專利名稱：對連續(xù)擠出塑料制品冷卻定型的方法及中間冷卻裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種對連續(xù)擠出塑料制品進(jìn)行高效冷卻定型的方法和裝置。
技術(shù)背景塑料型材是通過擠出模具擠壓成型的。目前常用的擠出模具主要由模頭、干式定 型模、濕式真空水箱三大部分組成。原材料在擠出機(jī)料筒內(nèi)熔融塑化后經(jīng)過模頭獲得 一定形狀的熔坯，進(jìn)入到干式定型模中，在真空吸附力的作用下，型坯與定型模充分 接觸，型坯攜帶的熱量與定型模進(jìn)行熱交換，再由定型模內(nèi)的冷卻水帶走。由于濕式 真空水箱中排布的支撐型材的定型塊之間間隙較大，如果制品在定型模內(nèi)不能得到充 分冷卻，在水箱真空作用下，制品會(huì)因?yàn)閮?nèi)熱使其在定型塊之間的間隙處發(fā)生變形。 因此，只有當(dāng)型坯外壁厚度的90%達(dá)到玻璃化溫度以下時(shí)，才能引入到濕式真空水箱 中，由冷卻水直接對其進(jìn)一步的冷卻與定型，最后通過切割獲得所需形狀和長度的制 品。由于型坯攜帶的熱量是通過定型模傳遞后由冷卻水帶走的，單位時(shí)間內(nèi)移走的熱 量有限，使得型材的生產(chǎn)速度受到約束。如果要提高型材牽引速度，勢必要增加干式 定型模的長度，而定型模的長度不能無限制地延長。在定型模總長超過100cm后，定 型模長度的增加對牽引速度的提高影響較為緩慢 一方面是因?yàn)槎ㄐ湍χ破反嬖谡?空吸附力，增加定型模長度使制品在定型模內(nèi)滯留的時(shí)間延長，造成制品在牽引過程 中的阻力加大。另一方面由于加工設(shè)備的限制，每節(jié)定型模不能設(shè)計(jì)太長。定型模分 段又會(huì)造成裝配誤差，分段太多導(dǎo)致累計(jì)誤差加大，影響最終制品的形狀及尺寸。且 定型模的加工成本高，加長的定型模部分對模具成本影響很大。因此，目前生產(chǎn)上所 采用的定型?？傞L度一般不超過135cm，正常牽引速度在2.5 3.5米/分鐘，牽引速度 一般不高于4.0米/分鐘。 發(fā)明內(nèi)容為了解決上述連續(xù)擠出塑料制品生產(chǎn)速度難以提高的問題，本發(fā)明提供了一種對 連續(xù)擠出塑料制品冷卻定型的方法及中間冷卻裝置，可以提高型坯的冷卻成型效率， 從而在不增加型材牽引力的情況下提高型材的牽引速度，提高型材的生產(chǎn)速度。本發(fā)明方法是這樣實(shí)現(xiàn)的在干式定型模和濕式真空水箱之間設(shè)置一段中間冷卻 裝置；熔坯在經(jīng)過干式定型模冷卻至其外壁厚度的1/4 1/3達(dá)到玻璃化溫度以下時(shí)導(dǎo)入 到該中間冷卻裝置中。該中間冷卻裝置為一密封的箱體，箱體在型材移動(dòng)方向上設(shè)有 若干個(gè)可通入和導(dǎo)出冷卻水的冷卻室，各冷卻室上方相通并與箱體外的負(fù)壓源相通；各冷卻室在型材移動(dòng)方向的寬度相等或遞增，型材導(dǎo)入的第一個(gè)冷卻室寬度不大于 3mm,并且相鄰冷卻室寬度差不大于3 mm。當(dāng)制品即型材通過上述中間冷卻裝置時(shí)，制品在各冷卻室中整體浸泡在冷卻水中， 由冷卻水吸收制品攜帶的熱量并將其導(dǎo)出，同時(shí)箱體內(nèi)各冷卻室寬度很小，排列緊密 的定型塊對制品起到定型作用，不會(huì)使制品變形。因制品整體浸泡在冷卻水中，單位 時(shí)間內(nèi)帶走的熱量比定型模高，因此，模具的冷卻和定型效率得到顯著提高，型材的 牽引速度可以提高。用該裝置可以替代一部分定型模，使得定型模的總長度可以減少。本發(fā)明用來實(shí)現(xiàn)上述方法的中間冷卻裝置為一密封的箱體，箱體在型材移動(dòng)方向 上設(shè)有若干個(gè)由定型塊隔分開的可通入和導(dǎo)出冷卻水的冷卻室，定型塊在制品牽引方 向上加工有與型材尺寸相匹配的型腔，各冷卻室上方相通并與箱體外的負(fù)壓源相通； 各冷卻室在型材移動(dòng)方向的寬度相等或遞增，型材導(dǎo)入的第一個(gè)冷卻室寬度不大于 3mrru型材導(dǎo)入的第一個(gè)冷卻室寬度宜為1.5-2 .5mm，各冷卻室的寬度在型材移動(dòng)方向連 續(xù)遞增或相隔數(shù)個(gè)冷卻室遞增。如果第一個(gè)冷卻室寬度過寬，則必然要求由定型模導(dǎo) 出的型坯溫度較低，冷卻較充分，否則型坯強(qiáng)度較低，進(jìn)入本裝置后易變形；但其寬 度也不宜過小，小于1.5mm時(shí)，冷卻水流動(dòng)不暢，冷卻效果不理想。箱體的兩個(gè)側(cè)板分別由兩個(gè)內(nèi)外側(cè)板組成，左右外側(cè)板內(nèi)側(cè)開有供排液用的蓄水 槽，在型材上方的冷卻室兩側(cè)的左右內(nèi)側(cè)板上開有與蓄水槽相通的溢流口，左右外側(cè) 板上設(shè)有與蓄水槽相通的抽氣管；左右外側(cè)板內(nèi)側(cè)底部開有進(jìn)液槽，在冷卻室兩側(cè)底 部的左右內(nèi)側(cè)板上開有與進(jìn)液槽相通的進(jìn)液孔，左右外側(cè)板上設(shè)有與進(jìn)液槽相通的進(jìn) 水接頭。箱體兩側(cè)內(nèi)壁上開有定型塊插槽，插槽的寬度大于定型塊的寬度，使得定型塊在 插槽內(nèi)在型材移動(dòng)方向前后移動(dòng)。 '本發(fā)明有以下有益效果1、中間冷卻裝置比干式定型模冷卻效率高。干式定型模對制品的冷卻是利用冷卻 介質(zhì)通過進(jìn)水壓力在模具鋼材內(nèi)的流動(dòng)，來帶走制品傳導(dǎo)給模具鋼材的熱量。該裝置的冷卻方式是制品與冷卻水直接接觸帶走熱量。由于水的比熱容是鋼的9倍，在升高相同溫度時(shí)吸收的熱量比鋼材要大，所以冷卻水直接接觸制品冷卻效果要好。另一方 面，水可以和制品充分接觸發(fā)揮其冷卻功效。而且通過進(jìn)水壓力、水自下而上的對流 和外置的抽氣管來加速其流動(dòng)，更大幅度地提高了冷卻效果。因此在干式定型模后面 增加該裝置，可以在保持牽引速度不變的情況下使定型模的總長大大縮短，如對于壁厚為0.25cm的制品，在牽引速度為6米/分鐘下，干式定型模總長—由135 cm減少到 60cm以內(nèi)；對于壁厚為0.25cm的制品，干式定型模長度為100 cm時(shí)，增加該裝置后 牽引速度可達(dá)7米/分鐘。2、 中間冷卻裝置在前半段冷卻室寬度可以設(shè)在為1 3tnm范圍內(nèi)，相當(dāng)于干式定 型模中的真空氣槽，制品在通過此極小段間隙時(shí)不會(huì)發(fā)生較大變形。該裝置在工作時(shí) 始終處在真空負(fù)壓狀態(tài)下，通過真空表與真空氣閥來調(diào)節(jié)該裝置的負(fù)壓，來控制產(chǎn)品 形狀。通過裝置內(nèi)可靠的密封措施，在工作狀態(tài)下可保持穩(wěn)定的負(fù)壓值。3、 中間冷卻裝置中的定型塊可以采用整體式，不設(shè)置分型面。與干式定型模相比， 減少了因分型而造成的裝配偏差。定型塊在裝置內(nèi)采用浮動(dòng)式定位，定型塊在橫向和 縱向均能作少量移動(dòng)。干式定型模因存在裝配偏差，不能保證型腔在擠出方向上的直 線度，使得牽引時(shí)阻力加大，易造成制品彎曲變形。另外，定型塊可以采用浮動(dòng)式定 位方式，充分保證了牽引過程中型腔的直線度。4、 冷卻水由定型塊之間的間隙處注入，分若干進(jìn)液孔噴射入裝置中，保證輸入了 平穩(wěn)的冷卻水流，使輸入的冷卻水不會(huì)對型材表面產(chǎn)生大的沖擊。5、 左右兩側(cè)單獨(dú)供水，因而左右兩側(cè)的進(jìn)水流量是分別可調(diào)，對于非對稱制品可 以通過調(diào)節(jié)兩側(cè)進(jìn)水量的大小來調(diào)整制品不同區(qū)域的冷卻效率，從而有效克服牽引過 程中制品的彎曲現(xiàn)象。6、 中間冷卻裝置與同長度的干式定型相比制造成本較低，維護(hù)方便。該裝置材料成本及制造費(fèi)用偏低，相當(dāng)于同長度的干式定型模的60%左右。該裝置在冷卻定型方面效率的提高，又大大縮短了定型段的總長度。該裝置采用插片式定型塊，拆裝容易， 模具日常維護(hù)方便。


圖1為本發(fā)明工作狀態(tài)示意圖。圖2為本發(fā)明中間冷卻裝置結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為圖2中沿A—A線剖面圖。圖4為圖2中沿B-B線剖視圖。圖5為圖2中沿OC線剖視圖。上述圖中1、定型模；2、中間冷卻裝置，3、濕式真空水箱，4、型材，5、進(jìn)口 板，6、頂板，7、真空氣閥，8、真空接頭，9、真空表，10、插槽，11、溢流口， 12、 密封定型塊，13、出口板，14、抽氣孔，15、冷卻室，16、定型塊，17、底板，18、 進(jìn)液槽，19、抽氣孔，20、右內(nèi)側(cè)板，21、右外側(cè)板，22、左內(nèi)側(cè)板，23、左外側(cè)板，24、抽氣管，25、蓄水槽，26、進(jìn)水接頭，27、帶調(diào)節(jié)fff的出水口， 28、進(jìn)液孔，29、 氣槽。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，本發(fā)明中間冷卻裝置2串聯(lián)在干式定型模1與濕式真空水箱3之間。如圖2-5所示，中間冷卻裝置由底板17、頂板6、兩個(gè)側(cè)板以及設(shè)在型材4進(jìn)出 口端的進(jìn)口板5、出口板13組成一個(gè)包覆的箱體，箱體的兩個(gè)側(cè)板分別由兩個(gè) 內(nèi)外側(cè)板20、 21、 22、 23組成，左右內(nèi)側(cè)板20、 22內(nèi)側(cè)丌有若干定型塊插槽10，定 型塊16通過插槽IO安裝在箱體內(nèi)，相鄰定型塊之間的間隙為冷卻室15，箱體進(jìn)出口 兩端的定型塊為密封定型塊12，將箱體內(nèi)腔與兩端的進(jìn)口板5、出口板13分隔開，密 封定型塊上設(shè)有氣槽29，兩端的進(jìn)口板5和出口板13上設(shè)有與氣槽相通的抽氣孔19 和14。兩個(gè)密封定型塊12之間的各定型塊16與頂板6之間有間隙，使得各冷卻室上 方相通，插槽10的寬度大于定型塊16的寬度，使得定型塊在插槽內(nèi)能夠上下浮動(dòng)和 在型材移動(dòng)方向前后移動(dòng)；頂板6上設(shè)有與箱體內(nèi)相通的真空接頭8，真空接頭與負(fù)壓 源相通；左右外側(cè)板21、 23內(nèi)側(cè)沿型材移動(dòng)方向開有供排液用的蓄水槽25，在型材上 方的冷卻室15兩側(cè)的左右內(nèi)側(cè)板20、 22上開有與蓄水槽25相通的溢流口 11，左右外 側(cè)板21、 23上設(shè)有與蓄水槽25相通的抽氣管24。左右外側(cè)板21、 23內(nèi)側(cè)底部開有進(jìn) 液槽18，在冷卻室15兩側(cè)底部的左右內(nèi)側(cè)板20、 22上開有與進(jìn)液槽18相通的進(jìn)液孔 28，左右外側(cè)板21、 23上設(shè)有與進(jìn)液槽18相通的進(jìn)水接頭26。箱體的底板上開有出 水口 27中，出水口 27上裝有流量調(diào)節(jié)閥。各冷卻室在型材移動(dòng)方向的寬度相等或數(shù)個(gè)冷卻室遞增。本例中，箱體內(nèi)前半段 各冷卻室寬度相同，其寬度為1 3咖，相當(dāng)于干式定型模中的真空氣槽；后半段冷卻 室寬度相同，其寬度為4 6rara，加強(qiáng)了冷卻液與制品的熱交換。在定型塊放置的橫向 與縱向位置上，均留有活動(dòng)間隙，有效消除了因裝配誤差所帶來的直線度偏差。裝置 通過設(shè)在頂板6上的真空表9、真空氣閥7和底板下的帶調(diào)節(jié)閥的出水口 27來調(diào)節(jié)箱 體的真空度及液面高度。冷卻水由可調(diào)式進(jìn)水接頭26進(jìn)入左右外側(cè)板的進(jìn)液槽1&中， 通過進(jìn)液孔28進(jìn)入定型塊16之間的冷卻室15內(nèi)，自下而上對制品進(jìn)行冷卻。定型塊 16在型材4的牽引方向上設(shè)計(jì)了與型材形狀相似的型腔，型腔的尺寸由大到小呈階梯 型排布。在真空接頭8和抽氣管24工作時(shí)，裝置始終保持在一個(gè)相對恒定的真空負(fù)壓 狀態(tài)下，該負(fù)壓促使型材4的外壁與定型塊16的型腔貼合，并通過冷卻液的冷卻，達(dá) 到使制品定型的效果。對型材冷卻的工作原理如下冷卻水由裝置兩側(cè)的可調(diào)式進(jìn)水接頭26進(jìn)入左右外側(cè)板的進(jìn)液槽18中，通過進(jìn)液孔28進(jìn)入冷卻室15內(nèi)，與制品進(jìn)行熱量交換，然后， 冷卻水由型材上方的溢流口 11排入蓄水槽25中，在抽氣管24的抽吸作用下排出。通 過密封定型塊12的型腔滲入到氣槽29中的冷卻水由抽真空裝置通過抽氣孔抽走，可 以保證箱體內(nèi)密封。在60cm干式定型模后面增加該裝置，對于壁厚為0.25cm的制品，牽引速度可以 達(dá)到6米/分鐘，每小時(shí)的產(chǎn)量超過400千克。
權(quán)利要求
1、對連續(xù)擠出塑料制品冷卻定型的方法，其特征是在干式定型模[1]和濕式定型水箱[3]之間設(shè)置一段中間冷卻裝置[2]；該中間冷卻裝置為一密封的箱體，箱體在型材移動(dòng)方向上設(shè)有若干個(gè)可通入和導(dǎo)出冷卻水的冷卻室[15]，各冷卻室上方相通并與箱體外的負(fù)壓源相通；各冷卻室在型材移動(dòng)方向的寬度相等或遞增，型材導(dǎo)入的第一個(gè)冷卻室寬度不大于3mm；熔坯在經(jīng)過干式定型模冷卻至其外壁厚度的1/4～1/3達(dá)到玻璃化溫度以下時(shí)導(dǎo)入到該中間冷卻裝置中。
2、 一種實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求l所述方法的中間冷卻裝置，其特征是該裝置為一密封的箱體，箱體在型材移動(dòng)方向上設(shè)有若干個(gè)由定型塊[16]隔分開的可通入和導(dǎo)出冷卻水的冷卻 室[15],定型塊在型材移動(dòng)方向上加工有與型材尺寸相匹配的型腔，各冷卻室上方相 通并與箱體外的負(fù)壓源相通；各冷卻室在型材移動(dòng)方向的寬度相等或遞增，型材導(dǎo)入的 第一個(gè)冷卻室寬度不大于3mm。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的中間冷卻裝置，其特征是型材導(dǎo)入的第一個(gè)冷卻室寬度宜 為1.5-2 .5mm，各冷卻室的寬度在型材移動(dòng)方向連續(xù)遞增或相隔數(shù)個(gè)冷卻室遞增。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的中間冷卻裝置，其特征是箱體的兩個(gè)側(cè)板分別由兩個(gè) 內(nèi)外側(cè)板[20、 21和22、 23]組成，左右外側(cè)板[21、 23]內(nèi)側(cè)開有供排液用的蓄水 槽[25],在型材上方的冷卻室[15]兩側(cè)的左右內(nèi)側(cè)板[20、 22]上開有與蓄水槽[25] 相通的溢流口 [ll]，左右外側(cè)板[21、 23]上設(shè)有與蓄水槽[25]相通的抽氣管[24]; 左右外側(cè)板[21、 23]內(nèi)側(cè)底部開有進(jìn)液槽[18]，在冷卻室[15]兩側(cè)底部的左右內(nèi) 側(cè)板[20、 22]上開有與進(jìn)液槽[18]相通的進(jìn)液孔[28]，左右外側(cè)板[21、 23]上 設(shè)有與進(jìn)液槽[18]相通的進(jìn)水接頭[26]。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的中間冷卻裝置，其特征是箱體兩側(cè)的左右內(nèi)側(cè)板[20、 22] 內(nèi)壁上開有定型塊插槽[10]，插槽[10]的寬度大于定型塊[16]的寬度，使得定型 塊在型材移動(dòng)方向上可以在插槽內(nèi)前后移動(dòng)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種對連續(xù)擠出塑料制品冷卻定型的方法及中間冷卻裝置，在干式定型模和濕式定型水箱之間設(shè)置一段中間冷卻裝置；該中間冷卻裝置為一密封的箱體，箱體在型材移動(dòng)方向上設(shè)有若干個(gè)由定型塊[16]隔分開的可通入和導(dǎo)出冷卻水的冷卻室[15]，各冷卻室上方相通并與箱體外的負(fù)壓源相通；各冷卻室在型材移動(dòng)方向的寬度相等或遞增，型材導(dǎo)入的第一個(gè)冷卻室寬度不大于3mm。由于各冷卻室寬度很小，不會(huì)使制品變形；制品整體浸泡在冷卻水中，冷卻和定型效率高，可提高型材的牽引速度，減少定型模的總長度。
文檔編號(hào)B29C47/88GK101306577SQ20071010833
公開日2008年11月19日 申請日期2007年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月18日
發(fā)明者劉正發(fā), 團(tuán)海兵, 張金銀, 徐勛江, 查安平 申請人:銅陵三佳科技股份有限公司