[實用新型]一種廢油回收處理用耐溫耐壓周向自增強塑料管材的成型裝置

無效

• 申請號: 200920207536.5
• 申請日: 2009-12-07
• 公開（公告）號: CN201552729U
• 公開（公告）日: 2010-08-18
• 發明（設計）人: 袁毅;楊祖彬;徐紹虎;申開智
• 申請（專利權）人: 重慶工商大學
• 主分類號: B29C47/00
• 分類號: B29C47/00;B29C47/20;B29C47/92;B29L23/00
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技術領域：

本實用新型涉及各種塑料管材制件生產制造的成型設備，尤其是涉及廢油回收處理用耐溫耐壓塑料管材在其周向上實現自增強的擠出成型設備。

背景技術：

在廢油回收處理和再煉制過程中，輸送油液的管道不僅需要承受腐蝕，而且還往往需要承受一定的壓力和溫度。但塑料管材畢竟是塑料制品，其剛度強度和耐溫性能等都遠不及鑄鐵管，為了滿足在廢油回收處理和再煉制過程中的應用，就需要提高塑料管材的耐壓強度和耐溫性能，如采用普通方法來提高其強度就必須增大管材的壁厚，但壁厚增大后又帶來了由不均勻受熱或冷卻、固態相變時伴有的體積變化、各部分變形程度的差異及收縮阻礙等因素引起的附加內應力，這些附加內應力經過疊加之后將使管材的受力狀況更加惡化。因此單純依靠增加管材壁厚的方法將導致管材的內應力產生更加不利的疊加效應，而且由于壁厚增加用料增多導致的經濟效益下降等因素也使得管材的壁厚不能任意增厚。而目前常規的塑料管材擠出成型設備裝置還無法克服如此兩難的困境。雖然近年來也開發了不少自增強塑料管材的成型裝置，但是由于通過這些裝置所獲得的管材的自增強結構和效果又由于其處在較高的溫度環境下而大量熔融回復而消失，因而改善效果始終不是特別明顯。

發明內容：

本實用新型的目的在于克服目前常規的塑料管材擠出成型設備裝置所生產的管材無法同時滿足既薄壁、低成本又具有較高剛強度與耐溫性能等的不足，特別是近年來所出現的新方法無法大量留存自增強結構與效果的不足，提供一種能在同樣壁厚且不添加任何其他增強劑的前提下同時大幅度提升管材周向強度和耐溫性能并將這些改善效果很好地保留下來的擠出成型設備裝置。

本實用新型是這樣實現的：為了提升管材周向強度，而又不增加其壁厚和添加其他任何增強劑，則特別設計一種溫度梯度場與周向剪切應力場耦合擠出周向自增強管材成型裝置，利用該裝置的溫度梯度場與剪切應力場的耦合作用可在擠出成型過程中形成沿管材周向取向結晶的大分子、串晶及串晶互鎖等聚合物的高性能凝聚態結構，而且將這些高性能凝聚態結構留存于最終產品的微觀組織結構中。其特點是對整個成型過程施加一可分段控溫的溫度梯度場并對擠出成型的管材施加周向剪切應力場，使聚合物大分子及大分子鏈等微觀結構在此周向剪切應力場的影響驅動下形成沿管材周向取向結晶的大分子、串晶及串晶互鎖等聚合物的高性能凝聚態結構，同時利用溫度梯度場的分段控溫功能將周向增強成型段后的溫度控制在低于熔點溫度之下的固態塑料溫度環境中而使所獲得的沿管材周向取向結晶的大分子、串晶及串晶互鎖等聚合物的高性能凝聚態結構大量留存于制品的微觀組織結構中。

本實用新型裝置使管材周向自增強的機理是這樣實現的：讓塑料材料在擠出成型塑料管材的過程中通過本裝置的周向剪切應力場，該應力場由一個特制的剪切旋轉套筒產生并控制調節，而本裝置一直處在一個可分段控溫的溫度梯度場中。在塑料管材的擠出成型過程中，熔融塑料通過本裝置的剪切應力場時，由于該應力場中的剪切旋轉導筒的剪切旋轉誘導作用而產生線性晶核——原纖，線性晶核在剪切誘導的繼續作用下不斷生長、取向、有序排列而最終形成沿管材周向取向結晶的大分子、串晶和串晶互鎖結構。同時通過溫度梯度場的分段控溫功能將這些結構一旦形成就大量在聚合物管材中保留下來而避免了在高溫狀態下的大量結晶熔融和取向回復。這就是本實用新型裝置能夠使聚合物管材獲得周向自增強的機理。

本實用新型裝置將聚合物大分子的取向結晶結構增強產品性能的原理應用于塑料管材的生產制造行業并通過溫度梯度場的分段控溫功能使這些性能得以保留，因此，利用本實用新型裝置生產的塑料管材，管材的強度和模量都可明顯獲得周向上的增強，極大地提升了滿足受內壓管材對材料性能的現實需求。經增強以后管材的晶片厚度更厚，結晶度更高，因而其耐溫性能也較常規管材有明顯的改善。本實用新型設備投資少，生產費用低廉而制品性能優良，具有較好的工業化前景。

附圖說明：

圖1為本實用新型溫度梯度場與周向剪切應力場耦合擠管裝置結構原理示意圖

圖2為本實用新型裝置所生產的周向自增強管材內部的微觀分子結構模型示意圖

圖中：

1.口模，2.剪切旋轉套筒，3.芯棒，4.熔融塑料，5.測溫孔，6.溫度控制調節裝置，7.取向結晶串晶結構，8.取向結晶串晶互鎖結構，9.取向結晶大分子。

I.口模溫度I段，II.口模溫度II段。

A.I段塑料熔融狀態，B.II段塑料熔融狀態。

a.剪切應力場段，b.冷卻定型段。

具體實施例：

在進行擠管生產前，通過溫度控制調節裝置6的溫度分段控制調節功能將整個周向剪切應力場擠管裝置的口模溫度分段控制為口模溫度I段為熔點溫度之上，口模溫度II段為熔點溫度之下的固態塑料段，則裝置的溫度穩定后口模內塑料熔體各段的狀態為：A為熔融態塑料，B為固態塑料。開啟擠出機擠出熔融塑料4，當熔融塑料4流經芯棒3的周向剪切應力場段a時，由于剪切旋轉套筒2的剪切旋轉誘導作用而使熔融塑料4產生線性晶核——原纖，線性晶核在剪切旋轉套筒2的剪切誘導的繼續作用下不斷生長、取向、有序排列而最終形成取向結晶的串晶結構7、串晶互鎖結構8和大分子與大分子鏈9。同時由于這些取向結晶的大分子與大分子鏈9、串晶7、串晶互鎖結構8形成之后就立即進入熔點溫度之下段的口模II段的固態塑料溫度環境中，因而這些結構一旦形成就大量在聚合物管材中保留下來促使管材的周向性能獲得增強改善。