专利名称：挤出塑料制品内孔成型方法
技术领域：
本发明涉及用塑料挤出成型加工方法，特别是成型小内孔制品的加工。
背景技术：
挤出成型是具有相同截面的塑料制品成型的主要方法之一，常用于管材、棒材、异型材的成型加工。适用于管材挤出加工的塑料为聚乙烯、聚丙烯、乙烯-乙酸乙烯共聚物、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚碳酸酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚酰胺、聚甲醛、聚对苯二甲酸乙二酯或它们的共混物等。通常这些制品的挤出成型经过挤出塑化、机头成坯、冷却定型过程得到制品。在目前的方法中，成型内孔制品所用的机头结构，例如图1和图2所示的两种成型圆管用的机头结构，机头主要由机头连接体1、芯棒2、流道过渡体3、压板4、口模5构成，芯棒2带有分流支架2A，芯棒2上设有气道2B。来自挤出机的熔融塑料经由机头连接体1、芯棒2、流道过渡体3和口模5与芯棒2的分流支架2A之间构成的流道离开机头形成制品坯材，压板4用来调节芯棒2和口模5的对中，芯棒2的气道2B与大气相通，坯材经过冷却定型装置冷却定型后得到所需尺寸的制品坯料。机头连接体1通过连接部分1A采用哈夫块连接与挤出机连接。在普通方法中，冷却定型的冷却介质一般为水和空气，冷却介质的温度范围通常在10℃～60℃。定型方式可以采用自由定型、定型套定型、真空定型等。采用图1所示的机头结构加工管材制品时，当管材内径太小时，芯棒尺寸也很小，加工及装配都十分困难，因此，采用该方法加工的管材内径一般在10mm以上。图2所示的机头结构，熔融塑料经由机头连接体1、芯棒2的分流支架2A、流道过渡体3，最后经芯棒2离开机头形成制品坯材，坯材的中间由气体调节装置6供气，压板4用来调节型坯的外径与气孔的对中，坯材经过冷却定型装置冷却定型后，得到所需尺寸的制品。图2中气体通道2B中的气体需要由气体调节装置6精确控制。通过控制通入气体通道2B的气量来控制制品孔径的尺寸，该方法加工小孔径管材时，无论制品外廓是什么形状，制品的内孔只能是圆形。该方法需要一套特殊的气量调节装置，加工小管时因为气量小，所以要求气量装置6的控制精度要求更高。
发明内容
本发明挤出塑料制品内孔成型方法，用挤出机将塑料经过挤出塑化、机头成坯、冷却及后处理得到管材成品，与现有方法不同处在于(1)在机头成坯过程中，采用的机头是一个零件的机头体，机头体的一端与挤出机连接，另一端为出口，出口的内壁形状与管材外形一致；(2)在冷却定型过程中，由冷却介质采用骤冷的方法控制冷却温度。
本发明的机头体出口的内壁形状为圆形、椭圆形、矩形、方形、三角形或凹凸异型。
本发明的冷却定型过程采用的冷却介质为水、酒精、干冰或液氮。
图1是现有技术加工圆管方法之一的机头结构图；图2是现有技术加工圆管方法之二的机头结构图；图3是本发明加工圆管的机头体结构图；图4是采用本发明方法的制品内孔形成过程示意图。
在以上图中，机头连接体1、芯棒2、流道过渡体3、压板4、口模5、气体调节装置6、机头体7、棒状型坯8、冷却装置9、固化区10、内孔11、冷却介质12。
本发明提出一种内孔成型方法，该方法在塑料挤出加工中，利用熔融塑料冷却收缩的特性，在冷却定型时通过控制型坯外层材料骤冷定型，内部熔融塑料向外收缩，在材料中间形成内孔，从而实现制品的内孔成型。通过选择适当的冷却介质来控制骤冷温度条件，从而控制内孔孔径的大小。本发明所采用的机头结构如图3所示，机头简化成一个零件—机头体7，机头体7的出口7A与图1和图2中的口模5出口的内壁形状相同，出口7A的截面形状与管材制品的外形形状一致，出口7A的截面形状可以是圆形、椭圆形、矩形、方形、三角形及其它凹凸异型，加工相应形状的管材。本发明的成型方法尤其适用于加工微小孔管制品。
本发明内孔成型过程是塑料用螺杆挤出机连续挤出棒状型坯，对型坯外层进行骤冷迅速定型固化，而型坯内层材料在随后的冷却固化时将向管材的外壁方向收缩，从而在型坏的中心形成内孔。制品内孔形成过程如图4所示，塑料通过机头体7形成棒状型坯8，棒状型坯8在冷却装置9中首先形成外层固化区10，未固化区域进一步冷却，最终完全成为固化区，在此过程中控制冷却温度，采用适当的冷却介质12控制冷却温度(当采用液氮时冷却温度可达-196℃)，使得棒状型坯的外层快速固化，而内层材料也将在冷却装置的作用下逐步固化，由于外壁已固化的材料限制了内层塑料向棒材中心的收缩，所以内层材料在冷却过程中只能向外壁方向收缩，从而在型坯中心形成了内孔11。
本发明的方法适用于所有能挤出加工管材的塑料(例如聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、乙烯-乙酸乙烯共聚物(EVA)、聚苯乙烯(PS)、聚氯乙烯(PVC)、聚碳酸酯(PC)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、聚酰胺(PA)、聚甲醛(POM)、聚对苯二甲酸乙二酯或它们的共混物等)。塑料的收缩率影响成型孔的尺寸。例如，高密度聚乙烯(HDPE)的收缩率在1.5％～3.5％。如果用本发明挤出加工外径为Φ4mm的管材，形成的内孔的理论值是在0.75mm以下。孔径的大小可通过采用适当的冷却介质及调节冷却温度确定。冷却介质的温度要控制精确并均匀，冷却介质可以采用水、酒精、干冰、液氮等。
采用本发明的方法所用的挤出机及辅机均可以使用原有的设备，仅更换机头，采用结构更简单的机头体，机头体与挤出机的连接方式也不用变。冷却介质更换为温度更低的介质，从而实现骤冷的冷却方式。本发明的成型方法具有以下的优点(1)可以成型其它方法难以成型的微小内孔。(2)机头结构简化为一个零件。机头不需要口模调偏结构及芯棒，也不需要气体调节装置，机头结构十分简单。(3)不仅可以成型圆孔，而且可以成型与制品外形相似的异型孔。
具体实施例方式
实施例1用Φ32×28螺杆挤出机(以下相同)，加工聚丙烯管材，口模的出口为Φ3.6mm，口模温度200℃，管材牵引速度3m/min，冷却介质为冷冻水，水温5℃，自由定型情况下，得到管材的外径为Φ4.0mm、内径为Φ0.55mm。
实施例2用高密度聚乙烯，口模温度190℃，管材生产速度3m/min，冷却介质为冷冻水，水温5℃，自由定型情况下，得到管材外径为Φ4.0mm、内径为Φ0.4mm。
实施例3用低密度聚乙烯，口模温度190℃，管材生产速度3m/min，冷却介质为经干冰冷却的酒精，冷却温度-15℃，自由定型情况下，得到的管材外径为Φ4.0mm、内径为Φ0.6mm。
权利要求
1.挤出塑料制品内孔成型方法，用挤出机将塑料经过挤出塑化、机头成坯、冷却定型过程得到管材成品，其特征在于(1)在机头成坯过程中，采用的机头是一个零件的机头体，机头体的一端与挤出机连接，另一端为出口，出口的内壁形状与管材外形一致；(2)在冷却定型过程中，由冷却介质采用骤冷的方法控制冷却温度。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于机头体出口的内壁形状为圆形、椭圆形、矩形、方形、三角形或凹凸异型。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于冷却定型过程采用的冷却介质为水、酒精、干冰或液氮。
全文摘要
本发明挤出塑料制品内孔成型方法，是用挤出机将塑料经过挤出塑化、机头成坯、冷却定型过程得到制品，与现有方法不同之处在于(1)在机头成坯过程中，采用的机头是一个零件的机头体，机头体的一端与挤出机连接，另一端为出口，出口的内壁形状与管材外形一致；(2)在冷却定型过程中，由冷却介质采用骤冷的方法控制冷却温度。该方法采用的机头体出口的内壁形状为圆形、椭圆形、矩形、方形、三角形或凹凸异型。冷却定型过程采用的冷却介质为水、酒精、干冰或液氮。本发明可以成型微小内孔，不仅能加工圆形的内孔，而且还能加工异型的内孔。机头结构简化为一个零件，机头结构十分简单。
文档编号B29C47/20GK1611343SQ20031010165
公开日2005年5月4日 申请日期2003年10月28日 优先权日2003年10月28日
发明者吴大鸣, 丁玉梅, 刘颖, 陈卫红, 李晓林, 许红 申请人:北京化工大学