CN106553300A - 一种反应注射‑旋转成型制备管道的方法，管道模具及管道成型设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种反应注射‑旋转成型制备管道的方法，管道模具及管道成型设备。该方法包括将反应注射成型原料注入具有封闭的圆筒形模腔的管道模具中，使管道模具绕圆筒形模腔的轴线进行旋转，反应注射成型原料在封闭的圆筒形模腔的内壁上铺展成管状结构并固化，脱模即得管道。本发明的反应注射‑旋转成型制备管道的方法，利用常规反应注射成型的原料粘度低的特点，控制固化反应在旋转条件下进行，原料可沿模腔内部均匀铺展并进行固化反应，所制备的管道的管壁均匀性好；由于固化后的收缩，且无模芯，管道成品可以方便从模具中脱出。
Description
技术领域
本发明属于反应注射成型领域，具体涉及一种反应注射-旋转成型制备管道的方法，管道模具及管道成型设备。该管道模具及管道成型方法适用于聚双环戊二烯、聚氨酯弹性体、不饱和聚酯树脂、环氧树脂等高分子材料管道的反应注射成型。
背景技术
化工及环保设备中经常用到输送腐蚀性液体的管道，其要求耐酸碱腐蚀，且具有较高的机械强度。金属合金材料的抗腐蚀效果较差，且成本很高，因而该类管道大多采用玻璃钢制造。玻璃钢的生产过程存在污染严重，生产效率低的不足，同时玻璃钢管道产品的密度高、综合性能较差，使用寿命短，性价比较低。
反应注射成型是将添加多种助剂的两种具有高化学活性的液体组合原料，在一定温度下，通过高效混合后注射入密封的模腔内，完成聚合反应及交联固化并形成制品的工艺。这种聚合反应与成型同时进行的工艺具有原料配制灵活、生产周期短、成本低及环保的特点，特别适合制造大型薄壁、结构复杂的制件。以反应注射成型制备的聚双环戊二烯管道、聚氨酯弹性体管道等化工管道已得到越来越广泛的应用。
申请公布号为CN102909800A的专利公开了一种碳纤维管材拉挤模具，包括上模、下模及模芯，上模、下模及模芯围成用于管状制品成型的环状模腔。然而，在应用常规模具制备长径比较大的管道时存在一定的困难：一方面是难以保证管壁的均匀度，另一方面，由于聚合后的收缩，使得模芯被包覆的力很大，难以将模芯抽出（长径比较大的管道尤其突出）。
发明内容
本发明的目的是提供一种反应注射-旋转成型制备管道的方法，从而解决现有的高分子材料管道难以从模具中脱出的问题。本发明的第二个目的是提供一种管道模具。本发明还涉及一种管道成型设备。
为了实现以上目的，本发明的反应注射-旋转成型制备管道的方法所采用的技术方案是：
一种反应注射-旋转成型制备管道的方法，包括：将反应注射成型原料注入具有封闭的圆筒形模腔的管道模具中，使管道模具绕圆筒形模腔的轴线进行旋转，反应注射成型原料在封闭的圆筒形模腔的内壁上铺展成管状结构并固化，脱模即得管道。
本发明的反应注射-旋转成型制备管道的方法，利用常规反应注射成型的原料粘度低的特点，控制固化反应在旋转条件下进行，原料可沿模腔内部均匀铺展并进行固化反应，所制备的管道的管壁均匀性好；同时，由于固化后的收缩，且无模芯，管道成品可以方便从模具中脱出，在制备长径比较大的管道时，还可以避免传统管道模具存在的模芯与成型模腔的同心度差而导致的壁厚不均、直线度差等问题。
所述管道模具包括模具本体，模具本体包括两个以上设有圆弧形内凹面的分模体，各个分模体的圆弧形内凹面对合后形成圆筒形模腔；所述模具本体两端设有用于封闭圆筒形模腔的密封盖，所述脱模是打开密封盖，将各个分模体沿径向分模，取出管道。采用多个分模体设置的管道模具，在固化完成后，可使管道的取出更为容易。
本发明的管道模具所采用的技术方案是：
一种管道模具，包括设有圆筒形模腔的模具本体，所述模具本体两端设有用于封闭圆筒形模腔的密封结构，所述模具本体上还设有用于配合旋转驱动装置驱动模具本体绕其轴线进行旋转的传动结构。
所述模具本体包括两个以上设有圆弧形内凹面的分模体，各个分模体的圆弧形内凹面对合后形成圆筒形模腔。采用两个以上的分模体设置，在固化完成后，可将各个分模体分离，使管道的脱模更容易进行。进一步的，为了使各个分模体在合模时锁紧，所述模具本体上设有用于使各个分模体锁紧的紧固套。
为了使分模体之间合模时密封良好，所述分模体的合模侧用于对合的两个端面上分别切有沿分模体的轴向延伸的密封槽，用于装入橡胶密封条。
所述传动结构为模具本体外表面上设置的外圆周面。
所述外圆周面包括设于模具本体两端的环形凸起和/或设于模具本体中部的环形凹槽。
本发明提供的反应注射旋转成型管道模具，通过旋转驱动装置使管道模具在成型时旋转，无需模芯即可形成管状结构，由于反应注射成型涉及的原料粘度较低，所得制品的管壁的均匀度好；固化反应后，由于固化后的收缩，使得成型的管道很容易从模具中脱出。
本发明的管道成型设备，所采用的技术方案是：
一种管道成型设备，包括管道模具，所述管道模具包括设有圆筒形模腔的模具本体，所述模具本体两端设有用于封闭圆筒形模腔的密封结构，所述模具本体上还设有传动结构，所述管道成型设备还包括用以驱动模具本体绕其轴线进行旋转的旋转驱动装置，旋转驱动装置通过传动结构与管道模具传动配合。
所述模具本体包括两个以上设有圆弧形内凹面的分模体，各个分模体的圆弧形内凹面对合后形成圆筒形模腔。所述分模体的合模侧用于对合的两个端面上分别切有沿分模体的轴向延伸的密封槽，用于装入橡胶密封条。
所述传动结构为模具本体外表面上设置的外圆周面，所述旋转驱动装置包括轴线与模具本体轴线平行设置的旋转轴及固设于所述旋转轴上的用于和所述外圆周面传动配合的托轮。
所述外圆周面包括设于模具本体两端的环形凸起和/或设于模具本体中部的环形凹槽，所述托轮包括前、后端部托轮和/或中部托轮，所述前、后端部托轮均设有用于与所述环形凸起的前后侧面实现轴向挡止的周向凹槽；所述中部托轮的前、后侧面与所述环形凹槽的相应侧面实现轴向挡止配合。通过环形凸起和/或环形凹槽结构的设置，不仅易于模具与旋转驱动装置之间的定位、装配，还可防止模具本体在旋转过程中发生轴向移动。
所述磨具本体两端设有法兰，所述环形凸起为所述法兰的外圆周面；所述环形凹槽可以由两个套设与模具本体外的紧固套的相对侧面与两个紧固套之间的相应模具本体的外周面形成。
本发明提供的管道成型设备，结构简单，装配、脱模容易，所得管道内壁、外壁光滑，缺陷少，批次管道的质量易于控制。
附图说明
图1为本发明的管道模具的上模、下模示意图；
图2为法兰盖的结构示意图；
图3为本发明的管道模具的合模示意图；
图4为本发明的管道成型设备的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
本发明的管道成型设备的实施例，如图1～图4所示，包括管道模具，所述管道模具包括模具本体1，模具本体1包括上模14、下模15，上模、下模均设置有圆弧形内凹面，合模后上、下模的圆弧形内凹面对合形成圆筒形模腔，在模具本体1的前、后两端设有法兰2，法兰连接相应的法兰盖6并通过法兰盖固定螺丝5实现圆筒形模腔的两端密封，在其中一个法兰盖的中心位置开设有注射口（图中未示出）；在模具本体1的外侧沿其轴向方向间隔套设有四个紧固套3，并通过紧固螺丝4使合模时上模、下模合紧；所述模具本体1上还设有传动结构，所述传动机构为前、后两端法兰的法兰凸面和位于中部的两个相邻紧固套的相对侧面与相对侧面之间相应模具本体的外周面形成的环形凹槽。所述管道成型设备还包括与传动结构传动配合以驱动模具本体绕其轴线进行旋转的旋转驱动装置，所述旋转驱动装置包括与轴线与模具本体轴线平行设置的旋转轴12及固设于所述旋转轴上的用于和模具本体的前、后法兰凸面传动配合的前、后端部托轮7，以及与模具本体的环形凹槽传动配合的中部托轮8，所述前、后端部托轮的前后侧面与相应法兰凸面的相应侧面实现轴向挡止配合，所述中部托轮的前后侧面与环形凹槽的相应侧面实现轴向挡止配合。旋转轴12的一端设有被动齿轮9，被动齿轮9与电机11驱动的电机齿轮10连接实现旋转轴沿轴线旋转，旋转轴12通过模具支架13进行固定。
本实施例的管道成型设备中的管道模具可采用以下方法制造：将碳钢管切割成两个半圆管，在其中一个半圆管的合模侧用于对合的两个端面上分别切出沿半圆管的轴向（长度方向）延伸的密封槽，该密封槽用于装入橡胶密封条；加工四个与上述半圆管匹配的半法兰，在法兰端面上钻4个孔并过丝后焊接在半圆管的两端；加工两个法兰盖，在与法兰端面丝孔对应的位置钻4孔并过丝；在一个法兰盖的中心位置开孔并连接一短管作为注射口；用内径等于模具外径的碳钢管加工出若干对半圆紧固圈，等距焊接到模具上即可。
本实施例的管道成型设备安装时，在上模或下模的密封槽中放置合适的橡胶密封条，上模、下模合模并用紧固套紧固；在法兰与法兰盖之间放置垫圈，然后使用与丝孔匹配的螺丝将两端盖固定于法兰上；组装后用0.2MPa氮气试压，保证密封面不漏气。再将模具本体的法兰凸缘端放置于对应的端部托轮上，通过电机带动托轮旋转，由此使整个管道模具旋转。如需加热，可制作一个外壳将整个装置覆盖，通过吹入热空气对模具进行加热。聚合完成后，依次拆除法兰盖、紧固套圈，分离上模、下模，由于聚合后的收缩，可方便取出管道制品。
本实施例的管道成型设备在工作时，通过注射口注入反应注射成型原料，启动电机，电机带动旋转轴旋转，旋转轴上的端部托轮和中部托轮再带动模具本体旋转。在需要加热时，可在模具本体外周设置加热装置，或在管道模具外罩设外壳，通过吹入热空气进行加热。待聚合完成、模具停止转动后，依次打开法兰盖、紧固套，取出通过旋转成型的管状制品。由于没有模芯和聚合后的收缩，使得成型的管道很容易从模具中脱出。
本发明的管道成型设备的其他实施例中，模具本体可采用三个以上的分模体设置，以更易于管道的脱出；也可不采用分模体结构，即模具本体为具有圆筒形模腔的一体结构，使用法兰盖密封模具本体两端，该种形式适用于短管，由于浆液状的注射原料固化后将会收缩，使用推压工具或用惯性力也可将管道取出；模具本体上的传动结构可以采用前、后端部为皮带轮、或外周加工成齿轮，再通过电机带动皮带轮或齿轮旋转，进而使模具本体绕其轴线进行旋转。
本发明的管道模具的实施例，其具体结构与上述管道成型设备的实施例中管道模具的结构相同，在此不再赘述。
本发明的反应注射-旋转成型制备管道的方法的实施例1，是采用实施例1的管道成型设备制备聚双环戊二烯管道，包括：将40℃以上的A物料（基本组分：双环戊二烯、钨酚主催化剂）和B物料（基本组分：双环戊二烯、烷基铝活化剂）通过反应注射成型机注入管道模具中，立即启动电机，在200～800r/min下转动2～5min；模具停止转动后，依次打开法兰盖、紧固套，取出聚双环戊二烯管道即可。
反应注射-旋转成型制备管道的方法的实施例2，是采用实施例1的管道成型设备制备聚氨酯弹性体管道，包括：使用热风将管道模具加热到60℃，将40℃以上的A物料（聚氨酯预聚体）和B物料（交联剂）通过低压浇注成型机注入管道模具中，立即启动电机，在200～800r/min下转动2～5min；模具停止转动后，依次打开法兰盖、紧固套，取出聚氨酯弹性体管道即可。
反应注射-旋转成型制备管道的方法的实施例3，是采用实施例1的管道成型设备制备不饱和聚酯管道，包括：将不饱和聚酯树脂和固化剂配好后注入管道模具中，立即启动电机，在200～800r/min下转动2～5min；模具停止转动后，依次打开法兰盖、紧固套圈，取出不饱和聚酯管道即可。
以上所提供的反应注射-旋转成型制备管道的方法的多个实施例，其工作原理相同而可以归纳为以下步骤：将反应注射成型原料注入具有封闭的圆筒形模腔的管道模具，并使管道模具绕圆筒形模腔的轴线进行旋转，反应注射成型原料在封闭的圆筒形模腔的内壁上铺展成管状结构并固化。该制备方法由于没有模芯，且固化后会发生收缩，使得脱模过程易于进行，方便得到内外壁光滑、缺陷少的高分子材料管道。
Claims (10)
1.一种反应注射-旋转成型制备管道的方法，其特征在于，包括以下步骤：将反应注射成型原料注入具有封闭的圆筒形模腔的管道模具中，使管道模具绕圆筒形模腔的轴线进行旋转，反应注射成型原料在封闭的圆筒形模腔的内壁上铺展成管状结构并固化，脱模即得管道。
2.如权利要求1所述的反应注射-旋转成型制备管道的方法，其特征在于，所述管道模具包括模具本体，模具本体包括两个以上设有圆弧形内凹面的分模体，各个分模体的圆弧形内凹面对合后形成圆筒形模腔；所述模具本体两端设有用于封闭圆筒形模腔的密封盖，所述脱模是打开密封盖，将各个分模体沿径向分模，取出管道。
3.一种管道模具，包括设有圆筒形模腔的模具本体，其特征在于，所述模具本体两端设有用于封闭圆筒形模腔的密封结构，所述模具本体上还设有用于配合旋转驱动装置驱动模具本体绕其轴线进行旋转的传动结构。
4.如权利要求3所述的管道模具，其特征在于，所述模具本体包括两个以上设有圆弧形内凹面的分模体，各个分模体的圆弧形内凹面对合后形成圆筒形模腔。
5.如权利要求3所述的管道模具，其特征在于，所述传动结构为模具本体外表面上设置的外圆周面。
6.如权利要求5所述的管道模具，其特征在于，所述外圆周面包括设于模具本体两端的环形凸起和/或设于模具本体中部的环形凹槽。
7.一种管道成型设备，包括管道模具，所述管道模具包括设有圆筒形模腔的模具本体，其特征在于，所述模具本体两端设有用于封闭圆筒形模腔的密封结构，所述模具本体上还设有传动结构，所述管道成型设备还包括用以驱动模具本体绕其轴线进行旋转的旋转驱动装置，旋转驱动装置通过传动结构与管道模具传动配合。
8.如权利要求7所述的管道成型设备，其特征在于，所述模具本体包括两个以上设有圆弧形内凹面的分模体，各个分模体的圆弧形内凹面对合后形成圆筒形模腔。
9.如权利要求7所述的管道成型设备，其特征在于，所述传动结构为模具本体外表面上设置的外圆周面，所述旋转驱动装置包括轴线与模具本体轴线平行设置的旋转轴及固设于所述旋转轴上的用于和所述外圆周面传动配合的托轮。
10.如权利要求9所述的管道成型设备，其特征在于，所述外圆周面包括设于模具本体两端的环形凸起和/或设于模具本体中部的环形凹槽，所述托轮包括前、后端部托轮和/或中部托轮，所述前、后端部托轮均设有用于与所述环形凸起的前后侧面实现轴向挡止的周向凹槽；所述中部托轮的前、后侧面与所述环形凹槽的相应侧面实现轴向挡止配合。
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