专利名称：对连续挤出塑料制品冷却定型的方法及中间冷却装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种对连续挤出塑料制品进行高效冷却定型的方法和装置。
技术背景塑料型材是通过挤出模具挤压成型的。目前常用的挤出模具主要由模头、干式定 型模、湿式真空水箱三大部分组成。原材料在挤出机料筒内熔融塑化后经过模头获得 一定形状的熔坯，进入到干式定型模中，在真空吸附力的作用下，型坯与定型模充分 接触，型坯携带的热量与定型模进行热交换，再由定型模内的冷却水带走。由于湿式 真空水箱中排布的支撑型材的定型块之间间隙较大，如果制品在定型模内不能得到充 分冷却，在水箱真空作用下，制品会因为内热使其在定型块之间的间隙处发生变形。 因此，只有当型坯外壁厚度的90%达到玻璃化温度以下时，才能引入到湿式真空水箱 中，由冷却水直接对其进一步的冷却与定型，最后通过切割获得所需形状和长度的制 品。由于型坯携带的热量是通过定型模传递后由冷却水带走的，单位时间内移走的热 量有限，使得型材的生产速度受到约束。如果要提高型材牵引速度，势必要增加干式 定型模的长度，而定型模的长度不能无限制地延长。在定型模总长超过100cm后，定 型模长度的增加对牵引速度的提高影响较为缓慢 一方面是因为定型模对制品存在真 空吸附力，增加定型模长度使制品在定型模内滞留的时间延长，造成制品在牵引过程 中的阻力加大。另一方面由于加工设备的限制，每节定型模不能设计太长。定型模分 段又会造成装配误差，分段太多导致累计误差加大，影响最终制品的形状及尺寸。且 定型模的加工成本高，加长的定型模部分对模具成本影响很大。因此，目前生产上所 采用的定型模总长度一般不超过135cm，正常牵引速度在2.5 3.5米/分钟，牵引速度 一般不高于4.0米/分钟。 发明内容为了解决上述连续挤出塑料制品生产速度难以提高的问题，本发明提供了一种对 连续挤出塑料制品冷却定型的方法及中间冷却装置，可以提高型坯的冷却成型效率， 从而在不增加型材牵引力的情况下提高型材的牵引速度，提高型材的生产速度。本发明方法是这样实现的在干式定型模和湿式真空水箱之间设置一段中间冷却 装置；熔坯在经过干式定型模冷却至其外壁厚度的1/4 1/3达到玻璃化温度以下时导入 到该中间冷却装置中。该中间冷却装置为一密封的箱体，箱体在型材移动方向上设有 若干个可通入和导出冷却水的冷却室，各冷却室上方相通并与箱体外的负压源相通；各冷却室在型材移动方向的宽度相等或递增，型材导入的第一个冷却室宽度不大于 3mm,并且相邻冷却室宽度差不大于3 mm。当制品即型材通过上述中间冷却装置时，制品在各冷却室中整体浸泡在冷却水中， 由冷却水吸收制品携带的热量并将其导出，同时箱体内各冷却室宽度很小，排列紧密 的定型块对制品起到定型作用，不会使制品变形。因制品整体浸泡在冷却水中，单位 时间内带走的热量比定型模高，因此，模具的冷却和定型效率得到显著提高，型材的 牵引速度可以提高。用该装置可以替代一部分定型模，使得定型模的总长度可以减少。本发明用来实现上述方法的中间冷却装置为一密封的箱体，箱体在型材移动方向 上设有若干个由定型块隔分开的可通入和导出冷却水的冷却室，定型块在制品牵引方 向上加工有与型材尺寸相匹配的型腔，各冷却室上方相通并与箱体外的负压源相通； 各冷却室在型材移动方向的宽度相等或递增，型材导入的第一个冷却室宽度不大于 3mrru型材导入的第一个冷却室宽度宜为1.5-2 .5mm，各冷却室的宽度在型材移动方向连 续递增或相隔数个冷却室递增。如果第一个冷却室宽度过宽，则必然要求由定型模导 出的型坯温度较低，冷却较充分，否则型坯强度较低，进入本装置后易变形；但其宽 度也不宜过小，小于1.5mm时，冷却水流动不畅，冷却效果不理想。箱体的两个侧板分别由两个内外侧板组成，左右外侧板内侧开有供排液用的蓄水 槽，在型材上方的冷却室两侧的左右内侧板上开有与蓄水槽相通的溢流口，左右外侧 板上设有与蓄水槽相通的抽气管；左右外侧板内侧底部开有进液槽，在冷却室两侧底 部的左右内侧板上开有与进液槽相通的进液孔，左右外侧板上设有与进液槽相通的进 水接头。箱体两侧内壁上开有定型块插槽，插槽的宽度大于定型块的宽度，使得定型块在 插槽内在型材移动方向前后移动。 '本发明有以下有益效果1、中间冷却装置比干式定型模冷却效率高。干式定型模对制品的冷却是利用冷却 介质通过进水压力在模具钢材内的流动，来带走制品传导给模具钢材的热量。该装置的冷却方式是制品与冷却水直接接触带走热量。由于水的比热容是钢的9倍，在升高相同温度时吸收的热量比钢材要大，所以冷却水直接接触制品冷却效果要好。另一方 面，水可以和制品充分接触发挥其冷却功效。而且通过进水压力、水自下而上的对流 和外置的抽气管来加速其流动，更大幅度地提高了冷却效果。因此在干式定型模后面 增加该装置，可以在保持牵引速度不变的情况下使定型模的总长大大縮短，如对于壁厚为0.25cm的制品，在牵引速度为6米/分钟下，干式定型模总长—由135 cm减少到 60cm以内；对于壁厚为0.25cm的制品，干式定型模长度为100 cm时，增加该装置后 牵引速度可达7米/分钟。2、 中间冷却装置在前半段冷却室宽度可以设在为1 3tnm范围内，相当于干式定 型模中的真空气槽，制品在通过此极小段间隙时不会发生较大变形。该装置在工作时 始终处在真空负压状态下，通过真空表与真空气阀来调节该装置的负压，来控制产品 形状。通过装置内可靠的密封措施，在工作状态下可保持稳定的负压值。3、 中间冷却装置中的定型块可以采用整体式，不设置分型面。与干式定型模相比， 减少了因分型而造成的装配偏差。定型块在装置内采用浮动式定位，定型块在横向和 纵向均能作少量移动。干式定型模因存在装配偏差，不能保证型腔在挤出方向上的直 线度，使得牵引时阻力加大，易造成制品弯曲变形。另外，定型块可以采用浮动式定 位方式，充分保证了牵引过程中型腔的直线度。4、 冷却水由定型块之间的间隙处注入，分若干进液孔喷射入装置中，保证输入了 平稳的冷却水流，使输入的冷却水不会对型材表面产生大的冲击。5、 左右两侧单独供水，因而左右两侧的进水流量是分别可调，对于非对称制品可 以通过调节两侧进水量的大小来调整制品不同区域的冷却效率，从而有效克服牵引过 程中制品的弯曲现象。6、 中间冷却装置与同长度的干式定型相比制造成本较低，维护方便。该装置材料成本及制造费用偏低，相当于同长度的干式定型模的60%左右。该装置在冷却定型方面效率的提高，又大大縮短了定型段的总长度。该装置采用插片式定型块，拆装容易， 模具日常维护方便。
图1为本发明工作状态示意图。图2为本发明中间冷却装置结构示意图。图3为图2中沿A—A线剖面图。图4为图2中沿B-B线剖视图。图5为图2中沿OC线剖视图。上述图中1、定型模；2、中间冷却装置，3、湿式真空水箱，4、型材，5、进口 板，6、顶板，7、真空气阀，8、真空接头，9、真空表，10、插槽，11、溢流口， 12、 密封定型块，13、出口板，14、抽气孔，15、冷却室，16、定型块，17、底板，18、 进液槽，19、抽气孔，20、右内侧板，21、右外侧板，22、左内侧板，23、左外侧板，24、抽气管，25、蓄水槽，26、进水接头，27、带调节fff的出水口， 28、进液孔，29、 气槽。
具体实施方式
如图1所示，本发明中间冷却装置2串联在干式定型模1与湿式真空水箱3之间。如图2-5所示，中间冷却装置由底板17、顶板6、两个侧板以及设在型材4进出 口端的进口板5、出口板13组成一个包覆的箱体，箱体的两个侧板分别由两个 内外侧板20、 21、 22、 23组成，左右内侧板20、 22内侧丌有若干定型块插槽10，定 型块16通过插槽IO安装在箱体内，相邻定型块之间的间隙为冷却室15，箱体进出口 两端的定型块为密封定型块12，将箱体内腔与两端的进口板5、出口板13分隔开，密 封定型块上设有气槽29，两端的进口板5和出口板13上设有与气槽相通的抽气孔19 和14。两个密封定型块12之间的各定型块16与顶板6之间有间隙，使得各冷却室上 方相通，插槽10的宽度大于定型块16的宽度，使得定型块在插槽内能够上下浮动和 在型材移动方向前后移动；顶板6上设有与箱体内相通的真空接头8，真空接头与负压 源相通；左右外侧板21、 23内侧沿型材移动方向开有供排液用的蓄水槽25，在型材上 方的冷却室15两侧的左右内侧板20、 22上开有与蓄水槽25相通的溢流口 11，左右外 侧板21、 23上设有与蓄水槽25相通的抽气管24。左右外侧板21、 23内侧底部开有进 液槽18，在冷却室15两侧底部的左右内侧板20、 22上开有与进液槽18相通的进液孔 28，左右外侧板21、 23上设有与进液槽18相通的进水接头26。箱体的底板上开有出 水口 27中，出水口 27上装有流量调节阀。各冷却室在型材移动方向的宽度相等或数个冷却室递增。本例中，箱体内前半段 各冷却室宽度相同，其宽度为1 3咖，相当于干式定型模中的真空气槽；后半段冷却 室宽度相同，其宽度为4 6rara，加强了冷却液与制品的热交换。在定型块放置的横向 与纵向位置上，均留有活动间隙，有效消除了因装配误差所带来的直线度偏差。装置 通过设在顶板6上的真空表9、真空气阀7和底板下的带调节阀的出水口 27来调节箱 体的真空度及液面高度。冷却水由可调式进水接头26进入左右外侧板的进液槽1&中， 通过进液孔28进入定型块16之间的冷却室15内，自下而上对制品进行冷却。定型块 16在型材4的牵引方向上设计了与型材形状相似的型腔，型腔的尺寸由大到小呈阶梯 型排布。在真空接头8和抽气管24工作时，装置始终保持在一个相对恒定的真空负压 状态下，该负压促使型材4的外壁与定型块16的型腔贴合，并通过冷却液的冷却，达 到使制品定型的效果。对型材冷却的工作原理如下冷却水由装置两侧的可调式进水接头26进入左右外侧板的进液槽18中，通过进液孔28进入冷却室15内，与制品进行热量交换，然后， 冷却水由型材上方的溢流口 11排入蓄水槽25中，在抽气管24的抽吸作用下排出。通 过密封定型块12的型腔渗入到气槽29中的冷却水由抽真空装置通过抽气孔抽走，可 以保证箱体内密封。在60cm干式定型模后面增加该装置，对于壁厚为0.25cm的制品，牵引速度可以 达到6米/分钟，每小时的产量超过400千克。
权利要求
1、对连续挤出塑料制品冷却定型的方法，其特征是在干式定型模[1]和湿式定型水箱[3]之间设置一段中间冷却装置[2]；该中间冷却装置为一密封的箱体，箱体在型材移动方向上设有若干个可通入和导出冷却水的冷却室[15]，各冷却室上方相通并与箱体外的负压源相通；各冷却室在型材移动方向的宽度相等或递增，型材导入的第一个冷却室宽度不大于3mm；熔坯在经过干式定型模冷却至其外壁厚度的1/4～1/3达到玻璃化温度以下时导入到该中间冷却装置中。
2、 一种实现权利要求l所述方法的中间冷却装置，其特征是该装置为一密封的箱体，箱体在型材移动方向上设有若干个由定型块[16]隔分开的可通入和导出冷却水的冷却 室[15],定型块在型材移动方向上加工有与型材尺寸相匹配的型腔，各冷却室上方相 通并与箱体外的负压源相通；各冷却室在型材移动方向的宽度相等或递增，型材导入的 第一个冷却室宽度不大于3mm。
3、 根据权利要求2所述的中间冷却装置，其特征是型材导入的第一个冷却室宽度宜 为1.5-2 .5mm，各冷却室的宽度在型材移动方向连续递增或相隔数个冷却室递增。
4、 根据权利要求2或3所述的中间冷却装置，其特征是箱体的两个侧板分别由两个 内外侧板[20、 21和22、 23]组成，左右外侧板[21、 23]内侧开有供排液用的蓄水 槽[25],在型材上方的冷却室[15]两侧的左右内侧板[20、 22]上开有与蓄水槽[25] 相通的溢流口 [ll]，左右外侧板[21、 23]上设有与蓄水槽[25]相通的抽气管[24]; 左右外侧板[21、 23]内侧底部开有进液槽[18]，在冷却室[15]两侧底部的左右内 侧板[20、 22]上开有与进液槽[18]相通的进液孔[28]，左右外侧板[21、 23]上 设有与进液槽[18]相通的进水接头[26]。
5、 根据权利要求4所述的中间冷却装置，其特征是箱体两侧的左右内侧板[20、 22] 内壁上开有定型块插槽[10]，插槽[10]的宽度大于定型块[16]的宽度，使得定型 块在型材移动方向上可以在插槽内前后移动。
全文摘要
本发明公开了一种对连续挤出塑料制品冷却定型的方法及中间冷却装置，在干式定型模和湿式定型水箱之间设置一段中间冷却装置；该中间冷却装置为一密封的箱体，箱体在型材移动方向上设有若干个由定型块[16]隔分开的可通入和导出冷却水的冷却室[15]，各冷却室上方相通并与箱体外的负压源相通；各冷却室在型材移动方向的宽度相等或递增，型材导入的第一个冷却室宽度不大于3mm。由于各冷却室宽度很小，不会使制品变形；制品整体浸泡在冷却水中，冷却和定型效率高，可提高型材的牵引速度，减少定型模的总长度。
文档编号B29C47/88GK101306577SQ20071010833
公开日2008年11月19日 申请日期2007年5月18日 优先权日2007年5月18日
发明者刘正发, 团海兵, 张金银, 徐勋江, 查安平 申请人:铜陵三佳科技股份有限公司