阅读说明：本技术 一种热塑性塑料包覆金属复合型材的生产装置 (Production device for thermoplastic plastic coated metal composite section ) 是由 钱雨生 罗奕兵 华熳煜 于 2019-11-22 设计创作，主要内容包括：一种热塑性塑料包覆金属复合型材的生产装置,其特征在于,被包覆金属为金属型材,金属型材的断面特征为圆形、矩形或其它非规则的实心或中空断面型材,生产工艺原理为：首先,将金属型材固定,复合成型模具置于金属型材的一端,使端面挡板、复合成型模具本体、金属型材的外轮廓形成热塑性塑料成型型腔；然后,将熔融态的热塑性塑料送入成型型腔中,待端面挡板处的热塑性塑料层冷却、初步固化成型后,复合成型模具本体在拉拔机构的带动下与端面挡板分离,从而,熔融态热塑性塑料在金属型材表面连续性的涂胶、定型、冷却固化,制成复合型材。(The production device of the thermoplastic plastic coated metal composite section is characterized in that the coated metal is a metal section, the section of the metal section is characterized by being a round, rectangular or other irregular solid or hollow section, and the production process principle is as follows: firstly, fixing a metal section, placing a composite forming die at one end of the metal section, and forming a thermoplastic plastic forming cavity by using the end face baffle, the composite forming die body and the outer contour of the metal section; and then, feeding the molten thermoplastic plastic into a forming cavity, and separating the composite forming die body from the end face baffle under the driving of a drawing mechanism after the thermoplastic plastic layer at the end face baffle is cooled and preliminarily solidified and formed, so that the molten thermoplastic plastic is continuously coated, shaped, cooled and solidified on the surface of the metal profile to prepare the composite profile.)

一种热塑性塑料包覆金属复合型材的生产装置

技术领域

本发明涉及一种塑料/金属复合材料的生产设备，特别是涉及一种热塑性塑料包覆金属复合型材的生产装置。

背景技术

金属/塑料复合型材如钢塑复合管、铝塑复合管等，具有强耐腐蚀性，同时兼有金属或合金管的高强度、刚度、耐压、耐温等优点，不会因腐蚀问题而产生渗漏和泄露现象，从而减少污染和安全生产事故的发生，节约投资和维修成本，广泛应用于化工、医药、食品等行业。金属型材包覆塑料现有的制造方法主要采用预热内装、内涂流平处理或热熔胶等形式，（申勇，等. 在金属管内外表面及其端部表面贴覆塑料膜的方法及设备，中国发明专利，申请号：200910181057.5, 2009-10-27），但此类方法工艺较为复杂，塑料层的尺寸精度不高，且不适合于连续性生产，生产效率较低。

发明内容

一种热塑性塑料包覆金属复合型材的生产装置，其特征在于，被包覆金属为金属型材，金属型材及包覆后的复合型材的断面规格在长度方向上均保持一致。复合型材的生产工艺原理为：首先，将金属型材固定，复合成型模具置于金属型材的一端，使端面挡板、复合成型模具本体、金属型材形成热塑性塑料的成型型腔；然后，采用树脂传送机构通过柔性保温管，将熔融态的热塑性塑料送入成型型腔中，待靠近端面挡板处的热塑性塑料层冷却初步固化成型后，复合成型模具本体在拉拔机构的带动下与端面挡板分离，复合成型模具本体在金属型材表面轴向移动，从而，熔融态热塑性塑料在金属型材表面连续性的涂胶、定型、冷却固化，制成复合型材。

本发明提供一种热塑性塑料包覆金属复合型材的生产装置，该装置由：树脂传送机构（18）、柔性保温管（17）、复合成型模具本体（6）、拉拔机构（19）、冷却水管（3）、密封圈（8）、隔热层（5）等部件组成；其特征在于，该装置可应用于金属型材的断面特征为圆形、矩形或其它非规则的实心，类似槽形的非封闭孔断面或中空断面，在同一横断面复合型材的热塑性塑料层厚可为均厚或非均厚；复合成型模具本体（6）为组合结构，由导入段（10）、密封段（11）、涂胶段（12）、加压区（13）、固化区（14、）脱模区（15）六部分组成。复合成型模具本体（6）的各部分既可以单独制作，再连接、装配成一体，也可多部分设计成一个零件，再组合装配成一体。

拉拔机构（19）主要作用为复合成型模具本体（6）在金属型材（16）表面中沿轴向移动提供动力；复合成型模具本体（6）为组合结构，复合成型模具本体（6）的导入段（10）为变截面结构，沿拉拔方向（21）其断面内轮廓的尺寸逐渐增大，便于复合成型模具本体（6）在金属型材（16）表面的移动，可防止由于拉拔力偏心导致复合成型模具本体（6）在金属型材（16）表面的卡死等现象，密封段（11）模具本体与金属型材（16）表面留有一定间隙，其密封问题采用在密封段（11）外周上装配有不定级数的密封圈（8）来解决，密封圈（8）的级数由涂胶段所需树脂压力决定，同时由于密封圈（8）的弹性变形可适当降低对金属型材（16）外表面尺寸精度的要求，降低本装置对金属型材（16）尺寸精度的要求，也有利于复合成型模具本体（6）在金属型材表面的轴向移动；复合成型模具本体（6）的导入段（10）、密封段（11）和涂胶段（12）内加工有树脂传送通道（7），树脂传送通道（7）的入口与柔性保温管（17）相连，树脂传送通道（2）的出口处于复合成型模具本体的涂胶段（12），树脂传送机构（18）通过柔性保温管（17）与树脂传送通道（7），把熔融态的热塑性塑料送入热塑性塑料成型型腔（9）。

加压区（13）的内截面采用变截面结构，其断面尺寸沿拉拔方向（11）逐渐增大，从而使加压区内表面与金属型材表面之间形成锲形结构，其锲形断面缩小方向与拉拔方向相同，在冷却水强制冷却和模具运动的条件下，实现对热塑性塑料层的加压和强冷固化定型，提高热塑性塑料层（20）的致密性，从而提高复合型材的综合性能。

固化区（14）为等截面结构，保证了热塑性塑料层（20）外表面尺寸的精度；脱模段（15）为变截面结构，沿拉拔方向其内轮廓的断面尺寸逐渐减小，便于模具与热塑性塑料层（1）的分离。

复合成型模具本体涂胶段（12）的中间部分采用薄壁的槽型结构，以降低由树脂传送通道→槽型结构→固化区方向通过模具金属的散热强度；同时，采用隔热层紧贴涂胶段的槽型结构，并包覆槽型结构至复合成型模具本体（6）导入段（10）端面的所有外露部分，从而尽可能的保证了树脂传送通道（7）内树脂的流动性。

当复合成型模具本体（6）处于金属型材（16）开始一端时，端面挡板（1）能封闭热固性塑料成型型腔的端部，端面挡板（1）与脱模区（15）的外轮廓之间密封采用间隙配合或密封圈等形式实现，端面挡板（1）与金属型材（16）端面之间的密封采用柔性垫或弹性垫等形式实现，端面挡板（1）的锁紧与分离依靠锁紧/脱离器（2）来实现，端面挡板（1）与锁紧/脱离器（2）之间采用机械固定连接方式，锁紧/脱离器（2）的主体为电磁铁，并附有定时自动断电功能，通电时电磁铁能与脱模区（15）端部的相吸，分离时电磁铁断电，在拉拔机构作用下，端面挡板（1）和锁紧/脱离器（2）自动与复合成型模具本（6）体的脱模区（15）分离，其通电时间、锁紧力取决于固化区长度、固化温度及热固性树脂的材料性能。

本发明的优点是：

（1）本发明通过更换模具的设计，可适用于圆管、方管、异形管等金属型材所制备的复合型材；

（2）所生产的复合型材的横断面的包覆层既可为均厚，也很容易生产非均厚规格的复合型材；

（3）由于采用复合成型模具，从而复合型材的表面光洁度和尺寸精度高；

（4）由于复合成型模具冷却定型段采用变截面结构，通过调整其变截面结构的尺寸梯度可实现对树脂冷却固化时压力的调节，从而保证树脂层的致密性，提高包覆复合型材的综合性能；

（5）本装置可实现涂胶、固化、复合成型一步完成，与预热内装、内涂流平处理或热熔胶等法相比，其生产效率更高、成本更低；

（6）本装利用密封圈的弹性变形实现密封，可降低对金属型材表面尺寸精度的要求，从而可节约金属型材的生产成本，进一步降低复合型材的生产成本；

（7）通过在树脂内添加第二相粉末、短纤维等，本装置还可用于生产金属型材包覆树脂基复合材料型材的生产。

下面结合附图对本发明作进一步说明：

图1为本发明复合成型模具结构示意图。（1）为端面挡板，采用钢铁、铝合金等结构材料，端面挡板（1）与复合成型模具本体（6）的脱模区之间的密封，采用间隙配合或密封圈等形式，端面挡板（1）与金属型材端面之间的密封，采用毛毡或高弹性材料以垫圈等形式。（2）为锁紧/脱离器，主体采用多块或整体电磁铁环形布置于端面挡板外周，电磁铁的固定于端面挡板（1）之间连接结构采用金属制成；锁紧/脱离器（2）并附有定时自动断电功能。（3）为冷却水管，采用橡胶管、胶管等柔性管形式；（4）为冷却水道，为圆形截面结构；（5）为隔热层，采用超细玻璃棉、高硅氧棉等隔热材料制成；（6）为复合成型模具本体，采用金属制成；（7）为树脂传送通道，断面结构采用圆形；（8）为密封圈，密封圈材质采用橡胶、硅胶等材料；（9）为热固性塑料层成型型腔；（10）为导入段，采用钢铁、铝合金等金属材料制成；（11）为密封段采用钢铁、铝合金等金属材料制成；（12）为涂胶段，采用钢铁、铝合金等金属材料制成；（13）为加压区，采用钢铁、铝合金、铜合金等材料制成；（14）为固化区，采用钢铁、铝合金、铜合金等材料制成；（15）为脱模区，采用钢铁材料制成；（16）为被包覆的金属型材；（21）为拉拔方向。

图2为本发明设备结构示意图。（17）为柔性保温管，柔性保温管为复合结构，内层为承压层，采用金属制成，外层为保温层，采用隔热材料包覆；（18）为树脂传送机构，采用注塑机的方式；（19）为拉拔机构，采用链式、液压式拉拔机或其它能提供直线往复式动力的机构；（20）为复合后的热塑性塑料层；（3）、（5）、（6）、（8）、（21），具体结构参见图1说明。

具体实施方式

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以下结合实施例对本发明作进一步说明：

本发明设备配置如图1所示。金属型材为φ25mm钢管，（19）为拉拔机构，采用链式拉拔机；（6）为复合成型模具本体，采用钢铁制成，导入段采用锥形结构，密封圈采用一个O形橡胶圈，涂胶段的薄壁槽型结构处的厚度为3 mm；端面挡板（1）采用钢铁制成，端面挡板与脱模区之间的密封采用间隙配合的方式，端面挡板与金属型材的密封采用毛毡的形式；（3）为冷却水管，冷却水管与冷却水道的连接采用螺纹连接方式，水管材质采用胶管形式；（5）为隔热层，采用隔热棉制成；锁紧/脱离器（2）的磁铁采用六块矩形电磁铁，电磁铁的固定采用机械的方式；（18）为树脂传送机构采用树脂泵形式；（17）为柔性保温管采用铜管外包覆隔热棉，柔性保温管两端的连接采用螺纹连接方式。