一种塑料微管的双气体辅助挤出成型装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于高分子塑料挤出成型加工领域，具体涉及一种塑料微管的双气体辅助挤出成型装置。
【背景技术】
[0002]在塑料制品中，塑料微管具有广阔的应用市场，如:医学上的介入导管和工业上的线管等。通常，这些微管是通过挤出机将塑化和熔融后的塑料，按照一定横截面形状的微管挤出口模流道进行挤出，然后经过冷却、定径、牵引和切割后最终形成可利用的制品。但是，挤出过程中，制品最终质量的好坏受到许多因素的影响，其主要影响因素有:其一、塑料熔体本身的高黏弹、结晶和分子取向等特性；其二、螺杆转速、熔体温度、模具温度、冷却温度、注气压力、牵引速度等加工工艺参数的影响；其三、模具流道结构参数。这些众多因素的影响，加上熔体在挤出机中在螺杆搅拌、压缩和剪切作用下，以及在微管挤出口模中拉伸和剪切作用下，熔体产生较大的压力降、拉伸应力和剪切应力，使得熔体产生了较大的分子取向效应、弹性储能效应以及法向应力效应，进而熔体产生压力波动等不稳定性，最终使得被挤出的塑料制品容易产生挤出胀大、熔体破裂、扭曲变形等问题。在实际塑料加工生产中，对于某一种尺寸的微管而言，其加工工艺参数往往都是通过大量的试错法得来的，造成了极大的人力、物力和财力的浪费。而对于一些应用前景很好的微管，其挤出模具的结构尺寸以及加工工艺参数都是企业的内部商业机密，使得其他企业和加工者无法共享资源。许多研究和实验表明，熔体与微管挤出口模壁面的黏附力对挤出胀大、熔体破裂和扭曲变形等具有很大的影响；并且，微管挤出不同于传统管材的挤出，由于微管特征尺寸的减小和表体比的增大，使得微管挤出口模壁面的粗糙度表现得更加突出，熔体的黏附阻力更加强烈，使得挤出过程中需要更高的压力，而压力的提升又对挤出胀大、熔体破裂和扭曲变形等挤出问题会造成直接的影响。并且，对于塑料微管挤出而言，熔体在微管挤出口模流道内，除了存在熔体外壁面与微管挤出口模壁面的接触之外，熔体的内部还与一个或多个芯棒壁面之间存在粘附接触，使得微管的挤出胀大、熔体破裂和扭曲变形等问题更加突出和难以控制。因此，如何克服微管挤出中，熔体与微管挤出口模壁面和芯棒壁面的摩擦和黏附程度，成为了克服微管挤出问题的关键。
【发明内容】
[0003]本实用新型的目的是针对现有技术的不足提供一种塑料微管的双气体辅助挤出成型装置。
[0004]本实用新型所述塑料微管的双气体辅助挤出成型装置由挤出机、微管挤出口模、气体辅助系统和控制系统构成；其中，挤出机为单螺杆或双螺杆挤出机，由动力系统、进料斗、螺杆、带加热圈的机筒、挤出机机头和挤出机控制仪组成；微管挤出口模沿熔体流动方向，由机头连接板、压板、螺栓、机头体、内气辅通气螺栓、分流锥、分流支架、芯棒、微管挤出口模托架、挡圈、无气辅口模、压圈、有气辅口模、进气口模、外气辅通气螺栓、微管挤出口模加热圈和螺钉等构成；微管挤出口模加热圈位于微管挤出口模外层，包裹着微管挤出口模和口模流道，用于对微管挤出口模进行加热；微管挤出口模内具有口模流道，由入口至出口依次包括入口段、分流段、平直段、压缩段、定型无气辅段、定型有气辅段；
[0005]微管挤出口模与挤出机机头通过机头连接板、压板和配套螺栓连接而成，使得挤出机挤出的塑料熔体能流入微管挤出口模的入口处，再经过微管挤出口模流道后从微管挤出口模出口按照微管挤出口模横截面形状挤出。微管挤出口模机头体与微管挤出口模托架通过挡圈和螺钉固定；机头体与分流支架通过通气螺栓固定；无气辅口模与微管挤出口模托架通过压圈和螺钉进行固定；进气微管挤出口模与有气辅口模通过螺钉进行固定；外气辅通气螺栓通过螺纹连接固定。
[0006]在微管挤出口模中，分流锥和芯棒通过螺纹与分流支架固定，共同构成了微管接触的壁面，其中分流锥将进入微管挤出口模的熔体进行分流，以利于形成中空塑料管材；分流支架一方面用于支撑分流锥和连接芯棒，另一方面用于连接内气辅通气螺栓，方便将内气辅的气体导入芯棒的中空气道中；压缩段用于将塑料熔体进行一定程度的压实，并产生一定的入口压力降，有利于提高塑料熔体成型后制品的坚实度等力学性能。
[0007]微管挤出口模具有内气辅口模系统和外气辅口模系统。其中，微管挤出口模的内气辅口模系统是由内气辅通气螺栓、分流支架、分流锥和芯棒构成。并且，内气辅通气螺栓、分流支架、分流锥和芯棒的内部具有中空气道，用于输送内气辅的气体。其工作原理是:内气辅的气体在一定的压力作用下，由内气辅通气螺栓中空气道进入微管挤出口模，经过分流支架连接件的中空气道，再进入芯棒的中空气道，再从芯棒侧面的气槽流出，在熔体内壁与芯棒外壁面之间形成内部气体辅助层；微管挤出口模的外气辅口模系统是由外气辅通气螺栓、进气口模、有气辅口模构成；进气口模内壁和有气辅口模外壁之间留一定的空间，进气口模、无气辅口模和有气辅口模构成外气辅气室；有气辅口模与无气辅口模之间预留
0.1-0.2mm的缝隙，形成外气辅进气缝隙。外气辅的工作原理是:外气辅的气体在一定的压力作用下，由外气辅通气螺栓的中空气道进入进气口模、无气辅口模和有气辅口模构成的气室中，然后由无气辅口模与有气辅口模之间的进气缝隙流入微管挤出口模的口模流道，在微管熔体外壁面与微管挤出口模内壁面之间形成外部气体辅助层。
[0008]气体辅助系统由气体辅助总路、内气辅支路和外气辅支路构成。其中，气体辅助总路沿气体流动方向依次由空压机、气阀、橡胶管道、储气罐、压力表、气阀、转子流量仪、输气软管、气体三通分流器构成；内气辅支路由内气辅减压阀、内气辅电磁比例阀、内气辅压力表、内气辅转子流量计和内气辅气体加热装置构成；外气辅支路由外气辅减压阀、外气辅电磁比例阀、外气辅压力表、外气辅转子流量计和外气辅气体加热装置构成。其工作原理和步骤是:首先，打开储气罐底部的排水阀，将储气罐中的凝结水排空后再关闭排水阀；打开空压机与储气罐之间的气阀，同时关闭储气罐出口处的气阀；启动空压机，由空压机将空气进行压缩，打开空压机出口处的气阀，由橡胶管道输送至储气罐进行存储；当储气罐出口处的压力表指向0.6MPa时即可打开储气罐出口处的气阀，压缩空气经储气罐出口的减压阀流出，经过输气软管到达气体三通分流器进行分流两路气体；其中一路为内气辅支路，从气体三通分流器的其中一支路出来后，经过内气辅减压阀，由内气辅电磁比例阀控制气体流量，由内气辅压力传感器、压力表和内气辅转子流量计显示该条支路流过的气体的压力和流量，然后进入内气辅气体加热装置进行加热；同时，另外一路为外气辅支路，从气体三通分流器的另外一支路出来后，经过外气辅减压阀，由外气辅电磁比例阀控制气体流量，由外气辅压力传感器、压力表外气辅转子流量计显示该条支路流过的气体的流量，然后进入外气辅气体加热装置进行加热；由内气辅加热装置和外气辅加热装置加热后的气体，分别由内气辅通气螺栓和外气辅通气螺栓进入内气辅口模系统和外气辅口模系统。
[0009]控制系统主要包括熔体压力温度传感器、挤出机控制仪、微管挤出口模温度控制仪、气体温度传感器、气体压力传感器、气体温度控制仪、电磁比例阀、A/D卡、D/A卡和计算机构成。其中，熔体压力温度传感器与微管挤出口模连接，用于测量微管挤出口模流道中的熔体压力和温度；挤出机控制仪与挤出机相连接，用于控制挤出机螺杆转速；微管挤出口模温度控制仪与微管挤出口模加热圈相连接，用于控制微管挤出口模加热的温度；气体温度传感器与内气辅气体加热装置和外气辅气体加热装置相连接，用于测量气体加热后的温度；气体压力传感器与内气辅气体加热装置和外气辅气体加热装置相连接，用于测量气体加热后的压力；气体温度控制仪与内气辅气体加热装置和外气辅气体加热装置相连接，用于调节气体的温度；电磁比例阀分别与内气辅支路和外气辅支路相连接，用于调节两路气辅支路的气体流量和压力。
[0010]与传统塑料微管挤出成型装置相比，本实用新型具有以下有益效果:
[0011](I)由于内气辅和外气辅的作用，在熔体与微管挤出口模和芯棒壁面形成了气体层，消除了熔体与微管挤出口模和芯棒壁面的黏附阻力，极大地降低了熔体的压力、剪切应力、法向应力等，使得熔体在微管挤出口模定型段以柱塞状方式挤出，大大消除了挤出胀大、熔体破裂和扭曲变形等问题。
[0012](2)只要将定型段的芯棒横截面进行替换，即可实现对各种横截面形状的塑料微管进行气辅挤出，功能更多、实用性更强。
[0013](3)采用熔体压力温度传感器、气体压力和温度传感器以及相应的压力和温度控