專利名稱：一種高聚物共混物混煉成型的裝備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高聚物共混物加工成型領(lǐng)域，具體的說是屬于高分子材料混煉及成型加工領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在高分子材料(包括橡膠、塑料和各種合成樹脂等)的加工過程中，混煉是一個(gè)非常重要的加工環(huán)節(jié)；混煉質(zhì)量最終決定了高聚物成品質(zhì)量的優(yōu)劣和使用壽命，因此，對于混煉環(huán)節(jié)的研究與改進(jìn)，在國內(nèi)外始終是高分子材料加工界關(guān)注的焦點(diǎn)。目前工廠大部分使用密煉機(jī)實(shí)現(xiàn)混煉工藝。密煉機(jī)經(jīng)過多年的改進(jìn)在密煉質(zhì)量方面的優(yōu)良性能是其它機(jī)型無法取代的。但密煉機(jī)根本上的缺陷也無法克服。例如間歇性的混煉方式，加料的批量性與排膠的批量性；這與現(xiàn)代大生產(chǎn)的連續(xù)化與高效化相矛盾。因此，如何實(shí)現(xiàn)連續(xù)混煉始終是橡膠及其他高聚物加工業(yè)追求的目標(biāo)。目前Farrel公司已研制、生產(chǎn)出各種型號(hào)的連續(xù)混煉機(jī)，但這些機(jī)型只適用于塑料和粒狀或粉末狀的橡膠混煉，而對于目前橡膠制品及輪胎廠使用的大塊橡膠，還不能實(shí)現(xiàn)連續(xù)混煉，即使對于粒狀或粉末狀橡膠的連續(xù)混煉也需要多次反復(fù)加工才能達(dá)到預(yù)期的混煉效果。因此，目前橡膠混煉主要還是依賴于密煉機(jī)完成，然后經(jīng)過壓片機(jī)進(jìn)行壓片或經(jīng)擠出機(jī)擠出成型。由于工作不連續(xù)，不能自動(dòng)化生產(chǎn)，增加了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了生產(chǎn)成本，降低了生產(chǎn)效率。
發(fā)明目的本發(fā)明的目的在于提供一種能夠克服現(xiàn)有技術(shù)中大塊橡膠不能連續(xù)混煉擠出的缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)既具有密煉機(jī)優(yōu)良混煉質(zhì)量，同時(shí)又可以象擠出機(jī)那樣連續(xù)生產(chǎn)的設(shè)備，以達(dá)到可自動(dòng)化生產(chǎn)的目的，提高生產(chǎn)效率并減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度。
技術(shù)方案為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種可使高聚物、共混物連續(xù)混煉成型的設(shè)備和方法。本發(fā)明主要由密煉、存膠、擠出等三部分組成。本發(fā)明的混煉部分仍然采用間歇方式，而擠出部分的工作卻是連續(xù)的。為完成間歇和連續(xù)的銜接，在密煉和擠出工序中間增設(shè)了存膠室。密煉部分和擠出部分采用現(xiàn)有的密煉機(jī)和擠出機(jī)，對其關(guān)鍵部分結(jié)構(gòu)，進(jìn)行了改進(jìn)。下面分三個(gè)部分進(jìn)行詳細(xì)介紹一.密煉部分密煉部分主要對傳統(tǒng)密煉機(jī)的轉(zhuǎn)子和出料方式進(jìn)行了改進(jìn)。密煉機(jī)轉(zhuǎn)子作為密煉機(jī)的核心部分，一直在聚合物加工中起著至關(guān)重要的作用，因此轉(zhuǎn)子的設(shè)計(jì)直接影響到聚合物的加工效果。本發(fā)明的轉(zhuǎn)子是以同步剪切型轉(zhuǎn)子為基礎(chǔ)進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)的，轉(zhuǎn)子采用多棱剪切型轉(zhuǎn)子，棱的旋向同為左旋或同為右旋。棱在基圓柱上可均勻分布，也可以非對稱分布。各突棱的螺旋角可以相等也可以不相等，取值范圍為25°～50°之間。轉(zhuǎn)子工作部分長度為l，突棱1的長度為l1，突棱n的長度為ln，分別從轉(zhuǎn)子工作部分兩端向中間延伸。各突棱的長度可以相等也可以不相等。l1/l和ln/l的值在0.5～0.9范圍之內(nèi)。根據(jù)需要也可在兩條長棱的中間部位，加上旋向相反的短棱，這樣會(huì)促進(jìn)物料在轉(zhuǎn)子上的內(nèi)循環(huán)，增強(qiáng)物料的混合剪切作用。本發(fā)明轉(zhuǎn)子的特殊形狀可實(shí)現(xiàn)混煉和軸向輸送兩種功能在混煉狀態(tài)下，它是一對同步剪切型轉(zhuǎn)子，當(dāng)膠料在密煉室中混煉完畢后，改變其中一個(gè)轉(zhuǎn)子的傳動(dòng)方向，使其進(jìn)行反方向運(yùn)轉(zhuǎn)，這樣兩個(gè)轉(zhuǎn)子由原來的相向旋轉(zhuǎn)變?yōu)橥蛐D(zhuǎn)，此時(shí)轉(zhuǎn)子就可以對物料產(chǎn)生軸向輸送作用，從而實(shí)現(xiàn)軸向排膠，類似于同向雙螺桿擠出機(jī)。本發(fā)明的轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)可以采用兩種方式一是采用液壓馬達(dá)直接驅(qū)動(dòng)，二是采用電機(jī)帶動(dòng)齒輪箱驅(qū)動(dòng)。液壓馬達(dá)直接驅(qū)動(dòng)，換向靈活、方便，占地面積較小。電機(jī)帶動(dòng)齒輪箱驅(qū)動(dòng)則能很好地保證兩轉(zhuǎn)子同步運(yùn)轉(zhuǎn)，但安裝相對復(fù)雜，占地面積較大。使用者可根據(jù)不同的安裝場地選不同的驅(qū)動(dòng)方式。目前密煉機(jī)卸料方式有兩種，底開門卸料和翻轉(zhuǎn)式卸料。本發(fā)明采用的是側(cè)面卸料方式。在密煉室的側(cè)壁設(shè)置了排料口。為了保證混煉效果，在混煉時(shí)需保持密煉室的密閉狀態(tài)，在排料口設(shè)計(jì)了擋膠板。擋膠板的大小與密煉機(jī)排膠口的大小相匹配，擋膠板的運(yùn)動(dòng)由液壓缸控制。膠料在密煉機(jī)中混煉時(shí)，擋膠板將排料口密封并由液壓缸頂住鎖緊，使密煉室處于密封狀態(tài)；膠料混煉完畢后，液壓缸帶動(dòng)擋膠板運(yùn)動(dòng)，打開排料口，同時(shí)兩轉(zhuǎn)子由異方向旋轉(zhuǎn)變作同方向旋轉(zhuǎn)，膠料就可以從密煉室排至存膠室。
2.存膠室部分為了實(shí)現(xiàn)由密煉機(jī)間歇混煉到擠出機(jī)連續(xù)擠出的銜接，在密煉機(jī)出料口處設(shè)置了存膠室。膠室的形狀上半部分為方形或長方形，下半部分為方形，長方形或圓筒形的收斂形，出料口處的形狀與擠出機(jī)的進(jìn)料口相匹配，當(dāng)混煉好的膠料由密煉室進(jìn)入存膠室后，由強(qiáng)制加料裝置將膠料壓入到擠出機(jī)的進(jìn)料口中。本發(fā)明采用的是熱喂料方式，密煉機(jī)和擠出機(jī)在分別工作時(shí)，存膠室中必須有一定的儲(chǔ)存膠料，以防止擠出機(jī)空轉(zhuǎn)，所以存膠室的容積應(yīng)為密煉機(jī)混煉室容積的1～3倍。為了避免存膠室中的膠料遇冷變硬現(xiàn)象發(fā)生，需對存膠室進(jìn)行保溫、加熱處理。另外，存膠室設(shè)有可視窗口，以便及時(shí)觀察膠料的儲(chǔ)存狀況，通過控制密煉機(jī)轉(zhuǎn)子和擠出機(jī)螺桿的轉(zhuǎn)速，控制存膠室中的最佳儲(chǔ)存量，保證擠出機(jī)連續(xù)工作，從而實(shí)現(xiàn)間歇混煉到連續(xù)擠出成型的目的。本發(fā)明主要針對的是高粘度的橡膠和橡塑共混材料，擠出部分強(qiáng)制喂料可使擠出效果更好。目前常用的擠出機(jī)喂料裝置一般是在加料斗中增加旋轉(zhuǎn)螺旋，旁壓輥或者輸送螺桿，但這種喂料裝置對高粘度的橡膠和橡塑共混材料不適應(yīng)，因此，本發(fā)明在存膠室內(nèi)安裝了一種倒“丁”字型強(qiáng)制加料裝置，該裝置由液壓缸驅(qū)動(dòng)，沿著喂料口方向作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，將存膠室中的膠料不間斷的擠壓至擠出機(jī)喂料口中，從而實(shí)現(xiàn)擠出部分的連續(xù)工作。
3.擠出部分針對高粘度的橡膠和橡塑共混材料，本發(fā)明采用了錐形雙螺桿擠出機(jī)，該機(jī)型具有吃料能力強(qiáng)的特點(diǎn)，可以更好地完成膠料的成型加工。另外，通過安裝存膠室內(nèi)的料位傳感器，可實(shí)現(xiàn)螺桿轉(zhuǎn)速控制，以便保證物料連續(xù)均勻擠出。
本發(fā)明的另一方面提供了一種高聚物共混物混煉成型的方法，該方法是密煉機(jī)按照工藝規(guī)定的程序完成混煉工藝后，液壓缸帶動(dòng)擋膠板運(yùn)動(dòng)打開排料口，在排料口打開的同時(shí)兩轉(zhuǎn)子由異方向旋轉(zhuǎn)變?yōu)橥较蛐D(zhuǎn)，將混煉好的膠料排入存膠室，液壓缸帶動(dòng)強(qiáng)制加料裝置反復(fù)上下運(yùn)動(dòng)，不斷將混煉好的膠料壓入擠出機(jī)進(jìn)料口中，以保證混煉好的膠料連續(xù)不斷的進(jìn)入擠出機(jī)，實(shí)現(xiàn)擠出成型。為了防止膠料過多或過少，在存膠室內(nèi)裝有料位傳感器，視存料的多少控制擠出機(jī)螺桿的轉(zhuǎn)速來控制擠出速度，以達(dá)到連續(xù)不斷生產(chǎn)的目的。
有效效果本發(fā)明實(shí)施后，實(shí)現(xiàn)了大塊天然橡膠密煉擠出一體化，即可獲得密煉機(jī)優(yōu)良的膠料混煉質(zhì)量，又可以連續(xù)擠出，減少了中間環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)的同時(shí)減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，降低了生產(chǎn)成本，提高了生產(chǎn)效率。
圖面說明下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明，其中

圖1為本發(fā)明高聚物共混物混煉成型設(shè)備的總體結(jié)構(gòu)布置2為密煉機(jī)轉(zhuǎn)子圖實(shí)現(xiàn)發(fā)明的實(shí)施例如圖1和圖2所示，本實(shí)施例包括密煉機(jī)1，密煉機(jī)排料口處接存膠室2，存膠室2出料口下面接錐形雙螺桿擠出機(jī)3，密煉機(jī)排料口設(shè)在密煉機(jī)的左側(cè)壁上，排料口處設(shè)置了擋膠板6，擋膠板6的運(yùn)動(dòng)由液壓缸4驅(qū)動(dòng)，存膠室2的形狀上半部分為長方形，側(cè)面進(jìn)料口為方形，與密煉機(jī)排料口相連接，存膠室下半部分為兩面直型，兩面成斜面漏斗狀，漏斗狀排料口與擠出機(jī)的進(jìn)料口相連接，存膠室2容積為混煉室的2倍，存膠室2內(nèi)安裝了倒“丁”字型強(qiáng)制加料裝置7，強(qiáng)制加料裝置7由液壓缸8驅(qū)動(dòng)。存膠室2的側(cè)壁上安裝有料位傳感器5，用于控制擠出機(jī)的擠出速度。密煉機(jī)轉(zhuǎn)子10由液壓馬達(dá)9直接驅(qū)動(dòng)。本實(shí)施例采用的轉(zhuǎn)子是一對2棱剪切型轉(zhuǎn)子，棱的旋向同為右旋。棱在基園柱上180度對稱分布，詳見圖2，突棱的螺旋角β1＝β2＝35°。轉(zhuǎn)子工作部分長度為l(150mm)，突棱1的長度為l1(100mm)，突棱2的長度為l2，l1＝l2.基圓直徑為50mm。本實(shí)施例所用擠出機(jī)3是錐形雙螺桿擠出機(jī)，擠出機(jī)的螺桿長度為400mm，螺桿結(jié)構(gòu)形式為等距不等深錐形雙螺桿，大端基圓直徑為60mm。
下面結(jié)合圖1說明本實(shí)施例的操作方法在密煉機(jī)1按照工藝規(guī)定的程序完成混煉工藝后，液壓缸4帶動(dòng)擋膠板6向下運(yùn)動(dòng)，打開排料口，在排料口打開的同時(shí)兩轉(zhuǎn)子由異向旋轉(zhuǎn)變作同方向旋轉(zhuǎn)，將混煉好的膠料排入存膠室2，液壓缸8帶動(dòng)強(qiáng)制加料裝置7反復(fù)上下運(yùn)動(dòng)，不斷的將混煉好的膠料壓入擠出機(jī)3進(jìn)料口中，經(jīng)螺桿擠出成型。存膠室內(nèi)安裝的料位傳感器5與擠出機(jī)控制器相連接，視存料的多少，調(diào)整擠出機(jī)螺桿的轉(zhuǎn)速控制擠出速度，保證生產(chǎn)的連續(xù)進(jìn)行。
權(quán)利要求
一.一種高聚物共混物混煉成型設(shè)備主要包括一密煉機(jī)，一存膠室，一擠出機(jī)，其特征在于密煉機(jī)排膠口設(shè)在混煉室的側(cè)壁上，在密煉機(jī)排膠口處裝一擋膠板，根據(jù)需要可打開或關(guān)閉混煉室。密煉機(jī)排膠口與存膠室的進(jìn)料口相連，存膠室的形狀上半部分為方形或長方形，下半部分為方形，長方形或圓筒形的收斂形，容積為混煉室的1～3倍。存膠室的排膠口與擠出機(jī)的進(jìn)料口相連。密煉機(jī)轉(zhuǎn)子采用多棱剪切型轉(zhuǎn)子，同為左旋或同為右旋，突棱在基圓柱上均布，也可以非對稱分布。突棱螺旋角在25~50度之間，各突棱的螺旋角可以相等，也可以不相等。轉(zhuǎn)子工作部分長度為l，突棱的長度為ln(n＝1；2；3；...)。ln/l的值在0.5～0.9之內(nèi)，分別從轉(zhuǎn)子工作部分兩端向中間延伸。各突棱的長度相等不相等均可。密煉機(jī)的兩轉(zhuǎn)子即可同方向旋轉(zhuǎn)也可異方向旋轉(zhuǎn)。
二.如權(quán)利要求一所述的高聚物共混物混煉成型設(shè)備，所述密煉機(jī)其特征在于在兩條長棱的中間部位，可加上旋向相反的短棱，促進(jìn)物料在轉(zhuǎn)子上的內(nèi)循環(huán)，提高對物料的混合剪切作用。
三.如權(quán)利要求一所述的高聚物共混物混煉成型設(shè)備，所述密煉機(jī)，其特征在于排料口處設(shè)有擋膠板，擋膠板用液壓缸或氣壓缸控制，用以打開或關(guān)閉排膠口。
四.如權(quán)利要求一所述的高聚物共混物混煉成型設(shè)備，所述存膠室，其特征在于存膠室內(nèi)安裝了強(qiáng)制加料裝置，該裝置用液壓或氣動(dòng)方式控制其下壓或上提。
五.如權(quán)利要求一所述的高聚物共混物混煉成型設(shè)備，所述存膠室，其特征在于存膠室內(nèi)安裝了料位傳感器，該料位傳感器與密煉機(jī)、擠出機(jī)的控制系統(tǒng)相連，可根據(jù)料位的高低，控制密煉機(jī)、擠出機(jī)的轉(zhuǎn)速。
六.一種高聚物共混物混煉成型的方法在密煉機(jī)按照工藝規(guī)定的程序完成密煉工藝后，控制擋膠板的液壓缸帶動(dòng)擋膠板向下運(yùn)動(dòng)打開排料口，在排料口打開的同時(shí)密煉機(jī)兩轉(zhuǎn)子作同方向旋轉(zhuǎn)，將混煉好的膠料排入存膠室，控制強(qiáng)制加料裝置的液壓缸帶動(dòng)強(qiáng)制加料裝置反復(fù)上下運(yùn)動(dòng)，不斷的將混煉好的膠料壓入擠出機(jī)進(jìn)料口中，以保證混煉好的膠料連續(xù)不斷的進(jìn)入擠出機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)擠出成型。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高聚物共混物混煉成型設(shè)備和方法。本發(fā)明主要由密煉部分1、存膠部分2、擠出部分3組成。經(jīng)改進(jìn)后的密煉機(jī)采用側(cè)面排料方式，密煉機(jī)的轉(zhuǎn)子即異方向旋轉(zhuǎn)時(shí)進(jìn)行混煉，同方向旋轉(zhuǎn)時(shí)進(jìn)行排料。密煉機(jī)排料口與存膠室進(jìn)料口相連，存膠室排料口與擠出機(jī)進(jìn)料口相連。根據(jù)本發(fā)明的混煉成型方法，膠料在密煉機(jī)混煉好后通過側(cè)排膠口進(jìn)入存膠室，存膠室的排料口與擠出機(jī)的進(jìn)料口相通，通過存膠室內(nèi)的強(qiáng)制加料裝置將混煉好的膠料壓入擠出機(jī)。通過安裝在存膠室的料位傳感器控制密煉和擠出速度，實(shí)現(xiàn)斷續(xù)與連續(xù)的銜接，達(dá)到連續(xù)擠出成型的目的。
文檔編號(hào)B29B7/10GK1623757SQ20041003649
公開日2005年6月8日 申請日期2004年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月14日
發(fā)明者汪傳生, 李利, 劉虹, 趙嘉澍 申請人:青島科技大學(xué)