺旋锥体套装在模具内，所述模具上安装蜗轮蜗杆减速电机，蜗轮蜗杆减速电机安装在防护箱内，蜗轮蜗杆减速电机通过转动轴I连接偏心齿轮I，偏心齿轮I与偏心齿轮II啮合，所述偏心齿轮II上安装转动轴II，转动轴II上安装旋转螺旋锥体，所述旋转螺旋锥体包括圆台和圆柱，圆台和圆柱表面有螺纹，螺纹的螺距为8-25mm，螺纹的角度为30°，所述圆台母线与垂直线角度为15-30°。

进一步的，所述圆台顶部的直径为20-2000mm。

进一步的，所述圆柱底部的直径为1200-1500mm。

进一步的，所述圆柱的高度为300-500mm。

与现有技术相比，本发明的有益之处为：

1、本发明利用拉伸的分子取向性，提高管材的力学性能，保证拉伸的均匀，提高成品率；

2、当冷却的管子加热到90-110℃，达到玻璃化温度，呈玻璃态，利用螺旋锥体的螺纹向前的推力，提供管材扩张的动力，当螺纹与管材的管壁紧密贴合时，螺纹前进的扭力转换成管壁和螺纹之间的作用力，当螺纹扭动时，螺纹和管壁之间的摩擦力转换方向，转换成管材向前的推力，也可以说是锥体对管材向后的拉力，管材扩张的动力靠旋转的力进行转化，容易控制；

3、由于螺旋锥体包括圆台和圆柱，圆柱的直径大于圆台前面的直径，管材逐渐前进时被撑开，容易操作，受力均匀且管材不用固定；由于锥体对管材向后的拉力，对管材在轴向上进行拉伸，由于圆台前面的直径小于圆柱的直径，当管材被撑大时，在环向上也进行了拉伸，实现了双向拉伸，此外，由于作用力在螺纹上均匀分布，不用太大的扭矩力就能进行扩张，当螺旋锥体扭动时，在不同的点上，力呈区域分布，形成无数个孤立的单元，互不影响，避免了管材薄的地方容易拉伸，厚的地方越不容易拉伸的现象，提高成品率。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为本发明旋转螺旋锥体双向拉伸设备的结构示意图；

图2为本发明旋转螺旋锥体的立体图；

图3为本发明旋转螺旋锥体的结构示意图；

图4为本发明旋转螺旋锥体的螺纹的结构示意图；

图5为本发明旋转螺旋锥体的螺纹分布图；

图6为本发明旋转螺旋锥体的俯视图；

图中，1、旋转螺旋锥体双向拉伸设备，2、旋转螺旋锥体，3、模具，4、蜗轮蜗杆减速电机，5、转动轴I，6、偏心齿轮I，7、偏心齿轮II，8、转动轴II，9、防护箱，21、圆台，22、圆柱，23、螺纹。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式做进一步的详细说明。

一种抗击抗压双轴取向聚氯乙烯管材制备方法，包括以下步骤：

步骤一：将聚氯乙烯管材原料倒入捏合机中，在100-120℃下进行高速捏合，达到充分混合，100-120℃下捏合能够使原料的物理、化学性质发生变化，本实施案例中，聚氯乙烯管材原料包括PVC、增润剂、润滑剂、填料，填料包括碳酸钙；

步骤二：将步骤一混好的原料放入挤出机上料斗，然后经挤出机挤出管胚，温度设置160-180℃，主机的转速在22-33转，主机电流50-70A；

步骤三：将步骤二得到的管胚放入真空定径箱内冷却定型，真空箱负压0.2-0.4Mpa，冷却水温度为18-25℃；

步骤四：将步骤三得到的冷却的管子加热到90-110℃进行二次加热；

步骤五：在90-110℃下，用旋转螺旋锥体双向拉伸设备1进行拉伸，其中旋转螺旋锥体的转速和生产速度成正比例关系；

步骤六：将步骤五得到的成品定尺寸截取，检验入库。

如图1-6所示，一种抗击抗压双轴取向聚氯乙烯管材的制备装置，包括所述步骤五中的旋转螺旋锥体双向拉伸设备1，所述旋转螺旋锥体双向拉伸设备1包括旋转螺旋锥体2，旋转螺旋锥体2套装在模具3内，所述模具3上安装蜗轮蜗杆减速电机4，蜗轮蜗杆减速电机4安装在防护箱9内，所述蜗轮蜗杆减速电机4通过转动轴I 5连接偏心齿轮I 6，偏心齿轮I 6与偏心齿轮II 7啮合，所述偏心齿轮II 7上安装转动轴II 8，转动轴II 8上安装旋转螺旋锥体2，使用时蜗轮蜗杆减速电机4通过偏心齿轮I 6、偏心齿轮II 7、转动轴II 8带动旋转螺旋锥体2旋转。

所述旋转螺旋锥体2包括圆台21和圆柱22，圆台21和圆柱22表面有螺纹23，螺纹23的螺距b为8-25mm，螺纹23的角度α为30°，所述圆台母线与垂直线角度β为15-30°，所述圆台21顶部的直径为20-2000mm，所述圆柱22底部的直径D为1200-1500mm，所述圆柱22的高度H为300-500mm，圆台的高度h=（D-d）/（2tanβ）。

通过本旋转螺旋锥体双向拉伸设备拉伸的聚氯乙烯管材抗压强度高达65MPa，其中使用旋转螺旋锥体双向拉伸设备后聚氯乙烯管材径向拉伸达200%，轴向拉伸20%，成品率达95%以上。

工作原理：本发明利用管材拉伸的分子取向性，提高管材的力学性能，保证拉伸的均匀，提高成品率；当步骤三得到的冷却的管子加热到90-110℃时，呈玻璃态，利用旋转螺旋锥体2的螺纹向前的推力，提供管材扩张的动力，当螺纹23抓住管材的管壁时，螺纹前进的扭力转换成管壁和螺纹之间的作用力，当螺纹扭动时，螺纹和管壁之间的摩擦力转换方向，转换成管材向前的推力，也可以说是旋转螺旋锥体对管材向后的拉力，管材扩张的动力靠旋转的力进行转化，容易控制；此外，由于旋转螺旋锥体包括圆台21和圆柱22，圆柱22的直径大于圆台21前面的直径，管材逐渐前进时被撑开，容易操作，受力均匀且管材不用固定；此外，由于旋转螺旋锥体对管材向后的拉力，对管材在轴向上进行拉伸，由于圆台前面的直径小于圆柱的直径，当管材被撑大时，在环向上也进行了拉伸，实现了双向拉伸。由于作用力在螺纹上均匀分布，不用太大的扭矩力就能进行扩张，当螺旋锥体扭动时，在不同的点上，力呈区域分布，形成无数个孤立的单元，互不影响，避免了管材薄的地方容易拉伸，厚的地方越容易拉伸的现象，提高成品率。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内，因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。