[发明专利]一种低温近熔点挤出双向自增强塑料管材的成型原理及方法

说明书

技术领域：

本技术涉及各种塑料管材制件的生产制造的原理方法，尤其是涉及塑料管材在其轴向和周向上同时实现低温近熔点自增强的挤出成型原理及方法。属塑料制件的生产制造技术领域。

背景技术：

随着国民经济和国家基础设施建设的不断发展，对大口径塑料管材的需求更加突出。在给水系统中，大口径管往往用做主管道，输送的流体压力相对较高，但此时由于受内压管的周向应力是其轴向应力的2倍，就必须将管材的壁厚设计得较厚才能满足其周向强度的要求。同时塑料管材毕竟是塑料制品，其刚度强度等都远不及铸铁管，因而其在工程安装使用中必须合理地进行支撑方能安全使用，尤其是横管，在管径小于50mm的小管径塑料横管安装中最多不超过半米就得使用一个支撑，而且塑料管尤其容易受到破坏，在室外综合管网交叉施工时，人工、机械器具足以对其造成不同程度破坏，甚至粉粹、断裂，管道回填时，塑料管材也常因管道部分架空或遭较大坚硬物压迫而破损。这些不利因素又要求管材的轴向强度越高越好，才能少用支撑，更不易被破坏。因此，为了提高管材的耐压强度和其轴向的刚强度，如采用普通方法成型的话就必须增大管材的壁厚。但是壁厚增大后又带来了由不均匀受热或冷却、固态相变时伴有的体积变化、各部分变形程度的差异及收缩阻碍等因素引起的附加内应力，这些附加内应力经过叠加之后将使管材的受力状况更加恶化。因此单纯依靠增加管材壁厚的方法将导致管材的内应力产生更加不利的叠加效应，而且由于壁厚增加用料增多导致的经济效益下降等因素也使得管材的壁厚不能任意增厚。而目前常规的塑料管材挤出成型方法还无法克服如此两难的困境。

发明内容：

本发明的目的在于克服目前常规的塑料管材挤出成型方法所生产的管材无法同时满足既薄壁、低成本、高效益又具有较高周向强度和轴向刚强度等的不足，提供一种能在同样壁厚且不添加任何其他增强剂的前提下同时提升管材周向和轴向强度的挤出成型方法。

本发明的目的是这样实现的：为了同时提升管材周向和轴向强度，而又不增加其壁厚和添加其他任何增强剂，则须在管材挤出成型过程中形成沿管材周向和轴向取向结晶的大分子、串晶及串晶互锁等聚合物的高性能凝聚态结构，而且将这些高性能凝聚态结构尽可能地留存于最终产品的微观组织中。其特点是在挤出成型过程中对成型的管材施加周向剪切和轴向拉伸的双向复合应力场，使聚合物大分子及大分子链等微观结构在此周向剪切轴向拉伸双向复合应力场的影响驱动下而形成沿管材周向和轴向取向结晶的大分子、串晶及串晶互锁等聚合物的高性能凝聚态结构，而且使这一过程完全在稍高于熔点的温度区间内完成以使这些高性能凝聚态结构尽快的留存于制品的微观结构中而不至于发生大量的甚至是全部的高温结晶熔融和取向回复。其工艺步骤为：

——原材料的除湿烘料

——原材料加入挤出机塑化

——熔融塑料经挤出机挤出

——塑料管材在双向复合应力场挤管模内进行低温近熔点的双向自增强成型

——冷却定型

——切割收取