專利名稱：長玻纖維螺旋在線復(fù)配圓形塑料管材擠出機(jī)頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是為了提高硬質(zhì)塑料圓形管材的力學(xué)性能而設(shè)計(jì)的安裝在塑料擠出成型機(jī)上的擠出機(jī)頭，屬于塑料成型設(shè)備部件的發(fā)明設(shè)計(jì)。
硬質(zhì)塑料圓形管材是一種應(yīng)用廣泛的工程材料，在建筑、水利、環(huán)境等工程中大量使用。但是，由于一般硬質(zhì)聚氯乙烯管材的擠出設(shè)備和擠出工藝原因，形成現(xiàn)在生產(chǎn)和銷售的管材的力學(xué)性能不能滿足工程的需要，其主要特點(diǎn)就是管材的周向抗拉力比較弱，不能承受內(nèi)部大的壓力，不能應(yīng)用在高層建筑和高壓輸液、輸氣管道上。其原因有二，一是結(jié)構(gòu)原因，根據(jù)《材料力學(xué)》教材中應(yīng)力分析內(nèi)容，像管材類的薄壁容器，在內(nèi)壓作用下，它的周向應(yīng)力是軸向應(yīng)力的2倍；二是工藝原因，現(xiàn)在安裝在塑料擠出成型機(jī)上的擠出機(jī)頭，不管是直通式還是直角式，都是直接依靠擠出機(jī)頭入出口的壓力差把熔體擠出機(jī)頭，在機(jī)頭內(nèi)熔體以直線剪切流動(dòng)，直到冷卻，造成塑料分子基本上都是沿管材軸向取向。因?yàn)?，分子的取向問題，管材壁就成了因方向不同而力學(xué)性能也不同的各向異性材料，根據(jù)《塑料模具手冊》等資料可知，塑料板材沿分子取向的強(qiáng)度是垂直于分子取向強(qiáng)度的2到3倍。這樣，從理論上計(jì)算現(xiàn)在使用的管材的力學(xué)性能僅是材料性能的1/4～1/6，一方面造成管材力學(xué)性能低下，另一方面又造成材料資源的浪費(fèi)。
在聚合物原料市場上已經(jīng)由一種含玻纖的粒料，可以用在注射或擠出成型中，其產(chǎn)品的力學(xué)強(qiáng)度有所提高，但有缺點(diǎn)(1)該粒料的成本比較高；(2)粒料中所含的玻纖長度有限，10mm以下，并且在管材擠出成型時(shí)纖維沿管的軸向取向，對提高管材的周向強(qiáng)度作用有限；(3)對含玻纖的粒料的塑化和擠出，現(xiàn)有的擠出機(jī)不一定適用，要進(jìn)行大的調(diào)整或購置新的。
本發(fā)明的主要目的就是設(shè)計(jì)一種新型擠出機(jī)頭，安裝在現(xiàn)有通用的擠出機(jī)上，使用普通的聚合物顆粒，在其塑化熔融后在線混合入一定長度的玻璃纖維，并使得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(chǎn)出強(qiáng)度更高的管材，滿足工程實(shí)際的需要。
本發(fā)明的目的是通過以下措施實(shí)現(xiàn)的一種長玻纖維在線螺旋復(fù)配圓形管材擠出機(jī)頭。其特征在于，安裝在各種通用塑料擠出機(jī)上，可將玻璃粗紗連續(xù)裁斷成一定長度的玻璃纖維，并輸入到機(jī)頭內(nèi)的熔體腔中，并使玻纖與聚合物熔體相混合，然后使混合熔體繞管材芯棒軸線螺旋流動(dòng)。
本發(fā)明長玻纖維螺旋在線復(fù)配圓形塑料管材擠出機(jī)頭具有常規(guī)直通式管材擠出機(jī)頭的各個(gè)部件，增加和改進(jìn)的部件有以下幾點(diǎn)1、玻璃粗紗的輸入、裁斷裝置該裝置由鋼制筒體和固定筒體上端的變速電機(jī)(2)及在筒體內(nèi)與筒體相配合的螺桿(4)組成。其中，筒體上段橫向有一孔為連續(xù)的玻璃粗紗和耦連劑輸入口(3)，筒體下端外壁有螺紋與擠出機(jī)頭相連，內(nèi)壁上固定玻璃纖維裁斷刀片；螺桿的上端與變速電機(jī)軸相連，下端周邊裝有刀片與筒體上刀片相切，螺桿下端為一蝸桿(5)。
2、長玻纖維與熔體的混合與分布裝置該裝置為一鋼制圓錐體稱分流錐(7)，錐體頂角60°，錐體底部凹進(jìn)一圓臺，安裝軸承與芯棒支架相連，可繞圓錐軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，圓錐頂部固接一蝸桿(6)，與玻璃粗紗輸入、裁斷裝置內(nèi)螺桿下端的蝸桿(5)相嚙合。使得螺桿在電機(jī)(2)帶動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)輸入并裁斷玻璃纖維時(shí)，帶動(dòng)分流錐繞軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。
3、使混合熔體繞管材芯棒軸線螺旋流動(dòng)裝置該裝置為一具有渦輪支承肋片的芯棒支架(8)，其內(nèi)緣一側(cè)由螺紋與芯棒(11)聯(lián)接，另一側(cè)由軸承與分流錐(7)聯(lián)接，使混合熔體在芯棒和口模間繞芯棒表面螺旋流動(dòng)，達(dá)到玻璃纖維螺旋取向的目的。
4、使玻纖在成型管材表面不顯露裝置在口模(10)全長的二分之一處，在口模的內(nèi)壁上及與之相對應(yīng)的芯棒(11)上，沿圓周各設(shè)置一凸出圓弧，弧的高度是口模與芯棒間隙的六分之一。
本發(fā)明長玻纖維螺旋在線復(fù)配圓形塑料管材擠出機(jī)頭的結(jié)構(gòu)簡圖如


圖1所示。其中，(1)熔體濾網(wǎng)，(2)變速電機(jī)，(3)連續(xù)的玻璃粗紗和耦連劑輸入口，(4)玻璃粗紗輸送螺桿、筒體和裁斷刀片，(5)驅(qū)動(dòng)蝸桿，(6)傳動(dòng)蝸桿，(7)轉(zhuǎn)動(dòng)分流錐，(8)芯棒支架，(9)冷卻氣入口，(10)口模，(11)芯棒。圖2為芯棒支架(8)的正面圖和剖面圖。
本發(fā)明長玻纖維螺旋在線復(fù)配圓形塑料管材擠出機(jī)頭的工作原理為，由塑料擠出機(jī)擠出的塑料熔體通過濾網(wǎng)(1)進(jìn)入機(jī)頭的熔體腔，同時(shí)在電機(jī)(2)的帶動(dòng)下，連續(xù)的無堿無捻玻璃粗紗和耦聯(lián)劑通過輸入口(3)進(jìn)入玻纖輸入和裁斷裝置，由螺桿、筒體(4)完成對玻璃粗紗的輸送和裁斷并到擠入機(jī)頭熔體腔內(nèi)，在由固定在螺桿頂端的驅(qū)動(dòng)蝸桿(5)傳動(dòng)固定在可轉(zhuǎn)動(dòng)的分流錐(7)上的傳動(dòng)蝸桿(6)，分流錐(7)的轉(zhuǎn)動(dòng)使裁斷后的玻纖和塑料熔體浸潤并分散到塑料熔體之中，形成纖塑熔體。纖塑熔體在經(jīng)過支架(8)時(shí)熔體的流動(dòng)方向由沿芯棒軸向改變?yōu)槔@芯棒螺旋向，并在口模(10)和芯棒(11)之間成型為圓形管材形狀，并把管材表面顯露的玻纖擠入內(nèi)層，經(jīng)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(qiáng)度管材。
本發(fā)明在實(shí)驗(yàn)室實(shí)施了模型試驗(yàn)，玻纖在熔體中的分布和取向，均達(dá)到了設(shè)計(jì)目的。
權(quán)利要求1.一種長玻纖維在線螺旋復(fù)配圓形管材擠出機(jī)頭，安裝在各種通用塑料擠出機(jī)上，可擠出玻璃纖維繞軸向螺旋加強(qiáng)的管材，其特征在于機(jī)體上螺紋連接其玻璃粗紗的輸入、裁斷裝置，機(jī)頭內(nèi)有纖維與熔體的混合與分布裝置，混合熔體繞管材芯棒軸線螺旋流動(dòng)裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的長玻纖維螺旋在線復(fù)配圓形塑料管材擠出機(jī)頭，其特征在于其玻璃粗紗的輸入、裁斷裝置由鋼制筒體和固定筒體上端的變速電機(jī)及在筒體內(nèi)與筒體相配合的螺桿組成，其中，筒體上段橫向有一孔為連續(xù)的玻璃粗紗和耦連劑輸入口，筒體下端外壁有螺紋與擠出機(jī)頭相連，內(nèi)壁上固定玻璃纖維裁斷刀片；螺桿的上端與變速電機(jī)軸相連，下端周邊裝有刀片與筒體上刀片相切，螺桿下端為一蝸桿。
3.如權(quán)利要求1所述的長玻纖維螺旋在線復(fù)配圓形塑料管材擠出機(jī)頭，其特征在于其纖維與熔體的混合與分布裝置為一鋼制圓錐體，錐體頂角60°，錐體底部凹進(jìn)一圓臺，安裝軸承與芯棒支架相連，可繞圓錐軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，圓錐頂部固接一蝸桿，與玻璃粗紗輸入、裁斷裝置內(nèi)螺桿下端的蝸桿相嚙合。
4.如權(quán)利要求1所述的長玻纖維螺旋在線復(fù)配圓形塑料管材擠出機(jī)頭，其特征在于其混合熔體繞管材芯棒軸線螺旋流動(dòng)裝置為一具有渦輪支承肋片的芯棒支架，其內(nèi)緣一側(cè)由螺紋與芯棒聯(lián)接，另一側(cè)由軸承與分流錐聯(lián)接。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種安裝在塑料擠出機(jī)上具有長玻纖維在線螺旋復(fù)配特點(diǎn)的塑料圓形管材擠出裝置。該裝置實(shí)現(xiàn)玻璃粗紗連續(xù)輸入并被剪斷成一定長度的玻璃纖維，使玻璃纖維均勻地混合到塑料熔體中，在熔體通過內(nèi)徑支架的支撐肋片時(shí)由沿芯棒軸線流動(dòng)變成繞芯棒螺旋方向流動(dòng)，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(qiáng)度，擴(kuò)大管材的使用范圍。
文檔編號B29C47/20GK2601817SQ0224349
公開日2004年2月4日 申請日期2002年8月7日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月7日
發(fā)明者孫利民, 申長雨, 陳靜波, 李倩, 劉春太 申請人:鄭州大學(xué)國家橡塑模具工程研究中心