CN111231259B - Pvc波纹管一体成型方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于波纹管制备技术领域，具体涉及一种PVC波纹管一体成型方法，包括以下加工步骤：(1)准备以下质量份数的原料：聚氯乙烯树脂50‑150份，纳米填充材料18‑32份，颜料0.5‑5份，无铅稳定剂2‑20份，加工助剂1‑20份，润滑剂0.1‑5份，光稳定剂0.1‑2份，抗冲击改性剂1‑15份；(2)混合加工：先在110‑130℃下对原料进行混合，然后在40‑52℃下对原料进行冷却、搅拌；(3)挤出加工：将混合后的原料送入挤出机，加热，然后由挤出机塑化挤出；(4)定型：将挤出的原料依次送入双壁波纹管挤出模具、波纹管成型机中，PVC波纹管定型并且形成扩口；(5)冷却、切割。使用本方案制备的PVC波纹管，环刚度得到提高，且韧性好、耐老化，大大提高了抗冲击强度。

Description

PVC波纹管一体成型方法
技术领域
本发明属于波纹管制备技术领域，具体涉及一种PVC波纹管一体成型方法。
背景技术
近年来，我国塑料管道行业得到迅猛发展，塑料管道的应用范围不断扩大，其中市场潜力最大的领域是埋地排水管领域。随着国家对于水污染的加快治理，对城市排水设施的投资增长很快。
双壁波纹管是管壁截面为双层结构，其内壁光滑平整，外壁等距排列的具有梯形中空结构的管材。双壁波纹管广泛用于市政工程、建筑工程、电气电信工程等领域，能够用作排水管、排污管、建筑物雨水管、各种动力电缆的保护管等。PVC双壁波纹管是以硬聚氯乙烯为主要原料，分别由内、外挤出，一次成型，内壁平滑，外壁呈梯形波纹状，内外壁之间形成夹壁空心的塑料管材。PVC双壁波纹管具有结构独特，强度高，内壁光滑，摩擦阻力小，流通量大，重量轻，抗泄漏效果好，可耐多种化学介质的侵蚀，埋地使用寿命达五十年以上等优点，因此PVC双壁波纹管得到了广泛的应用。
生产PVC双壁波纹管的过程中，为了能使PVC双壁波纹管之间能够直接快速的进行对接，一般都需要在PVC双壁波纹管的端部加工扩口。但是使用现有的PVC双壁波纹管配方，由于配方成分的问题，在生产加工过程中，被加热熔融的波纹管外壁和内壁在气压的作用下无法很好的粘合在一起(波纹管成型机上的扩口模具不能实现PVC双壁波纹管的扩口成型)，即PVC双壁波纹管无法在生产过程中实现在线双层扩口成型，只能制成直管的形式。PVC双壁波纹管制备得到后，需要将PVC双壁波纹管送至扩口设备上进行单独的扩口加工，PVC双壁波纹管的制备与扩口不能实现连续作业，加工流程多，操作麻烦，导致生产效率低下。
发明内容
本发明意在提供一种PVC波纹管一体成型方法，以解决现有的PVC双壁波纹管无法实现在线双层扩口成型问题。
为了达到上述目的，本发明的方案为：PVC波纹管一体成型方法，包括以下加工步骤：
(1)准备以下质量份数的原料：聚氯乙烯树脂50-150份，纳米填充材料18-32份，颜料0.5-5份，无铅稳定剂2-20份，加工助剂1-20份，润滑剂0.1-5份，光稳定剂0.1-2份，抗冲击改性剂1-15份；
(2)混合加工：先在110-130℃下对原料进行混合搅拌，搅拌速度控制在900-1100r/min，然后在40-52℃下对原料进行冷却、搅拌，搅拌速度控制在50-100r/min；
(3)挤出加工：将混合后的原料送入挤出机，加热，然后由挤出机塑化挤出；
(4)定型：将挤出的原料依次送入双壁波纹管挤出模具、波纹管成型机中，PVC波纹管定型并且形成扩口；
(5)对PVC波纹管进行冷却，冷却后切割。
本方案的工作原理及有益效果在于：通过对PVC波纹管的原料成分进行改进，制备得到的PVC波纹管的环刚度得到了提高，且韧性好、耐老化，大大提高了抗冲击强度。PVC波纹管除了品质得到提高外，生产过程中，被加热熔融的波纹管外壁和内壁物料能在波纹管成型机上的扩口模具下很好的粘合，在生产过程中实现在线双层扩口成型，无需将PVC波纹管送至扩口设备上进行单独的扩口加工，减少操作步骤，有效提高生产效率。
可选地，纳米填充材料为粒径在800-1000目的碳酸钙粉。
可选地，润滑剂为聚乙烯钠；光稳定剂为钛白粉；稳定剂为钙锌复合稳定剂。
可选地，步骤(1)中包括以下质量份数的原料：聚氯乙烯树脂90-120份，纳米填充材料24-30份，颜料2-3份，无铅稳定剂8-12份，加工助剂5-10份，润滑剂1-3份，光稳定剂0.8-1.2份，抗冲击改性剂5-8份。
可选地，挤出加工过程中，挤出机主机机筒1区温度控制在200-220℃，机筒2区温度控制在215-195℃，机筒3区温度控制在200-185℃，机筒4区温度控制在195-180℃，机筒5区温度控制在185-170℃；合流芯190-175℃。经过申请人长时间的研究确定，将挤出机机筒不同区域的温度控制在上述范围内，温度合适，适于物料塑化挤出，制得的产品综合性能较好。
可选地，定型加工过程中，双壁波纹管挤出模具1-5区温度控制在170-190℃，6-10区温度控制在195-230℃；内模1-3区温度控制在185-190℃，内模出口温度控制在210-230℃。经申请人长时间的研究确定，将温度控制在上述范围内，使物料能稳定成型，制得的产品综合性能较好。
可选地，步骤(4)中形成扩口的步骤为：在波纹管成型机中设置两个对称设置的扩口模具，当两个扩口模具闭合时，利用抽真空的方式将波纹管的外壁吸附到扩口模具上，同时利用增加气压的方式将波纹管的内壁贴合在波纹管的外壁上，使波纹管内外壁完全贴合形成扩口。采用这种方式对PVC波纹管进行扩口加工，在生产过程中即实现在线双层扩口成型，无需将PVC波纹管送至扩口设备上进行单独的扩口加工，减少操作步骤，有效提高生产效率。
可选地，步骤(4)中使用的波纹管成型机包括机架和两个对称设置的运行单元；运行单元包括输送带、模具组以及均固定在机架上的冷却水储箱和水泵；模具组的每个模具上均设有冷却机构，冷却机构包括进水管、排水管、流道、进水通道、排水通道及位于模具远离输送带一侧的第一滑槽和第二滑槽，流道、进水通道和排水通道均位于模具中，进水管与进水通道连接，排水管与排水通道连接；进水通道和排水通道均与流道连通，第一滑槽位于进水通道与流道之间并与进水通道连通，第二滑槽位于排水通道与流道之间并与排水通道连通；第一滑槽内滑动连接有第一磁铁，第一磁铁上开有能与进水通道连通的第一通口；第一磁铁与第一滑槽之间连接有第一弹性件，第一磁铁在第一弹性件的作用下能将进水通道封堵；第二滑槽内滑动连接有第二磁铁，第二磁铁上开有能与排水通道连通的第二通口；第二磁铁与第二滑槽之间连接有第二弹性件，第二磁铁在第二弹性件的作用下能将排水通道封堵；输送带上设有环形的连接管，模具上的进水管和排水管均与连接管连通；模具组包括扩口模具和多个成型模具，扩口模具和多个成型模具并列设置并固定在输送带的表面；水泵的一端与冷却水储箱连接，另一端连接有出水管，出水管与连接管连通；冷却水储箱上连接有入水管，入水管与连接管连通。
物料通过挤出模具挤出后进入波纹管成型机，由波纹管成型机进行定型并形成扩口。波纹管成型机工作时，启动水泵，在水泵的作用下，冷却水储箱内的水先通过出水管进入连接管，并在连接管内流动。运行单元上的输送带驱动扩口模具、成型模具运动，当两个输送带上对应的模具彼此靠近并完全闭合时，两个模具上的第一磁铁之间、第二磁铁之间相互排斥。两个模具上的第一磁铁之间相互排斥时，第一磁铁沿第一滑槽移动并压缩第一弹性件，当第一弹性件被压缩到一定程度时，第一磁铁上的第一通口与进水通道连通，此时连接管内流动的冷却水能够流入进水管内，进水管内的冷却水能够通过进水通道进入流道内，使流道内的水发生流动。两个模具上的第二磁铁之间相互排斥时，第二磁铁沿第二滑槽移动并压缩第二弹性件，当第二弹性件被压缩到一定程度时，第二磁铁上的第二通口与排水通道连通，此时流道内的经过热交换温度上升的水能够通过排水通道进入排水管，并通过排水管进入连接管内，连接管内的水通过入水管在进入冷却水储箱，有效带走流道模具上的热量。
在本方案中，冷却水的流动范围是被控制了的，冷却水并非同时会在模具组上的所有的模具中流动，只有模具工作时(也即两个输送带上对应的模具闭合时)，该模具上的流道才能通过进水通道、排水通道与连接管连通，冷却水才能在冷却水储箱、连接管、该模具上的流道之间流动，迅速带走模具上的热量，对波纹管进行冷却。通过这样设置，针对性高，只对需要冷却的模具进行冷却，其次有效控制了冷却水的流动范围，使冷却水在较短的流程内完成一次循环，加快了流动速度，能够迅速的对需要冷却的模具进行快速的降温，冷却性能好。
可选地，入水管通过第一旋转接头连接在冷却水储箱上；出水管通过第二旋转接头连接在水泵上。输送带运动时，入水管和出水管的一端均会跟着输送带一同运动，设置第一旋转接头、第二旋转接头能较为有效的避免入水管、出水管发生缠绕。
可选地，第一弹性件、第二弹性件均为弹簧。
附图说明
图1为本发明实施例一中波纹管成型机的结构示意图；
图2为本发明实施例一波纹管成型机中的成型模具的剖视图；
图3为本发明实施例一波纹管成型机中的两个成型模具闭合时的结构示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式进一步详细说明：
说明书附图中的附图标记包括：输送带10、成型模具20、进水管21、排水管22、流道23、进水通道24、第一滑槽25、第一弹性件26、第一磁铁27、第一通口271、冷却水储箱30、入水管31、水泵40、出水管41、扩口模具50、连接管60。
实施例一
PVC波纹管一体成型方法，包括以下加工步骤：
(1)准备以下质量份数的原料：聚氯乙烯树脂100份，纳米填充材料20份，颜料3份，无铅稳定剂10份，加工助剂7份，润滑剂2份，光稳定剂1份，抗冲击改性剂6份。在本实施例中，纳米填充材料为粒径在800目的碳酸钙粉，润滑剂为聚乙烯钠，光稳定剂为钛白粉，而稳定剂为钙锌复合稳定剂。
(2)混合加工：先在120℃下对原料进行混合搅拌，搅拌速度控制在1000r/min，然后在45℃下对原料进行冷却、搅拌，搅拌速度控制在80r/min。
(3)挤出加工：将混合后的原料送入挤出机，加热，然后由挤出机塑化挤出；挤出加工过程中，挤出机主机机筒1区温度控制在200-220℃，机筒2区温度控制在215-195℃，机筒3区温度控制在200-185℃，机筒4区温度控制在195-180℃，机筒5区温度控制在185-170℃；合流芯190-175℃。
(4)定型：将挤出的原料依次送入双壁波纹管挤出模具、波纹管成型机中，PVC波纹管定型并且形成扩口。扩口的步骤为：在波纹管成型机中设置两个对称设置的扩口模具，当两个扩口模具闭合时，利用抽真空的方式将波纹管的外壁吸附到扩口模具上，同时利用增加气压的方式将波纹管的内壁贴合在波纹管的外壁上，使波纹管内外壁完全贴合形成扩口。定型加工过程中，双壁波纹管挤出模具1-5区温度控制在170-190℃，6-10区温度控制在195-230℃；内模1-3区温度控制在185-190℃，内模出口温度控制在210-230℃。
(5)对PVC波纹管进行冷却，冷却后切割。
如图1所示，本实施例步骤(4)中使用的波纹管成型机包括机架和两个上下对称设置的运行单元。运行单元包括输送带10、模具组以及均固定在机架上的冷却水储箱30和水泵40，在本实施例中，冷却水储箱30和水泵40同时位于输送带10内。模具组包括多个模具，在本实施例中，模具组包括一个扩口模具50和多个成型模具20，扩口模具50和多个成型模具20并列设置并均固定在输送带10的表面，具体的，扩口模具50和成型模具20均通过安装座固定安装在输送带10上。
模具组的每个模具(指扩口模具50和多个成型模具20)上均设有冷却机构，结合图2所示，冷却机构包括进水管21、排水管22、流道23、进水通道24、排水通道、第一滑槽25和第二滑槽，第一滑槽25和第二滑槽同侧且均位于模具远离输送带10的一端，第一滑槽25和第二滑槽的两端均与外界连通。流道23、进水通道24和排水通道均开设在模具中，进水通道24和排水通道均与流道23的端部连通且位于模具远离输送带10的一侧，第一滑槽25位于进水通道24与流道23之间并与进水通道24连通，第二滑槽位于排水通道与流道23之间并与排水通道连通。进水管21与进水通道24连接，排水管22与排水通道连接。
第一滑槽25内滑动且密封连接有第一磁铁27，第一磁铁27上开有能与进水通道24连通的第一通口271。第一磁铁27与第一滑槽25之间连接有第一弹性件26，在不受其他外力作用时，第一磁铁27在第一弹性件26的作用下将进水通道24封堵，此时外界的水不能通过进水通道24进入流道23中。第一通口271位于远离第一弹性件26的一端，当第一磁铁27将第一弹性件26压缩到一定程度时，第一磁铁27上的第一通口271与进水通道24连通。第二滑槽内滑动且密封连接有第二磁铁，第二磁铁上开有能与排水通道连通的第二通口。第二磁铁与第二滑槽之间连接有第二弹性件，在不受其他外力作用时，第二磁铁在第二弹性件的作用下将排水通道封堵，此时流道23中的水不能通过排水通道排出。第二通口位于远离第二弹性件的一端，当第二磁铁将第二弹性件压缩到一定程度时，第二磁铁上的第二通口与排水通道连通。在本实施例中，第一弹性件26、第二弹性件均为弹簧。
输送带10上固定有环形的连接管60(在本实施例中连接管60为波纹管)，具体的固定方式可采用卡接、绑带绑定等方式；输送带10运动时，连接管60随输送带10一同运动，连接管60与模具组始终保持相对静止的状态；模具(指模具组上的扩口模具50和多个成型模具20)上的进水管21和排水管22均与连接管60连通，在本实施例中进水管21和排水管22均为柔性的能够拉伸的波纹管。水泵40的一端与冷却水储箱30连接，水泵40的另一端连接有出水管41，出水管41通过第二旋转接头连接在水泵40上，出水管41与连接管60连通。冷却水储箱30上连接有入水管31，入水管31通过第一旋转接头连接在冷却水储箱30上，入水管31与连接管60连通。设置第一旋转接头、第二旋转接头能较为有效的避免入水管31、出水管41自身发生缠绕。
物料通过挤出模具挤出后进入波纹管成型机，由波纹管成型机进行定型并形成扩口。波纹管成型机工作时，启动水泵40，在水泵40的作用下，冷却水储箱30内的水先通过出水管41进入连接管60，并在连接管60内流动。运行单元上的输送带10驱动扩口模具50、成型模具20运动，当两个输送带10上对应的模具彼此靠近并完全闭合时(如图3所示)，由于对应的两个模具上的第一磁铁27、第二磁铁之间磁极相同，两个模具上的第一磁铁27之间、第二磁铁之间相互排斥。两个模具上的第一磁铁27之间相互排斥时，第一磁铁27沿第一滑槽25移动并压缩第一弹性件26，当第一弹性件26被压缩到一定程度时，第一磁铁27上的第一通口271与进水通道24连通，此时连接管60内流动的冷却水能够流入进水管21内，进水管21内的冷却水能够通过进水通道24进入流道23内，使流道23内的水发生流动。两个模具上的第二磁铁之间相互排斥时，第二磁铁沿第二滑槽移动并压缩第二弹性件，当第二弹性件被压缩到一定程度时，第二磁铁上的第二通口与排水通道连通，此时流道23内的经过热交换温度上升的水能够通过排水通道进入排水管22，并通过排水管22进入连接管60内，连接管60内的水通过入水管31在进入冷却水储箱30，有效带走流道23模具上的热量。
实施例二
PVC波纹管一体成型方法，包括以下加工步骤：
(1)准备以下质量份数的原料：聚氯乙烯树脂120份，纳米填充材料25份，颜料2.5份，无铅稳定剂12份，加工助剂8份，润滑剂2份，光稳定剂1.2份，抗冲击改性剂8份。在本实施例中，纳米填充材料为粒径在900目的碳酸钙粉，润滑剂为聚乙烯钠，光稳定剂为钛白粉，而稳定剂为钙锌复合稳定剂。
(2)混合加工：先在125℃下对原料进行混合搅拌，搅拌速度控制在1000r/min，然后在48℃下对原料进行冷却、搅拌，搅拌速度控制在100r/min。
(3)挤出加工：将混合后的原料送入挤出机，加热，然后由挤出机塑化挤出；挤出加工过程中，挤出机主机机筒1区温度控制在200-220℃，机筒2区温度控制在215-195℃，机筒3区温度控制在200-185℃，机筒4区温度控制在195-180℃，机筒5区温度控制在185-170℃；合流芯190-175℃。
(4)定型：将挤出的原料依次送入双壁波纹管挤出模具、波纹管成型机中，PVC波纹管定型并且形成扩口。扩口的步骤为：在波纹管成型机中设置两个对称设置的扩口模具，当两个扩口模具闭合时，利用抽真空的方式将波纹管的外壁吸附到扩口模具上，同时利用增加气压的方式将波纹管的内壁贴合在波纹管的外壁上，使波纹管内外壁完全贴合形成扩口。定型加工过程中，双壁波纹管挤出模具1-5区温度控制在170-190℃，6-10区温度控制在195-230℃；内模1-3区温度控制在185-190℃，内模出口温度控制在210-30℃。
(5)对PVC波纹管进行冷却，冷却后切割。
实施例三
PVC波纹管一体成型方法，包括以下加工步骤：
(1)准备以下质量份数的原料：聚氯乙烯树脂140份，纳米填充材料30份，颜料2.5份，无铅稳定剂12份，加工助剂10份，润滑剂3份，光稳定剂1份，抗冲击改性剂6份。在本实施例中，纳米填充材料为粒径在850目的碳酸钙粉，润滑剂为聚乙烯钠，光稳定剂为钛白粉，而稳定剂为钙锌复合稳定剂。
(2)混合加工：先在120℃下对原料进行混合搅拌，搅拌速度控制在1000r/min，然后在45℃下对原料进行冷却、搅拌，搅拌速度控制在800r/min。
(3)挤出加工：将混合后的原料送入挤出机，加热，然后由挤出机塑化挤出；挤出加工过程中，挤出机主机机筒1区温度控制在200-220℃，机筒2区温度控制在215-195℃，机筒3区温度控制在200-185℃，机筒4区温度控制在195-180℃，机筒5区温度控制在185-170℃；合流芯190～175℃。
(4)定型：将挤出的原料依次送入双壁波纹管挤出模具、波纹管成型机中，PVC波纹管定型并且形成扩口。扩口的步骤为：在波纹管成型机中设置两个对称设置的扩口模具，当两个扩口模具闭合时，利用抽真空的方式将波纹管的外壁吸附到扩口模具上，同时利用增加气压的方式将波纹管的内壁贴合在波纹管的外壁上，使波纹管内外壁完全贴合形成扩口。定型加工过程中，双壁波纹管挤出模具1-5区温度控制在170-190℃，6-10区温度控制在195-230℃；内模1-3区温度控制在185-190℃，内模出口温度控制在210-30℃。
(5)对PVC波纹管进行冷却，冷却后切割。

Claims (9)

1.PVC波纹管一体成型方法，其特征在于：包括以下加工步骤：
（1）准备以下质量份数的原料：聚氯乙烯树脂50-150份，纳米填充材料18-32份，颜料0.5-5份，无铅稳定剂2-20份，加工助剂1-20份，润滑剂0.1-5份，光稳定剂0.1-2份，抗冲击改性剂1-15份；
（2）混合加工：先在110-130℃下对原料进行混合搅拌，搅拌速度控制在900-1100r/min，然后在40-52℃下对原料进行冷却、搅拌，搅拌速度控制在50-100r/min；
（3）挤出加工：将混合后的原料送入挤出机，加热，然后由挤出机塑化挤出；
（4）定型：将挤出的原料依次送入双壁波纹管挤出模具、波纹管成型机中，PVC波纹管定型并且形成扩口；
（5）对PVC波纹管进行冷却，冷却后切割；
步骤（4）中使用的波纹管成型机包括机架和两个对称设置的运行单元；运行单元包括输送带、模具组以及均固定在机架上的冷却水储箱和水泵；模具组的每个模具上均设有冷却机构，冷却机构包括进水管、排水管、流道、进水通道、排水通道及位于模具远离输送带一侧的第一滑槽和第二滑槽，流道、进水通道和排水通道均位于模具中，进水管与进水通道连接，排水管与排水通道连接；进水通道和排水通道均与流道连通，第一滑槽位于进水通道与流道之间并与进水通道连通，第二滑槽位于排水通道与流道之间并与排水通道连通；第一滑槽内滑动连接有第一磁铁，第一磁铁上开有能与进水通道连通的第一通口；第一磁铁与第一滑槽之间连接有第一弹性件，第一磁铁在第一弹性件的作用下能将进水通道封堵；第二滑槽内滑动连接有第二磁铁，第二磁铁上开有能与排水通道连通的第二通口；第二磁铁与第二滑槽之间连接有第二弹性件，第二磁铁在第二弹性件的作用下能将排水通道封堵；输送带上设有环形的连接管，模具上的进水管和排水管均与连接管连通；模具组包括扩口模具和多个成型模具，扩口模具和多个成型模具并列设置并固定在输送带的表面；水泵的一端与冷却水储箱连接，另一端连接有出水管，出水管与连接管连通；冷却水储箱上连接有入水管，入水管与连接管连通。
2.根据权利要求1所述的PVC波纹管一体成型方法，其特征在于：纳米填充材料为粒径在800-1000目的碳酸钙粉。
3.根据权利要求2所述的PVC波纹管一体成型方法，其特征在于：润滑剂为聚乙烯钠；光稳定剂为钛白粉；无铅稳定剂为钙锌复合稳定剂。
4.根据权利要求1-3任一项所述的PVC波纹管一体成型方法，其特征在于：步骤（1）中包括以下质量份数的原料：聚氯乙烯树脂90-120份，纳米填充材料24-30份，颜料2-3份，无铅稳定剂8-12份，加工助剂5-10份，润滑剂1-3份，光稳定剂0.8-1.2份，抗冲击改性剂5-8份。
5.根据权利要求1-3任一项所述的PVC波纹管一体成型方法，其特征在于：挤出加工过程中，挤出机主机机筒1区温度控制在200-220℃，机筒2区温度控制在215-195℃，机筒3区温度控制在200-185℃，机筒4区温度控制在195-180℃，机筒5区温度控制在185-170℃；合流芯190-175℃。
6.根据权利要求1-3任一项所述的PVC波纹管一体成型方法，其特征在于：定型加工过程中，双壁波纹管挤出模具1-5区温度控制在170-190℃， 6-10区温度控制在195-230℃；内模1-3区温度控制在185-190℃，内模出口温度控制在210-230℃。
7.根据权利要求1-3任一项所述的PVC波纹管一体成型方法，其特征在于：步骤（4）中形成扩口的步骤为：在波纹管成型机中设置两个对称设置的扩口模具，当两个扩口模具闭合时，利用抽真空的方式将波纹管的外壁吸附到扩口模具上，同时利用增加气压的方式将波纹管的内壁贴合在波纹管的外壁上，使波纹管内外壁完全贴合形成扩口。
8.根据权利要求1所述的PVC波纹管一体成型方法，其特征在于：入水管通过第一旋转接头连接在冷却水储箱上；出水管通过第二旋转接头连接在水泵上。
9.根据权利要求8所述的PVC波纹管一体成型方法，其特征在于：第一弹性件、第二弹性件均为弹簧。
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