一种耐磨空心管材的挤出成型方法
【专利摘要】本发明公开了一种耐磨空心管材的挤出成型方法，包括以下步骤：将含有纳米蒙脱土的塑料原料加入挤出机机筒中，在挤出机内通过螺杆旋转输送和加热装置的电加热作用下，升温熔融；熔料在螺杆的旋转推动下由挤出机机筒通过法兰进入挤出机头，法兰之间的滤网阻拦未完全塑化的固体和半固体；在挤出机头内通过变频电机带动机头高速旋转产生离心力将熔料挤出成型；挤出的空心管材基体在牵引机的牵引作用下进入水槽，采用循环的冷却水进行快速冷却，最终成型为空心管材件。本发明实现实现空心管材中纳米蒙脱土的径向规则取向，有效提高空心管材的高耐磨性。
【专利说明】一种耐磨空心管材的挤出成型方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种耐磨空心管材的挤出成型方法。
【背景技术】
[0002] 纳米蒙脱土具有增强增韧性能，在空心管材中加入纳米蒙托土能增强空心管材的 耐磨性，近年来，纳米蒙脱土在管材中的应用备受重视。
[0003] 目前，在含有纳米蒙脱土的空心管材若还是采用普通的挤出成型方法进行挤出成 型，纳米蒙脱土的性能不能很好的发挥。普通的挤出成型设备仅能实现纳米蒙脱土在空心 管材基体中的周向和轴向取向，对实现径向取向仍处于理论研究阶段。
【发明内容】
[0004] 为了解决上述问题，本发明提供一种耐磨空心管材的挤出成型方法。
[0005] 本发明采用的技术方案包括以下内容： 一种耐磨空心管材的挤出成型方法，包括以下步骤： (1) 将含有纳米蒙脱土的塑料原料加入挤出机机筒中，在挤出机内通过螺杆旋转输送 和加热装置的电加热作用下，升温熔融； (2) 熔料在螺杆的旋转推动下由挤出机机筒通过法兰进入挤出机头，法兰之间的滤网 阻拦未完全塑化的固体和半固体； (3) 在挤出机头内通过变频电机带动机头高速旋转产生离心力将熔料挤出成型为空心 管材基体； (4) 挤出的空心管材基体在牵引机的牵引作用下进入水槽，采用循环的冷却水进行快 速冷却，最终成型为空心管材件。
[0006] 挤出机包括机头体、蜗轮套、型芯套、型芯、蜗杆轴、蜗杆、变频电机，机头体通过螺 栓将法兰与挤出机机筒固定连接，蜗轮套由安装在机头体的轴承支撑，蜗轮套由蜗杆驱动， 蜗杆轴在与机头体接触的两端安装有轴承，电机与蜗杆轴通过联轴器连接，型芯安装在蜗 轮套内并在一侧卡紧，型芯套通过螺钉固定在蜗轮套的一侧端面，型芯套与型芯之间围拢 的空间形成锥形渐变路径的动态流道。
[0007] 熔料从挤出机机筒进入挤出机头后由型芯开口通道进行分流，进入动态流道；同 时，涡轮轴在变频电机驱动下高速旋转并带动涡轮套旋转，熔料在挤出压力作用下呈环流 挤出，在离心力作用下纳米蒙脱土呈现规则取向排布，在型芯套中间的锥形渐变路径下稳 定挤出为空心管材基体。
[0008] 本发明的有益效果：（1)利用电机驱动蜗轮-蜗杆及离心取向机头旋转，速度可 控，在保证挤出稳定的前提下实现纳米蒙托土径向取向；（2)挤出机置的蜗轮套、型芯套、 型芯均单独分开设计，方便安装、固定和分离；（3)实现空心管材中纳米蒙脱土产生径向取 向，有效提高空心管材的高耐磨性。
【专利附图】
【附图说明】
[0009] 图1为挤出机的挤出流道结构示意图。
[0010] 图2为挤出机的动态离心机构运动原理图。
[0011] 其中：1-机头体2-蜗轮套3-型芯套4-型芯6-隔离套筒7-挤出机机筒8-密 封端盖9-蜗杆轴10-轴承11-联轴器12-电机13-固定支座。
【具体实施方式】
[0012] 下面对照附图并结合【具体实施方式】对本发明做进一步说明。
[0013] 一种耐磨空心管材的挤出成型方法，包括以下步骤： (1) 将含有纳米蒙脱土的塑料原料加入挤出机机筒中，在挤出机内通过螺杆旋转输送 和加热装置的电加热作用下，升温熔融； (2) 熔料在螺杆的旋转推动下由挤出机机筒通过法兰进入挤出机头，法兰之间的滤网 阻拦未完全塑化的固体和半固体； (3) 在挤出机头内通过变频电机带动机头高速旋转产生离心力将熔料挤出成型为空心 管材基体； (4) 挤出的空心管材基体在牵引机的牵引作用下进入水槽，采用循环的冷却水进行快 速冷却，最终成型为空心管材件。
[0014] 如图1、2所示，挤出机包括机头体1、蜗轮套2、型芯套3、型芯4、蜗杆轴9、蜗杆、 变频电机12,机头体1通过法兰与挤出机机筒7固定连接，在机头体1内部，采用蜗轮-蜗 杆传动系统，电机12与蜗杆轴9通过联轴器11连接，即通过电机12驱动蜗杆轴9,再由蜗 杆轴9驱动蜗轮套2,蜗杆轴9在与机头体1接触的两端安装有轴承10,两侧分别安装密封 端盖8加以密封。在蜗轮套2内部即离心取向机头的流道，型芯4安装在蜗轮套2内并在 右侧卡紧，左侧如图1所示通过型芯套3定位，型芯套3通过螺钉固定在蜗轮套2的左侧端 面。蜗轮套2右侧安装有隔离套筒6,对挤出过程中少数泄露在流道外的物料进行密封。电 机12固定在可左右移动的固定支座13上。整个离心取向机头在电机12的驱动下旋转产 生离心力，在离心力的作用下短纤维在混炼胶中产生径向取向。
[0015] 熔料从挤出机机筒进入挤出机头后由型芯开口通道进行分流，进入动态流道；同 时，涡轮轴在变频电机驱动下高速旋转并带动涡轮套旋转，熔料在挤出压力作用下呈环流 挤出，在离心力作用下纳米蒙脱土在管材内呈现规则取向排布，在型芯套中间的锥形渐变 路径下稳定挤出为空心管材基体。在挤出压力下熔料呈现环流挤出，在离心力作用下纳米 蒙脱土呈现规则取向排布，在型芯套3的锥形渐变路径下稳定挤出有梯度的实心功能材 料。采用环流动态离心取向技术，离心力作用使纳米蒙脱土在空心管材径向取向，从而提高 其各项力学性能。
[0016] 此发明可对机头旋转速度与离心力进行调控，对于不同取向的离心力与动态机头 所需转速之间的关系可由以下公式得出： 该装置中离心力F的大小取决于离心机头的角速度（ω，r/min)和流道距离机头中心 轴的距离（r, mm)。它们的关系是：F离心Λ= πιω2 r; 为方便起见，F常用相对离心力也就是地心引力的倍数表示。
[0017] TPCF =F离心力 / F重力=πιω 3 r/mg= ω 2 r/g
【权利要求】
1. 一种耐磨空心管材的挤出成型方法，其特征在于，该方法包括以下步骤： (1) 将含有纳米蒙脱土的塑料原料加入挤出机机筒中，在挤出机内通过螺杆旋转输送 和加热装置的电加热作用下，升温熔融； (2) 熔料在螺杆的旋转推动下由挤出机机筒通过法兰进入挤出机头，法兰之间的滤网 阻拦未完全塑化的固体和半固体； (3) 在挤出机头内通过变频电机带动机头高速旋转产生离心力将熔料挤出成型为空心 管材基体； (4) 挤出的空心管材基体在牵引机的牵引作用下进入水槽，采用循环的冷却水进行快 速冷却，最终成型为空心管材件。
2. 根据权利要求1所述一种耐磨空心管材的挤出成型方法，其特征在于，挤出机包括 机头体、蜗轮套、型芯套、型芯、蜗杆轴、蜗杆、变频电机，机头体通过螺栓将法兰与挤出机机 筒固定连接，蜗轮套由安装在机头体的轴承支撑，蜗轮套由蜗杆驱动，蜗杆轴在与机头体接 触的两端安装有轴承，电机与蜗杆轴通过联轴器连接，型芯安装在蜗轮套内并在一侧卡紧， 型芯套通过螺钉固定在蜗轮套的一侧端面，型芯套与型芯之间围拢的空间形成锥形渐变路 径的动态流道。
3. 根据权利要求2所述一种耐磨空心管材的挤出成型方法，其特征在于，熔料从挤出 机机筒进入挤出机头后由型芯开口通道进行分流，进入动态流道；同时，涡轮轴在变频电 机驱动下高速旋转并带动涡轮套旋转，熔料在挤出压力作用下呈环流挤出，在离心力作用 下纳米蒙脱土呈现规则取向排布，在型芯套中间的锥形渐变路径下稳定挤出为空心管材基 体。
【文档编号】B29C47/00GK104512025SQ201310447925
【公开日】2015年4月15日 申请日期:2013年9月27日 优先权日:2013年9月27日
【发明者】宋波 申请人:青岛蓝农谷农产品研究开发有限公司