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CN101791844A - 一种玻璃纤维增强尼龙66隔热条的生产装置和生产方法 - Google Patents

一种玻璃纤维增强尼龙66隔热条的生产装置和生产方法 Download PDF

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刘强
罗永灿
张建斌
刘艳斌
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Abstract

本发明公开了一种玻璃纤维增强尼龙66隔热条的生产装置，包括供料系统、挤出机、压力控制系统、口模、定型模具、加热控制系统、冷却系统和牵引系统；所述供料系统包括输料管道和料斗，且每一输料管道输送原料的单一组分至所述料斗，然后供料给所述挤出机；所述挤出机为双螺杆挤出机。本发明还公开了基于上述生产装置的玻璃纤维增强尼龙66隔热条的生产方法。本发明无需事先将原料的各组分混合造粒，采取每一输料管道输送原料的单一组分的方式，减少了物料造粒工序及其熔融塑化过程，有利于获得高性能、质量稳定的隔热条产品，从而满足使用需求，提升隔热条产品及生产工艺技术的应用和发展。

Description

一种玻璃纤维增强尼龙66隔热条的生产装置和生产方法
技术领域
本发明涉及建筑铝型材隔热条生产技术领域，尤其涉及一种玻璃纤维增强尼龙66隔热条的生产装置和生产方法。
背景技术
目前，建筑节能隔热铝型材普遍采用断热冷桥技术，以达到隔热节能的目的。作为断热冷桥的隔热条连接在内外铝合金框的中间，不仅必须是一种极好的隔热材料，而且其强度和抗老化性能必须满足铝合金门窗的要求。传统的现有技术通常采用PVC、ABS等塑料来生产隔热条，但其产量、质量低下，在使用过程中发现其性能根本不能满足使用要求，而且还存在着严重的安全隐患。为此，国内外对此隔热材料进行了广泛的开发和研究，其中以玻璃纤维增强尼龙66复合材料为主的隔热型材，由于其耐老化、耐高低温性能、耐化学腐蚀性及尺寸稳定性高，线膨胀系数与铝合金极为接近，同时也提高了铝合金门窗在气密性、水密性、抗风压、防污染等方面的性能优势，从而能够满足隔热条超高性能的要求。
然而，对于玻璃纤维增强尼龙66隔热条生产工艺和设备的研究仍然处于很薄弱的环节。目前企业生产玻璃纤维增强尼龙66隔热条，仍然沿用PVC、ABS等塑料隔热条的生产工艺，即各原料按比例计量搅拌混合造粒后，作为用料供给到由单螺杆挤出机和口模、定型模具等简单装配组合在一起而构成的挤出生产线上，由常规的单螺杆挤出机熔融塑化挤出，熔融物料从单螺杆挤出机口模挤出后经过5～15cm长的放空段，再进入定型模具冷却、牵引机牵引。目前该现有技术生产工艺存在着以下技术缺陷：(1)物料经过混合造粒后由单螺杆挤出机挤出，经过了两次熔融塑化，尼龙66树脂和助剂很大程度分解变成了低分子，产品性能低下；而且挤出速度慢，生产效率极其低下；(2)熔融物料经过放空，对于玻璃纤维增强尼龙66物料来说非常难挤出，而且制品表面质量浮纤严重，产品内部容易形成气泡，放空段的物料发生膨胀导致力学性能低下，产品尺寸精度低，产品质量根本无法保证。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种生产过程稳定、生产效率高、易操作、能耗低的玻璃纤维增强尼龙66隔热条的生产装置，以确保获得高性能、质量稳定的隔热条产品，从而满足使用需求，提升隔热条产品及生产工艺技术的应用和发展。本发明的另一目的在于提供上述隔热条的生产方法。
本发明的目的通过以下技术方案予以实现：
本发明提供的一种玻璃纤维增强尼龙66隔热条的生产装置，包括供料系统、挤出机、压力控制系统、口模、定型模具、加热控制系统、冷却系统和牵引系统；所述供料系统包括输料管道和料斗，且每一输料管道输送原料的单一组分至所述料斗，然后供料给所述挤出机；所述挤出机为双螺杆挤出机。
本发明无需事先将原料的各组分混合造粒，采取每一输料管道输送原料的单一组分的方式，可保证各组分尤其是无碱短玻璃纤维的均匀混合，为挤出压力的恒定提供了重要的保障。而且减少了物料造粒工序及其熔融塑化过程，物料只经过双螺杆挤出机的一次熔融塑化而更易于重结晶，从而有利于提高产品性能。
本发明可采取如下进一步措施：所述料斗为二个，一个主料斗和一个侧喂料斗，以便于控制某些原料组分的加入，尤其是填充物玻璃纤维可以单独从侧喂料斗加入，以进一步保证均匀混合。所述定型模具和口模紧密连接，物料从口模流出后不需要放空而直接进入定型模具，通过压力的控制降低了外界压力突然下降使得物料膨胀所带来的变化和影响，可实现产品的稳定化、连续化生产。所述定型模具和口模在连接方式上采用双凸台结构，即定型模具和口模在连接处分别设置有凸台，所述二个凸台对接而构成双凸台连接结构。不仅减少了定型模具和口模之间的接触面积，大大降低了物料的漏出，而且加大了口模和定型模具之间的距离，避免高温的口模把热量传导到定型模具。
为进一步减少口模和定型模具之间的热传导，本发明所述定型模具和口模之间的凸台连接处还设置有隔热片，通过进一步降低热传导以利于尼龙66树脂在定型模具处的重结晶，从而大大提高产品的性能和质量。
由于双螺杆挤出料量很大，且电流、原材料本身质量原因等因素造成料筒和口模的压力不稳定，因此本发明装置所述的压力控制系统，起着增压或减压最终稳压的作用，包括压力传感器、压力控制器和熔体压力泵；所述压力传感器连接在口模上，压力控制器连接控制挤出机螺杆的转动速度，熔体压力泵设置在挤出机的挤出口和口模之间。通过监控口模内的压力，调节挤出机螺杆的转速，在口模中设定一个合适的压力，在压力控制系统作用下，当压力传感器测得的口模压力与设定值不一致时，压力控制器则调节螺杆转速，使口模内压力迅速回到设定值，从而获得相对稳定的压力。当在挤出不同形状产品时其所需要的压力不同，因此熔体压力泵起着增压、减压、保压的作用，同时可以提高挤出速度，从而进一步提高产品的性能。
本发明的另一目的通过以下技术方案予以实现：
一种玻璃纤维增强尼龙66隔热条的生产方法，采用由供料系统、双螺杆挤出机、压力控制系统、口模、定型模具、加热控制系统、冷却系统和牵引系统构成的生产装置，其中所述供料系统的每一输料管道输送原料的单一组分至料斗，所述料斗为二个，一个主料斗和一个侧喂料斗，然后供料给所述双螺杆挤出机；所述双螺杆挤出机的挤出口和口模之间设置有熔体压力泵；所述定型模具和口模在连接处分别设置有凸台，且所述二个凸台紧密对接而构成双凸台连接结构；所述加热控制系统分为9～13个温度控制区；所述生产方法包括以下步骤：
a、对设备进行加热，设定双螺杆挤出机的温度为245℃～300℃，口模温度为280℃～330℃；启动冷却系统，冷却水温度为15℃～30℃；
b、通过加热控制系统将双螺杆挤出机和口模的温度加热到所设定的值后恒温30分钟，打开供料系统，精确计量输送各组分，其中填充物玻璃纤维输送至侧喂料斗，其他组分输送至主料斗；启动双螺杆挤出机；
c、双螺杆挤出机对原材料进行输送、塑化、剪切，当挤出机机头压力达到50～100bar时，打开模具的控制阀，熔融塑化的物料进入熔体压力泵后，以恒定的压力进入模具，设定口模内部物料流体压力为5～20bar；
d、根据设定的口模内部物料流体压力，通过压力控制系统调节控制双螺杆挤出机螺杆的转速，使口模内压力迅速恢复到设定值，使得生产在压力平稳的情况下进行，压力控制精度为0.2～0.4bar；
e、当物料到达定型模具并包裹住牵引片时启动牵引系统，观察模具上压力的变化，缓慢增加牵引速度；
f、当隔热条完全被牵引出定型模具时，在压力平稳的情况下加快牵引的速度，牵引速度为10cm/min～50cm/min；同时打开进水阀，缓慢增加冷却水的输送量，加强冷却。
本发明具有以下有益效果：
1、现有技术常规的单螺杆挤出机的产品，其物料经过混合造粒和挤出工序两次熔融塑化过程，基体树脂部分被分解变成低分子，部分助剂也受热氧化而使其效用降低，致使产品性能低下。而本发明的双螺杆挤出机的产品其物料只经过一次熔融塑化，物料更易于重结晶，提高了产品性能，而且减少了混合造粒生产工序，大大降低了能耗，提高了生产效率。
2、压力控制更加稳定有效，通过熔体压力泵有利于挤出不同形状产品，同时可以提高挤出速度，从而有利于进一步提高产品的性能。
3、定型模具与口模紧密连接在一起，采用双凸台隔热的连接结构，取消了放空段，减少了外界压力突然降低所带来的变化和影响，同时也降低了物料的漏出现象，从而保证了生产过程的连续性和稳定性；此外减少了口模和定型模具之间的热传导，有利于尼龙66树脂在定型模具处的重结晶，从而大大提高产品的性能和质量，且操作方便，提高了生产效率。
附图说明
下面将结合实施例和附图对本发明作进一步的详细描述：
图1是本发明实施例的结构原理框图。
图中：挤出机1，压力控制系统2，口模3，定型模具4，加热控制系统5，冷却系统6，牵引系统7，输料管道8，主料斗9，侧喂料斗9′，双凸台10，熔体压力泵11
具体实施方式
图1所示为本发明玻璃纤维增强尼龙66隔热条生产装置的实施例，包括供料系统、挤出机1、压力控制系统2、口模3、定型模具4、加热控制系统5、冷却系统6和牵引系统7。
如图1所示，供料系统包括输料管道8和料斗，且每一输料管道8输送原料的单一组分至料斗，料斗为二个，一个主料斗9和一个侧喂料斗9′；然后供料给挤出机1。挤出机1为双螺杆挤出机。
双螺杆挤出机1的螺杆采用双合金氮化钢制成，螺杆的长径比为36～44，以充分塑化尼龙树脂，消除玻纤外露现象，使物料的温度分布更加合理。
定型模具4和口模3在连接方式上采用双凸台10结构，即定型模具4和口模3在连接处分别设置有凸台，二个凸台紧密对接而构成双凸台10连接结构。定型模具4和口模5之间的凸台连接处还设置有聚四氟乙烯隔热片。
定型模具4为多条而并列设置在模套内，各定型模具均为单独的、可拆卸式个体口模与定型模具对应，且口模3前设置有分流板。这样，通过一模多出，不仅可大幅度提高生产效率，而且当某个定型模具的型腔中有缺陷或磨损较大时，可以单独更换，而不至于整套定型模具报废。
压力控制系统2包括压力传感器、压力控制器和熔体压力泵11。压力传感器连接在挤出机1的挤出口上，压力控制器连接控制挤出机1螺杆的转动速度，熔体压力泵11设置在挤出机1的挤出口和口模3之间。通过监控口模3内的压力，调节挤出机1螺杆的转速，在口模3中设定一个合适的压力，在压力控制系统2作用下，当压力传感器测得的口模3压力与设定值不一致时，控制器则调节螺杆转速，使口模3内压力迅速回到设定值，从而获得相对稳定的压力。由于挤出不同形状产品时其所需要的压力不同，因此熔体压力泵起着增压、减压、保压的作用，同时可以提高挤出速度，从而进一步提高产品的性能。
冷却系统6采用冷水机组，冷却处理在定型模具4和模套之间进行。
本实施例无需事先将原料的各组分混合造粒，采取每一输料管道输送原料的单一组分的方式，可保证各组分尤其是无碱短玻璃纤维的均匀混合，为挤出压力的恒定提供了重要的保障。而且减少了物料造粒工序及其熔融塑化过程，物料只经过双螺杆挤出机的一次熔融塑化而更易于重结晶，从而有利于提高产品性能。
本实施例玻璃纤维增强尼龙66隔热条的生产方法，基于上述生产装置，包括以下步骤：
a、加热控制系统5分为9～13个温度控制区，对设备进行加热，设定双螺杆挤出机1的温度为245℃～300℃，口模3温度为280℃～330℃；启动冷却系统6，冷却水温度为15℃～30℃；
b、通过加热控制系统5将双螺杆挤出机1和口模3的温度加热到所设定的值后恒温30分钟，打开供料系统，精确计量输送各组分，其中填充物玻璃纤维输送至侧喂料斗9′，其他组分输送至主料斗9；启动双螺杆挤出机1；
c、双螺杆挤出机1对原材料进行输送、塑化、剪切，当挤出机1机头压力达到50～100bar时，打开模具的控制阀，熔融塑化的物料进入熔体压力泵11后，以恒定的压力进入模具，设定口模3内部物料流体压力为5～20bar；
d、根据设定的口模内部物料流体压力，通过压力控制系统2调节控制双螺杆挤出机1螺杆的转速，使口模3内压力迅速恢复到设定值，使得生产在压力平稳的情况下进行，压力控制精度为0.2～0.4bar；
e、当物料到达定型模具4并包裹住牵引片时启动牵引系统7，观察模具上压力的变化，缓慢增加牵引速度；
f、当隔热条完全被牵引出定型模具4时，在压力平稳的情况下加快牵引的速度，牵引速度为10cm/min～50cm/min；同时打开进水阀，缓慢增加冷却水的输送量，加强冷却。
本发明生产方法的各工艺参数不局限在上述列举的实施例。

Claims (6)

1.一种玻璃纤维增强尼龙66隔热条的生产装置，包括供料系统、挤出机(1)、压力控制系统(2)、口模(3)、定型模具(4)、加热控制系统(5)、冷却系统(6)和牵引系统(7)；其特征在于：所述供料系统包括输料管道(8)和料斗，且每一输料管道(8)输送原料的单一组分至所述料斗，然后供料给所述挤出机(1)；所述挤出机(1)为双螺杆挤出机。
2.根据权利要求1所述的玻璃纤维增强尼龙66隔热条的生产装置，其特征在于：所述料斗为二个，一个主料斗(9)和一个侧喂料斗(9′)。
3.根据权利要求1或2所述的玻璃纤维增强尼龙66隔热条的生产装置，其特征在于：所述定型模具(4)和口模(3)紧密连接，所述定型模具(4)和口模(3)在连接处分别设置有凸台，所述二个凸台对接而构成双凸台(10)连接结构。
4.根据权利要求3所述的玻璃纤维增强尼龙66隔热条的生产装置，其特征在于：所述定型模具(4)和口模(3)之间的凸台连接处还设置有隔热片。
5.根据权利要求1所述的玻璃纤维增强尼龙66隔热条的生产装置，其特征在于：所述压力控制系统(2)包括：压力传感器、压力控制器和熔体压力泵(11)；所述压力传感器连接在口模(3)上，压力控制器连接控制挤出机(1)螺杆的转动速度，熔体压力泵(11)设置在挤出机(1)的挤出口和口模(3)之间。
6.一种玻璃纤维增强尼龙66隔热条的生产方法，其特征在于：采用由供料系统、双螺杆挤出机(1)、压力控制系统(2)、口模(3)、定型模具(4)、加热控制系统(5)、冷却系统(6)和牵引系统(7)构成的生产装置，其中所述供料系统的每一输料管道(8)输送原料的单一组分至料斗，所述料斗为二个，一个主料斗(9)和一个侧喂料斗(9′)，然后供料给所述双螺杆挤出机(1)；所述双螺杆挤出机(1)的挤出口和口模(3)之间设置有熔体压力泵(11)；所述定型模具(4)和口模(3)在连接处分别设置有凸台，且所述二个凸台紧密对接而构成双凸台(10)连接结构；所述加热控制系统(5)分为9～13个温度控制区；所述生产方法包括以下步骤：
a、对设备进行加热，设定双螺杆挤出机(1)的温度为245℃～300℃，口模(3)温度为280℃～330℃；启动冷却系统(6)，冷却水温度为15℃～30℃；
b、通过加热控制系统(5)将双螺杆挤出机(1)和口模(3)的温度加热到所设定的值后恒温30分钟，打开供料系统，精确计量输送各组分，其中填充物玻璃纤维输送至侧喂料斗(9′)，其他组分输送至主料斗(9)；启动双螺杆挤出机(1)；
c、双螺杆挤出机(1)对原材料进行输送、塑化、剪切，当挤出机(1)机头压力达到50～100bar时，打开模具的控制阀，熔融塑化的物料进入熔体压力泵(11)后，以恒定的压力进入模具，设定口模(3)内部物料流体压力为5～20bar；
d、根据设定的口模(3)内部物料流体压力，通过压力控制系统(2)调节控制双螺杆挤出机(1)螺杆的转速，使口模(3)内压力迅速恢复到设定值，使得生产在压力平稳的情况下进行，压力控制精度为0.2～0.4bar；
e、当物料到达定型模具(4)并包裹住牵引片时启动牵引系统(7)，观察模具上压力的变化，缓慢增加牵引速度；
f、当隔热条完全被牵引出定型模具(4)时，在压力平稳的情况下加快牵引的速度，牵引速度为10cm/min～50cm/min；同时打开进水阀，缓慢增加冷却水的输送量，加强冷却。
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