高性能低成本複合保溫管制造方法及其專用模具的製作方法

2023-05-11 17:31:36

專利名稱：高性能低成本複合保溫管制造方法及其專用模具的製作方法
技術領域：
本發明屬於輸送流體用管道製造方法，特別是一種高性能低成本複合保溫管制造方法及其專用模具。
背景技術：
:現有技術文獻I授權公告號CN202402812U公開了一種保溫管，「一種保溫管，管體包括三層結構，其中內層為基層，中間層為保溫層，外層為保護層，其中基層由PP-R擠塑構成，保溫層由EVA發泡擠塑構成，保護層為PE擠塑構成。」 「其生產過程如下:PP-R內管擠出-真空定型-冷卻-牽引-中間層、外層擠出-冷卻-噴印打字-切割-成品包裝。」現有技術文獻I公開的保溫管的生產方法，雖然三層同步生產，但在「內管擠出-真空定型-冷卻-牽引-中間層、外層擠出」過程中，並不是在同一個整體模具中完成，按照本領域普通技術人員慣用的常規技術，上述生產過程必須布置在長數十米的生產線上才能完成；而且正由於不是在同一個整體模具中完成的，無法實現內管、中間層、外層複合成緊密整體，直接影響了成品管材的隔熱、耐壓性能等技術指標。由此可見，研究並設計一種大幅度縮短了製造過程的生產線佔據空間，顯著提高了成品管材的隔熱、耐壓性能的高性能而又大幅度降低了製造成本的高性能低成本複合保溫管制造方法及其專用模具是必要的。發明內容:本發明的目的是克服現有技術的不足，研究並設計一種大幅度縮短了製造過程的生產線佔據空間，顯著提高了成品管材的隔熱、耐壓性能的高性能而又大幅度降低了製造成本的高性能低成本複合保溫管制造方法及其專用模具。本發明的目的是這樣實現的:一種高性能低成本複合保溫管制造方法，依次包括輸送流體用內管擠出工序，內管真空定型工序，內管冷卻成型工序，內管外周複合隔熱保溫層發泡工序，隔熱保溫層成型工序，隔熱保溫層外周複合外管擠出工序，外管冷卻成型工序，外管表面風乾工序，外管表面噴碼工序，定尺切割工序，成品檢驗工序，成品包裝工序，其特徵是所述內管擠出工序至外管擠出工序均是在長度1200釐米的同一整體模具內結合牽引中連續進行的。本發明的目的還只可以採取如下進一步技術措施來實現:所述工序內管擠出工序至內管冷卻成型工序中採用無規共聚聚丙烯，即PP-R原料、或中密度聚乙烯，即PE-RT原料、或PB原料經塑料擠出機加熱，進入整體模具進口處的長20釐米定徑套時溫度為175±5°C，經模具內長度30釐米環狀區域的、真空度為-0.55±0.05MPa的內管真空定型區定型，定型的內管經牽引至模具內內管冷卻成型區冷卻成型。所述內管冷卻成型區冷卻成型是指先經長度20釐米的、由配置有高壓水泵的數個噴水管引接有壓力1.3±0.1MPa的室溫水噴射的水冷卻成型區，後經長度30釐米環狀區域的、由進氣管引入常壓空氣的空氣冷卻成型區，冷卻成型成為內管。所述隔熱保溫層發泡工序至隔熱保溫層成型工序中，採用回料或新料PE高分子原料、或回料或新料聚丙烯原料、或回料或新料聚苯烯原料、回料或新料聚丙烯原料經發泡擠出機加熱至180±10°C達熔化狀態，經發泡擠出機中的螺杆推進至發泡擠出機中的加入介質段區域溫度達140±10°C時，以0.75±0.25MPa壓力加入丁烷、或甲烷、或丙烷壓縮氣體，繼續經發泡擠出機中的螺杆擠出至整體模具的發泡料進口，擠入整體模具的發泡料壓縮區時溫度保持在85±5°C、壓力保持在1.2±0.1MPa，擠出至整體模具的隔熱保溫層發泡複合成型區成型。所述擠出至整體模具的隔熱保溫層發泡複合成型區成型是指是環繞於冷卻成型的內管外周的長度為15釐米環狀區域，在發泡成充滿氣泡的閉孔結構隔熱保溫層的同時複合於內管外周，再經長度為15釐米環狀區域、由進氣管及排氣孔用氣泵引入室溫空氣冷卻的隔熱保溫層成型區，冷卻成型成為隔熱保溫層。所述外管擠出工序至外管冷卻成型工序中，採用聚乙烯原料、或聚丙烯原料、或聚氯乙烯原料經塑料擠出機加熱，進入整體模具中的外管擠出料進口時溫度保持在190±10°C、壓力保持在1.3±0.1MPa，擠出至環繞於隔熱保溫層外周的、長度為10釐米環狀外管定型區，定型外管隨著內管及複合於內管外周的隔熱保溫層牽引出整體模具的模具出口之外，再經室溫水冷卻成型，成為由內至外的內管、隔熱保溫層、外管複合而成的高性能低成本複合保溫管。所述的整體模具，其特徵是:模具一端的模具進口中心與模具另一端的模具出口中心同軸，進口與出口的距離不大於1200釐米；模具進口具有長度20釐米的環狀定徑套；模具內腔設有的配合於環狀定徑套周圍設有長度30釐米的環狀真空定型區為設有配合於真空泵的抽氣孔的環狀密封區；模具內腔設有配合於從真空定型區出口牽引出的內管外周設有環狀內管冷卻成型區；模具內腔設有的內管冷卻成型區依次由外周設有配合於高壓水泵的數個噴水管及排水孔的環狀水冷卻成型區、設有配合於氣泵的數個進氣管及排氣孔的環狀空氣冷卻成型區組成；模具外周上設有配合於發泡擠出機的發泡料進口 ；模具內腔設有配合於發泡料進口的內、外環徑逐漸縮小的環狀發泡料壓縮區，配合於發泡料壓縮區模具內腔設有環繞於牽引中的內管外周的、長度為30釐米的，內、外環徑之差大於環狀發泡料壓縮區內、外環徑之差的環狀隔熱保溫層發泡複合成型區；模具內腔設有的隔熱保溫層發泡複合成型區依次由環繞於冷卻成型的內管外周的、長度為15釐米的環狀區域構成的環狀發泡複合區，配合於發泡複合區出口的長度為15釐米環狀區域、由進氣管引入室溫空氣冷卻的環狀隔熱保溫層成型區組成；模具外周上設有配合於塑料擠出機的外管擠出料進口 ；模具內腔依次設有配合於外管擠出料進口的，內、外環徑逐漸縮小的環狀外管擠出料環狀壓縮區，配合於外管擠出料壓縮區出口的環繞於隔熱保溫層外周的長度為10釐米的環狀外管定型區。本發明實施的複合保溫管制造方法，經試用與現有技術相比顯示了如下有益效果:1、大幅度縮短了製造過程的生產線佔據空間。與內管擠出-真空定型-冷卻-牽引-中間層、外層擠出過程中，並不是在同一個整體模具中完成，上述生產過程必須布置在長數十米的生產線上才能完成的現有技術文獻I公開的保溫管的生產方法相比，本發明的上述生產過程濃縮在長度1200釐米的同一整體模具中結合牽引中完成，整條生產線縮短了約一半，從而大幅度縮短了製造過程的生產線佔據空間。2、實施得到的複合保溫管耐高溫性好，能長期工作超過70°C溫度環境下，且耐壓性高，能長期承受3.50Mpa以上的靜壓強。與內管由PP-R擠塑構成的現有技術文獻I公開的保溫管相比，本發明中還採用了 PE-RT擠塑構成的內管，PE-RT是近年在管材行業流行起來的一種熱性能卓越且穩定的中密度聚乙烯類塑膠，它是乙烯與辛烯的共聚物，在更高的溫度和壓力下，不需交聯，便能表現長期靜液壓性能；能長期工作在溫度超過70°C環境下，且耐壓性高，能長期承受3.50Mpa以上的靜壓強，其優良的耐高溫、耐強壓性能和柔韌性、衛生性，成為替代PP-R管，更廣泛地應用於低溫輻射採暖系統，如地板採暖、牆壁輻射採暖、天花板輻射採暖工程中，更適合使用於中央空調管道系統、太陽能熱水系統的輸配水管道及大型停車場和高速公路下融雪管道系統中。再者，本發明中還採用了由丁烯-1合成的高分子聚合體聚丁烯構成的PB管，聚丁烯是一種高分子惰性聚合物，由於其分子結構的穩定性，比同是烯烴類材料的聚乙烯(PE)和聚丙烯(PP)，材料性能更加穩定，具有更高的耐熱強度，更高的抗蠕變性能，更好的化學穩定性，和抗低溫脆性的特點。PB管的密度為930kg/m3，與PE管相近，但具有很高的耐溫性，持久性、化學穩定性和可塑性，無味、無毒、無嗅，溫度適用範圍達-30°C至+100°C，具有耐寒、耐熱、耐壓、不生鏽、不腐蝕、不結垢，且有能長期耐老化特點，使用壽命長達50-100年。重量輕，柔軟性好，施工簡單，抗凍耐熱性好，在_20°C的情況下，具有較好的低溫抗衝擊性能，管材不會凍裂，解凍後，管材能恢復原樣；還可耐100°C的高溫，是公認的無毒、無味及最佳耐用性，衛生性最好的管材。廣泛用作給水衛生管及熱水管，供暖用管，空調用工業用管，農業用及園藝用管，消防用自動噴淋系統用管，高標準要求建築採暖系統熱水管等。3、實施得到的複合保溫管性能更好，成本更低。由於是在同一個整體模具中完成內管擠出、隔熱保溫層發泡、外管擠出，因此與現有技術文獻I公開的保溫管的生產方法相比三層複合強度更高，且現有技術隔熱保溫層均使用了價格高昂、且不斷上漲的聚氨酯高分子材料不同，本發明在製造方法上改進後，採用隔熱保溫性能上與聚氨酯相近，而價格下降了 80%的PE回料或價格下降了 40%的新料、或價格下降了 80%的聚丙烯回料或價格下降了 40%的新料、或價格下降了 80%的聚苯烯回料或價格下降了 40%的新料。經發泡擠出機加熱至180±10°C達熔化狀態，經螺杆推進至發泡擠出機中的加入介質段溫度140±10°C時以0.75±0.25MPa壓力加入丁烷、或甲烷、或丙烷壓縮氣體，繼續經螺杆擠出至整體模具的發泡料進口，擠入整體模具的發泡料壓縮區溫度保持在85±5°C、壓力保持在1.2±0.1MPa，擠出至內管外周，經室溫冷卻成型成隔熱保溫層，這樣製造的隔熱保溫層具有與發泡聚氨酯相同的閉孔氣泡結構，且製造中增加了隔熱保溫層的厚度達5.5毫米以上，經測試隔熱保溫層的導熱係數達到0.023W/M.K，與發泡聚氨酯的導熱係數0.024W/M.K相當，而本發明的複合保溫管與採用聚氨酯的現有技術保溫管相比製造成本下降了35-75%。


:圖1為符合本發明主題的方法示意和專用模具的結構示意圖。
具體實施方式
:下面結合附圖將本發明的實施細節說明如下:如圖1所示，依次包括輸送流體用內管101擠出工序(I)，內管真空定型工序(2)，內管冷卻成型工序(3)，內管外周複合隔熱保溫層102發泡工序(4)，隔熱保溫層成型工序(5)，隔熱保溫層外周複合外管103擠出工序￠)，外管冷卻成型工序(7)，外管表面風乾工序(8)，外管表面噴碼工序(9)，定尺切割工序(10)，成品檢驗工序(11)，成品包裝工序
(12)，其特徵是所述從內管擠出工序(1)至外管擠出工序(6)均是在長度1200釐米的同一整體模具20內結合牽引中連續進行的。
所述工序內管擠出工序⑴至內管冷卻成型工序⑶中，如圖1所示，採用中密度聚乙烯原料、/或聚丁烯原料、/或無規共聚聚丙烯原料經塑料擠出機加熱，進入整體模具20的模具進口 200處的長20釐米環狀定徑套201時溫度為175±5°C，經模具內長度30釐米環狀區域的、真空度為-0.55±0.05MPa的環狀內管真空定型區定型202，定型的內管經牽引至模具內環狀內管冷卻成型區203冷卻成型。如圖1所示，所述的一種高性能低成本複合保溫管制造方法，其特徵是所述內管冷卻成型區203冷卻成型是指先經長度20釐米環狀區域的、由配置有高壓水泵的數個噴水管2033引接有壓力1.3±0.1MPa的室溫水噴射的環狀水冷卻成型區2031，後經長度30釐米環狀區域的、由進氣管2034引入常壓空氣的空氣冷卻成型區2032，冷卻成型成為內管101。所述隔熱保溫層102發泡工序(4)至隔熱保溫層成型工序(5)中，如圖1所示，採用聚乙烯回料/或新料、/或聚丙烯回料/或新料、/或聚苯烯回料/或新料/原料經發泡擠出機加熱至180± 10°C達熔化狀態，經發泡擠出機中的螺杆推進至發泡擠出機中的加入介質段區域溫度140±10°C時，以0.75±0.25MPa壓力加入丁烷、或甲烷、或丙烷壓縮氣體，繼續經發泡擠出機中的螺杆擠出至整體模具20的發泡料進口 204，擠入整體模具的發泡料壓縮區205時，溫度保持在85±5°C、壓力保持在1.2±0.1MPa，擠出至整體模具20的隔熱保溫層發泡複合成型區206成型。如圖1所示，所述擠出至整體模具20的隔熱保溫層發泡複合成型區206成型是指是先經環繞於冷卻成型的內管101外周的、長度為15釐米的環狀區域構成的發泡複合區2061，在發泡成充滿氣泡的閉孔結構隔熱保溫層的同時複合於內管外周，再經長度為15釐米環狀區域、由配置有氣泵的進氣管2034及排氣孔2036引入室溫空氣冷卻的隔熱保溫層成型區2062，冷卻成型成為隔熱保溫層102。所述外管擠出工序(6)至外管冷卻成型工序(7)中，如圖1所示，採用聚乙烯原料、/或聚丙烯原料、/或聚氯乙烯原料經塑料擠出機加熱進入整體模具20中的外管擠出料進口 207溫度保持在190±10°C、壓力保持在1.3±0.1MPa，擠出至環繞於隔熱保溫層102外周的長度為5釐米環狀外管定型區208，定型外管103隨著內管101及複合於內管外周的隔熱保溫層牽引出整體模具20的模具出口 209之外，再經室溫水冷卻成型，該室溫水冷卻成型未在圖中畫出，最終成為由內至外的內管、隔熱保溫層、外管複合而成的高性能低成本複合保溫管。如圖1所示,所述的整體模具20,其特徵是:——模具一端的模具進口 200中心與模具另一端的模具出口 209中心同軸，進口與出口的距離不大於1200釐米；——模具進口 200具有長度20釐米的環狀定徑套201 ；——模具內腔設有的配合於環狀定徑套周圍設有長度30釐米的真空定型區202為設有配合於真空泵的抽氣孔2022的環狀密封區；—模具內腔設有配合於從真空定型區出口2021牽引出的內管101外周設有環狀內管冷卻成型區203 ；—模具內腔設有的內管冷卻成型區依次由外周設有配合於高壓水泵的數個噴水管2033及排水孔2035的水冷卻成型區2031、設有配合於氣泵的數個進氣管2034及排氣孔2036的空氣冷卻成型區2032組成；——模具外周上設有配合於發泡擠出機的發泡料進口 204 ；—模具內腔設有配合於發泡料進口的內、外環徑逐漸縮小的環狀發泡料壓縮區205，配合於發泡料壓縮區模具內腔設有環繞於牽引中的內管101外周的、長度為30釐米的，內、外環徑之差大於環狀發泡料壓縮區內、外環徑之差的環狀隔熱保溫層發泡複合成型區 206 ；—模具內腔設有的隔熱保溫層發泡複合成型區依次由環繞於冷卻成型的內管101外周的、長度為15釐米的環狀區域構成的環狀發泡複合區2061，配合於發泡複合區出口的長度為15釐米環狀區域、由進氣管2063引入室溫空氣冷卻的環狀隔熱保溫層成型區2062組成；——模具外周上設有配合於塑料擠出機的外管擠出料進口 207 ；—模具內腔依次設有配合於外管擠出料進口的，內、外環徑逐漸縮小的環狀外管擠出料環狀壓縮區2071，配合於外管擠出料壓縮區出口的環繞於隔熱保溫層102外周的長度為10釐米的環狀外管定型區208。
權利要求
1.一種高性能低成本複合保溫管制造方法，依次包括輸送流體用內管(101)擠出工序(I)，內管真空定型工序(2)，內管冷卻成型工序(3)，內管外周複合隔熱保溫層(102)發泡工序(4)，隔熱保溫層成型工序(5)，隔熱保溫層外周複合外管(103)擠出工序￠)，外管冷卻成型工序(7)，外管表面風乾工序(8)，外管表面噴碼工序(9)，定尺切割工序(10)，成品檢驗工序(11)，成品包裝工序(12)，其特徵是所述從內管擠出工序(I)至外管擠出工序(6)均是在長度1200釐米的同一整體模具(20)內結合牽引中連續進行的。
2.根據權利要求1所述的一種高性能低成本複合保溫管制造方法，其特徵是所述工序內管擠出工序(I)至內管冷卻成型工序(3)中採用中密度聚乙烯原料、/或聚丁烯原料、/或無規共聚聚丙烯原料經塑料擠出機加熱，進入整體模具(20)的模具進口(200)處的長20釐米環狀定徑套(201)時溫度為175±5°C，經模具內長度30釐米環狀區域的、真空度為-0.55±0.05MPa的內管真空定型區定型(202)，定型的內管經牽引至模具內內管環狀冷卻成型區(203)冷卻成型。
3.根據權利要求1所述的一種高性能低成本複合保溫管制造方法，其特徵是所述內管冷卻成型區(203)冷卻成型是指先經長度20釐米環狀區域的、由配置有高壓水泵的數個噴水管(2033)引接有壓力1.3±0.1MPa的室溫水噴射的環狀水冷卻成型區(2031)，後經長度30釐米環狀區域的、由配置有氣泵的進氣管(2034)及排氣孔(2036)引入常壓空氣的環狀空氣冷卻成型區(2032)，冷卻成型成為內管(101)。
4.根據權利要求1所述的一種高性能低成本複合保溫管制造方法，其特徵是所述隔熱保溫層(102)發泡工序(4)至隔熱保溫層成型工序(5)中，採用聚乙烯回料/或新料、/或聚丙烯回料/或新料、/或聚苯烯回料/或新料/原料經發泡擠出機加熱至180± 10°C達熔化狀態，經發泡擠出機中的螺杆推進至發泡擠出機中的加入介質段區域，在溫度140±10°C時，以0.75±0.25MPa壓力加入丁烷、或甲烷、或丙烷壓縮氣體，繼續經發泡擠出機中的螺杆擠出至整體模具(20)的發泡料進口(204)，擠入整體模具的環狀發泡料壓縮區(205)時，溫度保持在85±5°C、壓力保持在1.2±0.1MPa，擠出至整體模具(20)的環狀隔熱保溫層發泡複合成型區(206)成型。
5.根據權利要求4所述的一種高性能低成本複合保溫管制造方法，其特徵是所述擠出至整體模具(20)的隔熱保溫層發泡複合成型區(206)成型是指是先經環繞於冷卻成型的內管(101)外周的、長度為15釐米的環狀區域構成的發泡複合區(2061)，在發泡成充滿氣泡的閉孔結構隔熱保溫層的同時複合於內管外周，再經長度為15釐米環狀區域、由進氣管(2063)及排氣孔(2064)用氣泵引入室溫空氣冷卻的隔熱保溫層成型區(2062)，冷卻成型成為隔熱保溫層(102)。
6.根據權利要求1所述的一種高性能低成本複合保溫管制造方法，其特徵是所述外管擠出工序(6)至外管冷卻成型工序(7)中，採用聚乙烯原料、/或聚丙烯原料、/或聚氯乙烯原料經塑料擠出機加熱進入整體模具(20)中的外管擠出料進口(207)時溫度保持在190±10°C、壓力保持在1.3±0.1MPa，擠出至環繞於隔熱保溫層(102)外周的長度為10釐米環狀外管定型區(208)，定型外管(103)隨著內管(101)及複合於內管外周的隔熱保溫層牽引出整體模具(20)的模具出口(209)之外，再經室溫水冷卻成型，成為由內至外的內管、隔熱保溫層、外管複合而成 的高性能低成本複合保溫管。
7.根據權利要求1所述的整體模具(20)，其特徵是——模具一端的模具進口(200)中心與模具另一端的模具出口(209)中心同軸，進口與出口的距離不大於1200釐米； ——模具進口(200)具有長度20釐米的環狀定徑套(201)； ——模具內腔設有的配合於環狀定徑套周圍設有長度30釐米的真空定型區(202)為設有配合於真空泵的抽氣孔(2022)的環狀密封區； ——模具內腔設有配合於從真空定型區出口(2021)牽引出的內管(101)外周設有環狀內管冷卻成型區(203)； ——模具內腔設有的內管冷卻成型區依次由外周設有配合於高壓水泵的數個噴水管(2033)及排水孔(2035)的環狀水冷卻成型區(2031)、設有配合於氣泵的數個進氣管(2034)及排氣孔(2036)的環狀空氣冷卻成型區(2032)組成； ——模具外周上設有配合於發泡擠出機的發泡料進口(204)； ——模具內腔設有配合於發泡料進口的內、外環徑逐漸縮小的環狀發泡料壓縮區(205)，配合於發泡料壓縮區模具內腔設有環繞於牽引中的內管(101)外周的、長度為30釐米的，內、外環徑之差大於環狀發泡料壓縮區內、外環徑之差的環狀隔熱保溫層發泡複合成型區(206)； ——模具內腔設有的隔熱保溫層發泡複合成型區依次由環繞於冷卻成型的內管(101)外周的、長度為15釐米的環狀區域構成的環狀發泡複合區(2061)，配合於發泡複合區出口的長度為15釐米環狀區域、由進氣管(2063)及排氣孔(2064)用氣泵引入室溫空氣冷卻的環狀隔熱保溫層成型區(2062)組成； ——模具外周上設有配合於塑料擠出機的外管擠出料進口(207)； ——模具內腔依次設有配合於外管擠出料進口的，內、外環徑逐漸縮小的外管擠出料環狀壓縮區(2071)，配合於外管擠出料壓縮區出口的環繞於隔熱保溫層(102)外周的長度為10釐米的環狀外管定型區(208)。
全文摘要
高性能低成本複合保溫管制造方法及其專用模具。屬輸送流體用管道製造領域。依次包括內管擠出，內管真空定型，內管冷卻成型，內管外周複合隔熱保溫層發泡，隔熱保溫層成型，隔熱保溫層外周複合外管擠出，外管冷卻成型，外管表面風乾，外管表面噴碼，定尺切割，成品檢驗，成品包裝工序，其特徵是所述內管擠出至外管擠出工序均是在長度1200釐米的同一整體模具內結合牽引中連續進行。所的整體模具特徵是依次設有定徑套、真空定型區、內管冷卻成型區；發泡料進口、發泡料壓縮區、發泡複合成型區；外管擠出料進口、外管擠出料壓縮區、外管定型區。經試用，大幅度縮短了製造過程的生產線佔據空間；實施得到的複合保溫管性能更好，成本更低。
文檔編號B29C47/88GK103112143SQ20131001745
公開日2013年5月22日 申請日期2013年1月18日 優先權日2013年1月18日
發明者解厚祥, 刁建兵, 解小靜 申請人:鎮江華偉塑管有限公司