专利名称：一种β-PP管材的挤出成型控制设备的制作方法
技术领域：
本实用新型属于PP管材的挤出设备配件领域，特别是涉及一种β -PP管材的挤出 成型控制设备。
背景技术：
在五大通用塑料中，聚丙烯密度最小，综合性能较高且较均衡，主要表现在相对 密度小(0. 9-0. 91g/cm3)；表面光泽性好；有较好的耐热性；机械性能如屈服强度、拉伸强 度、表面强度、刚性及耐磨性等都较优异；尤其突出的是其良好的耐应力龟裂及耐化学腐蚀 性能，使其在新型建筑管材，特别是热水输送管方面，获得了极大的发展。目前市场上可供采购的聚丙烯原料有三种均聚聚丙烯(PP-H)、嵌段共聚聚丙烯 (PP-B)及无规共聚聚丙烯(PP-R)。PP-B和PP-H相比，冲击性能，特别是低温性能大有提 高，但拉伸强度和挠曲模量大大降低，热变形温度下降了约20°C，已不能作为热水管使用； PP-R与PP-H相比，冲击性能和低温脆化性有所改善，耐热性基本不变，是目前热水用聚丙 烯管材的唯一使用材料。因此，获得综合性能良好、价格合适的聚丙烯原材料直接关系到聚 丙烯管材的广泛应用。增韧是PP高性能化的一大重要改性技术，目前PP的增韧技术主要是通过PP与乙 烯或α-烯烃的共聚或加入弹性体组份共混改性来解决。这种手段虽能显著提高PP的韧 性，但也损失PP固有的高刚性和高热变形性等优势。因此，如何解决上述矛盾，寻找既能改 善PP的韧性，又能保留PP的高刚性和高热变形性就成为PP高性能化的共性、关键技术。在这种情况下，通过将PP进行晶型改性，即将通常的α晶型PP转变成β晶型ΡΡ， 以获得高刚性、高韧性、高耐热性，成为PP高性能化的一项创新性技术。自上世纪九十年代 以来，对β-PP的性能和应用方面的研究十分活跃，已有的研究表明，与α-ΡΡ相比，β-ρρ 的冲击韧性可提高一至三倍，热变形温度可提高十至三十度，而强度和模量只略为降低，既 能保留PP固有的较高强度、刚性和耐热性，又能大幅度提升PP的韧性，为解决弹性体增韧 PP虽提升PP的韧性但显著降低PP的刚性和耐热性这一难以克服的矛盾开拓了一条新途 径。在通常工艺条件下，PP绝大部份是以属于单斜晶系的α晶型存在。属于准六方 晶系的β晶型在热力学上属亚稳定状态，在动力学上也较难生成。PP的β晶型早在1959 年就被Keith等人发现并报道，但是由于其要在特定的温度梯度下或熔体经受一定的剪切 作用下结晶才能生成，工艺条件很难控制，而且所生成的β晶型含量也不高，没有明显的 改性作用，因此在其后的几年中很少被人研究。目前尚未见有通过改进现有生产线，优化挤出工艺参数来达到更多β晶形生成、 提高β晶形含量、提高β-PP管材质量的相关报道。
实用新型内容本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供过一种结构简单的β晶型PP管材的挤出成型控制设备。为了实现上述目的，采用的技术方案如下一种β -PP管材的挤出成型控制设备，包括冷却水环，所述冷却水环设置在管材 挤出成型生产线的挤出口模和冷却水套之间。上述技术方案中，所述冷却水环的喷淋口与管材呈30-45°夹角，使得冷却水环喷 洒出环绕在管材外表面的圆锥形水帘。所述冷却水环和挤出口模之间的距离为30_80mm，冷却水环和冷却水套之间的距 离为 50-120mm。所述冷却水环还连接有恒温器。所述冷却水套包括定径套和用于容置定径套的冷却水箱，所述冷却水箱设置有电 器控制阀，该电器控制阀根据冷却水箱内的温度高低控制进出水阀门的启闭。所述冷却水箱包括依次连接的四节水箱，每节水箱均设置有第一温控装置，所述 第一温控装置使得第一节水箱水温控制在35-40°C，第二节水箱水温控制在32-35°C，第三 节水箱水温控制在30-32°C，第四节水箱水温控制到^-30°C。本实用新型还包括设置在挤出口模上的第二温控装置，所述第二温控装置控制挤 出温度为180-200°C。本实用新型通过加装具有温控调节的冷却水环，进一步还在冷却水箱加装了控温 装置，更进一步针对PP中β晶的形成条件特点，将传统的PP管材挤出工艺的一些参数进 行优化改进，从而得到一套适合β-PP管材的挤出控制生产线和工艺，本实用新型的特点 如下所示(1)加装可控温冷却水环，加装可控温冷却水环有几个方面的好处，a)润滑作用， 使管顺利进入定径套；b)管表面定型作用，通过冷却，使挤出料胚表面初步定型，稳定连续 生产；c)通过控温，避免表面急冷，建立适合β晶形成的温度梯度。进一步，通过调节冷却 水环松紧、进水量大小，使得冷却水环成均勻、柔和圆锥形的水帘，成大约30-45°角度冷却 管材，水温控制在70-80°C。冷却水环的喷淋环和水槽面板之间的距离为50-120mm，冷却水 环的喷淋环和口模之间的距离为30-80mm。通过调节这些距离可以有效调节管材的模口膨 胀。(2)加装冷却水箱温度控制装置，通过加装电器控制阀作为冷却水箱的温度控制 装置，水箱内进出水阀通过温度表控制，温度高于设定值时，进出水阀打开；温度低于设定 值时，进出水阀关闭并接通加热器进行加热。(3)挤出机机台温度优化，在原有PP挤出温度的基础上提高5-10°C，使物料温度 保持在180-200°C之间。本实用新型在具体操作过程中，必须视模具大小及实际挤出料胚表面情况调整温 度分布，如果料胚表面变粗糙，应及时降低机筒温度5°C -10°C。与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果1、本实用新型在进冷却水套前加装可控温冷却水环。有几个方面的好处，a)润滑 作用，使管顺利进入定径套；b)管表面定型作用，通过冷却，使挤出料胚表面初步定型，稳 定连续生产；c)通过控温，避免表面急冷，建立适合β晶形成的温度梯度。2、本实用新型将冷却水箱中的水恒温处理，保证水温在，不但能够有效地冷却管材，保证顺畅的冷却定型而且有利于形成适合β晶转化的特定温度梯度；3、本实用新型根据β-PP管材的特点，对挤出工艺中的各种参数进行优化，能够 提高后期α晶型PP转变成β晶型PP的转化率。
图1为本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型做进一步的说明。本实用新型的结构如附图1所示，在挤出口模4和冷却水箱6之间设有冷却水环 1，冷却水环1的喷淋口喷出的水呈圆锥水幕2，冷却水环1还连接有恒温器3，挤出时，熔体 状的PP原料5从挤出口模4挤出，成型管状后由冷却水环1在其外表面喷水冷却，经过冷 却水环1的冷却后进入冷却水箱6的定径套7。下面以四个实施例对本实用新型做进一步的说明。将β -PP料在80°C烘干4h，加入挤出机料斗中，按以下工艺参数设置，挤出管材， 管材规格为25*3. 4mm。
权利要求1.一种β-PP管材的挤出成型控制设备，其特征在于包括冷却水环，所述冷却水环设 置在管材挤出成型生产线的挤出口模和冷却水套之间。
2.根据权利要求1所述的β-PP管材的挤出成型控制设备，其特征在于所述冷却水环 的喷淋口与管材呈30-45°夹角，使得冷却水环喷洒出环绕在管材外表面的圆锥形水帘。
3.根据权利要求1或2所述的β-PP管材的挤出成型控制设备，其特征在于所述冷却 水环和挤出口模之间的距离为30-80mm，冷却水环和冷却水套之间的距离为50_120mm。
4.根据权利要求3所述的β-PP管材的挤出成型控制设备，其特征在于所述冷却水环 还连接有恒温器。
5.根据权利要求1所述的β-PP管材的挤出成型控制设备，其特征在于所述冷却水套 包括定径套和用于容置定径套的冷却水箱，所述冷却水箱设置有电器控制阀，该电器控制 阀根据冷却水箱内的温度高低控制进出水阀门的启闭。
6.根据权利要求5所述的β-PP管材的挤出成型控制设备，其特征在于所述冷却水 箱包括依次连接的四节水箱，每节水箱均设置有第一温控装置，所述第一温控装置使得第 一节水箱水温控制在35-40°C，第二节水箱水温控制在32-35°C，第三节水箱水温控制在 30-320C，第四节水箱水温控制到。
7.根据权利要求1所述的β-PP管材的挤出成型控制设备，其特征在于还包括设置在 挤出口模上的第二温控装置，所述第二温控装置控制挤出温度为180-200°C。
专利摘要本实用新型提供了一种β-PP管材的挤出成型控制设备，包括冷却水环，所述冷却水环设置在管材挤出成型生产线的挤出口模和冷却水套之间。本实用新型在进冷却水套前加装可控温冷却水环。有几个方面的好处，a)润滑作用，使管顺利进入定径套；b)管表面定型作用，通过冷却，使挤出料坯表面初步定型，稳定连续生产；c)通过控温，避免表面急冷，建立适合β晶形成的温度梯度。本实用新型将冷却水箱中的水恒温处理，保证水温在28-40℃，不但能够有效地冷却管材，保证顺畅的冷却定型而且有利于形成适合β晶转化的特定温度梯度；本实用新型根据β-PP管材的特点，对挤出工艺中的各种参数进行优化，能够提高后期α晶型PP转变成β晶型PP的转化率。
文档编号B29C47/88GK201833577SQ20102012118
公开日2011年5月18日 申请日期2010年2月11日 优先权日2010年2月11日
发明者刘咏平, 林少全, 陈涛 申请人:广东联塑科技实业有限公司