本發(fā)明涉及一種管材制備擠出模具，尤其是一種用于使玻璃纖維產(chǎn)生取向增強管材制備的擠出模具結(jié)構(gòu)。

技術(shù)背景

玻璃纖維增強管材是近年來發(fā)展迅速的一種新型產(chǎn)品。與普通塑料管材相比具有質(zhì)輕而硬、不導(dǎo)電，機械強度高，抗老化，耐高溫，耐腐蝕的特點。玻纖增強管材不僅能有效地提高制品的剛性，抗沖擊強度，抗蠕變性能和尺寸穩(wěn)定性，而且可以做出復(fù)雜的制品。玻璃纖維管材以其特有的優(yōu)勢在石油、電力、化工、造紙、城市給排水、工廠污水處理、煤氣輸送等行業(yè)取得了廣泛的應(yīng)用。但傳統(tǒng)的玻璃纖維增強管材由于內(nèi)部玻璃纖維的分布不均勻，取向也不一致，因而管材軸向和縱向的強度的提高很有限，越來越不能滿足現(xiàn)代工程施工需求。

在擠出成型管材時，為了保證管材具有足夠的耐內(nèi)壓性能和環(huán)剛度，一般需要將管材壁加厚，這將導(dǎo)致材料成本大幅度增加，產(chǎn)品競爭力下降。目前也存在在管壁內(nèi)添加增強其強度的加強層的方法，但由于擠出成型設(shè)備的原因，無法在管壁內(nèi)添加加強層。對于成型管材，人們大部分是通過在管材外壁纏繞或編織玻璃纖維束，并用熱熔膠進行焊接，以此來降低管道蠕變的發(fā)生，增強管道的整體性能，但這種方法需要纏繞機或者編織機并配有一整套復(fù)雜的工藝流程，技術(shù)性太強且成本較高。

公開號為CN 105333244 A公開了“一種玻璃纖維耐高溫伸縮管”的發(fā)明專利，該發(fā)明所述伸縮管的最外層為玻璃纖維，其目的是為了增強管材的強度，使得管材牢固耐用。但是，該玻璃纖維層的玻璃纖維取向雜亂，分布也不均勻，因而，不但耗費了大量的玻璃纖維原料，管材強度的增加也不夠明顯。

此前，發(fā)明人曾提出過“玻璃纖維增強聚乙烯復(fù)合材料管及其制備方法”，公開專利號為CN 103527862 A，該發(fā)明所述的玻璃纖維增強聚乙烯復(fù)合材料管的制備方法是在普通高密度聚乙烯管材上纏繞一層或多層玻璃纖維布或玻璃纖維線，或者玻璃纖維管狀織物，在不降低管材破裂強度的要求下降低管材的質(zhì)量，改善聚乙烯管的蠕變問題。但是，通過該種方法制備的玻璃纖維增強管材，其內(nèi)部的布狀或帶狀玻璃纖維結(jié)構(gòu)在管材的使用過程中很容易產(chǎn)出內(nèi)部應(yīng)力集中現(xiàn)象，從而使得玻璃纖維斷裂，這會使管材的強度下降。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種用于玻璃纖維增強管材制備的擠出模具，通過直接擠出實現(xiàn)，進一步提高玻璃纖維在管中分布的均勻性，提高管材的軸向與徑向強度，同時簡化工藝，降低管材制造難度及其成本。

本發(fā)明上述目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的。

一種用于增強玻璃纖維管材強度的擠管模具，包括口模和芯棒，其特征是在所述口模上設(shè)置有螺旋槽結(jié)構(gòu)、管材過渡結(jié)構(gòu)以及管材定型結(jié)構(gòu)；所述螺旋槽結(jié)構(gòu)是由玻璃纖維取向段使塑料熔體中的玻璃纖維與管材的軸向方向和縱向方向均成一定角度，并經(jīng)所述管材定型部分定型構(gòu)成。

在上述技術(shù)方案中，所述口模的內(nèi)壁開設(shè)有3-10條螺旋槽，所述螺旋槽的軸向長度為200-400mm，螺旋槽的螺旋升角是35o～40o，并在所述螺旋槽的終止位置與擠出成型段之間加工有一定錐度的含有玻璃纖維熔融物料的壓縮段；開螺旋槽產(chǎn)生取向的口模距離較長，取向后的成型段口模距離較短；所述螺旋槽的截面結(jié)構(gòu)為三角形結(jié)構(gòu)、U形槽結(jié)構(gòu)和半圓形槽結(jié)構(gòu)中的一種。

本發(fā)明上述所提供的一種用于增強玻璃纖維管材強度的擠管模具，該模具由芯棒和口模兩部分構(gòu)成。口模包括具有較長能使玻璃纖維產(chǎn)生取向的流通距離，從口模起始位置起內(nèi)壁開有一定數(shù)量的螺旋槽，螺旋槽升角確保了玻璃纖維的取向角度，在螺旋槽的終止位置與擠出成型段之間加工出具有過度作用的錐度，使含有經(jīng)過取向的玻璃纖維熔融物料能平穩(wěn)進入成型區(qū)并按要求的直徑擠出；口模開螺旋槽的水平距離長，取向后的擠出成型段距離短，防止了玻璃纖維的取向角發(fā)生改變。本擠管模具生產(chǎn)的管材能夠使玻璃纖維與管徑呈42°～48°，從而提高了管材軸向和徑向的強度。

與現(xiàn)有普通玻璃纖維增強管材相比，本擠管模具生產(chǎn)的管材，玻璃纖維在管中分布更加均勻，并與管材徑向呈40°～48°，能同時大幅提高管材的軸向與徑向強度。本擠管模具可直接進行膠接，保證了管材在連接處的強度，具有穩(wěn)定性好，不會受玻璃纖維損壞的影響；而且管體工藝簡單，制作難度低，制造價格更低廉，可滿足市場對高性能玻璃纖維增強管材的需求。

附圖說明

圖1是本發(fā)明口模和芯棒配合的正視角度剖面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明以半圓形凹槽為例的口模正視角度剖面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本發(fā)明口模的三種螺旋槽斷口截面示意圖。

圖中：1：芯棒； 2：口模； 3：玻璃纖維取向段； 4：管材過渡段； 5：管材成型段。

具體實施方式

下面對本發(fā)明的實施例作詳細(xì)說明，本實施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進行實施，給出了詳細(xì)的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實施例。

本發(fā)明玻璃纖維增強管材擠管模具結(jié)構(gòu)如附圖1、附圖2、附圖3所示。本發(fā)明揭示的玻璃纖維增強管材擠管模具，包括芯棒1和口模2，為便于維修和清潔，該芯棒為頂出式芯棒，為使塑料熔體完全在螺旋槽內(nèi)流動，從而達(dá)到使玻璃纖維完全取向的目的，芯棒表面與口模在不影響拆卸和組裝的前提下應(yīng)緊密配合。該口模2與普通口模相比具有玻璃纖維取向部分，在口模內(nèi)壁起始位置起開有一定數(shù)量的半圓形或者是三角形和U型的螺旋槽3，螺旋升角范圍為35o～40o，為防止玻璃纖維取向角度改變，在螺旋槽的終止位置與擠出成型段5之間加工出一定錐度4用于取向到擠出成型的過渡，開螺旋槽的口模部分距離較長，取向后的成型段5距離較短，以確保玻璃纖維取向的角度。

在口模2進口處開半圓形凹槽3，為了使帶有玻璃纖維的塑料熔體在通過凹槽3而不發(fā)生粘滯現(xiàn)象，半圓形的凹槽3的形狀如附圖2所示。在實際生產(chǎn)過程中，管材的牽引速度大于管材擠出速度，牽引速度與擠出速度的比約為1.2，故管材在擠出后，玻璃纖維與擠出方向的夾角會變大，為使管材中大部分玻璃纖維與擠出方向的夾角達(dá)到42o～48°，凹槽3的螺旋升角取值范圍定在35o～40°之間。為了使盡可能多的物料熔體通過凹槽3，從而使玻璃纖維的角度在42°～48°，原則上凹槽3數(shù)量越多越好，但是考慮到實際生產(chǎn)加工及口模承受的壓力及熔體流速需求，開槽數(shù)應(yīng)根據(jù)實際模具的大小取3～10條。

上述實施例僅為本發(fā)明的其中的部分實現(xiàn)方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但是并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。需要指出的是對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，做出來的若干變形和改進，這些都應(yīng)該屬于本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。

本發(fā)明的擠管模具適用于各種用于管材生產(chǎn)的塑料的擠出成型，本文所提到的玻璃纖維為短玻纖維，原則上其長度不大于1.2mm。生產(chǎn)過程中，玻璃纖維的使用量應(yīng)考慮管材具體性能要求。

使用本產(chǎn)品生產(chǎn)的一種環(huán)氧玻璃纖維管材，經(jīng)測試，其軸向抗拉彈性模量為15000MPa，軸向抗拉強度為66MPa，環(huán)向抗拉強度為137MPa，軸向抗壓強度為101.2MPa，軸向抗彎強度為128.7MPa，抗剪強度為170MPa。相比其它同類產(chǎn)品，整體力學(xué)性能提升15%以上。