聚合物熔體微積分強(qiáng)化傳熱與混煉塑化擠出的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開聚合物熔體微積分強(qiáng)化傳熱與混煉塑化擠出機(jī)，主要包括加料塑化部分、加熱冷卻部分、控制系統(tǒng)以及傳動系統(tǒng)等，加料塑化部分、加熱冷卻部分、控制系統(tǒng)以及傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和連接方式與常規(guī)的擠出機(jī)相同，加料塑化部分的螺桿設(shè)置混煉段，混煉段沿圓周方向n等分設(shè)置軸向（或與軸向成一定角度）分割棱，相鄰分割棱相互平行，分割棱之間的分割槽內(nèi)表面增設(shè)90°扭轉(zhuǎn)曲面，即分流扭轉(zhuǎn)匯流段。本發(fā)明擠出機(jī)中，在螺桿與機(jī)筒的相對運(yùn)動下，聚合物熔體一邊隨螺桿轉(zhuǎn)動，一邊沿分割槽內(nèi)表面90°扭轉(zhuǎn)，使機(jī)筒的熱量相繼透過熔體各個表面?zhèn)鬟f，強(qiáng)制對流，具有強(qiáng)化傳熱和塑化的作用。此外熔體在分割槽中經(jīng)歷分流扭轉(zhuǎn)匯流，充分的混合，提高了混合效果。
【專利說明】聚合物熔體微積分強(qiáng)化傳熱與混煉塑化擠出機(jī)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及塑料擠出成型裝置，特指一種可強(qiáng)化傳熱與混煉塑化的擠出機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]擠出機(jī)是塑料加工行業(yè)的主要設(shè)備之一。擠出機(jī)主機(jī)主要由加料塑化系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、加熱冷卻系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等幾部分組成。其中，螺桿與機(jī)筒是擠出機(jī)的關(guān)鍵部件。螺桿在加熱的機(jī)筒內(nèi)旋轉(zhuǎn)，主要作用是將固態(tài)塑料顆?；蚍勰┤刍⒒旌?，高分子熔體擠入到成型機(jī)頭中成型及定型后得到制品或半成品。螺桿塑化的效果決定了整臺擠出機(jī)的性能，而常規(guī)的擠出機(jī)傳熱和混煉效果不好，尤其是螺槽較深時問題更突出。
[0003]在擠出機(jī)的新型螺桿當(dāng)中，銷釘型螺桿是一種比較常用的混煉效果較好的分流型螺桿形式。銷釘對料流進(jìn)行分流匯合、再分流再匯合，經(jīng)過若干次分流匯合，增強(qiáng)物料的混合效果。但是由于銷釘安裝在機(jī)筒上或螺桿上，增加了加工制造的難度，同時也增加了維修制造的成本。銷釘相對螺桿固定，傳熱效果也不好。
[0004]此外，分離型螺桿(通常簡稱為BM螺桿)是一種比較常用的傳熱效果較好的分離型螺桿形式。BM螺桿熔融段存在兩條螺距不同的螺紋，交于熔融段的起點(diǎn)和終點(diǎn)，副螺紋直徑小于螺桿直徑，料流流經(jīng)熔融段，固液相分離，固相直接接觸機(jī)筒表面，利于傳熱，加速固相熔融。但是其混合效果不是很好。
[0005]在專利(專利號:201010512626)中提到一種強(qiáng)化傳熱與混煉擠出機(jī)，該擠出機(jī)的加料塑化部分的螺桿與機(jī)筒之間有滾動體，滾動體隨螺桿在機(jī)筒內(nèi)轉(zhuǎn)動的同時在相應(yīng)的凹槽內(nèi)自由滾動，可以有效地提高擠出機(jī)的傳熱和塑化效果，但是該裝置為了便于安裝，機(jī)筒需要做成剖分式。
[0006]在專利(專利號:200920271878)中提出一種納米疊層復(fù)合材料制備裝置，該裝置通過90°扭轉(zhuǎn)流道可以實(shí)現(xiàn)熔體的90°扭轉(zhuǎn)，使聚合物熔體空間某方向旋轉(zhuǎn)，可用于熔體換熱。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是提供一種聚合物熔體微積分強(qiáng)化傳熱與混煉塑化的擠出機(jī)，該擠出機(jī)可克服目前常規(guī)擠出機(jī)的不足，提高擠出機(jī)的傳熱和混煉塑化效果，得到更高質(zhì)量的擠出成型制品。
[0008]本發(fā)明的技術(shù)方案為，聚合物熔體微積分強(qiáng)化傳熱與混煉塑化擠出機(jī)，主要包括加料塑化部分、加熱冷卻部分、控制系統(tǒng)以及傳動系統(tǒng)等，加料塑化部分、加熱冷卻部分、控制系統(tǒng)以及傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和連接方式與常規(guī)的擠出機(jī)相同，即通過傳動系統(tǒng)帶動加料塑化部分的螺桿旋轉(zhuǎn)塑化，控制系統(tǒng)控制加料塑化部分的加熱冷卻和加料塑化部分的螺桿轉(zhuǎn)速等。加料塑化部分的機(jī)筒內(nèi)有螺桿，在加料塑化部分的螺桿上設(shè)置混煉段，所述混煉段沿圓周方向η等分設(shè)置軸向(或與軸向成一定角度,分割棱與螺桿軸向呈一定的角度)分割棱，相鄰分割棱相互平行，分割棱之間的分割槽內(nèi)表面開設(shè)90°扭轉(zhuǎn)曲面，即分流扭轉(zhuǎn)匯流段。這樣，擠出過程可實(shí)現(xiàn)物料的90°扭轉(zhuǎn)。
[0009]本發(fā)明聚合物熔體微積分強(qiáng)化傳熱與混煉塑化擠出機(jī)，利用微積分思想，(即將物料先分割再匯合，先微分再積分合稱為微積分)，將一定長度的某段螺桿沿圓周方向η等分設(shè)置分割棱，η至少為2以上的整數(shù)，η最好是大于6，使聚合物熔體被分割成η股，熔體分割的份數(shù)越多混合效果越好，經(jīng)過分割扭轉(zhuǎn)后，將之前接近螺槽底部的物料翻轉(zhuǎn)至與機(jī)筒接觸，可實(shí)現(xiàn)聚合物熔體的分流匯合，利于混合。
[0010]本發(fā)明聚合物熔體微積分強(qiáng)化傳熱與混煉塑化擠出機(jī)，η的數(shù)值、分流扭轉(zhuǎn)匯流段即混煉段的段數(shù)及排列方式可根據(jù)物料性質(zhì)，混煉塑化要求等選取?；鞜挾卧诼輻U上的排列方式可以是多個分割段緊接著的并列排列，這樣實(shí)現(xiàn)連續(xù)的扭轉(zhuǎn)混合，也可以是交錯排列等形式，進(jìn)行多次扭轉(zhuǎn)混合。
[0011 ] 本發(fā)明聚合物熔體微積分強(qiáng)化傳熱與混煉塑化擠出機(jī)，混煉段的分割棱間的分割槽內(nèi)表面開設(shè)兩個相互垂直的90°扭轉(zhuǎn)曲面，聚合物熔體在螺桿與機(jī)筒的相對運(yùn)動下，一邊隨螺桿轉(zhuǎn)動，一邊沿分割槽內(nèi)表面90°扭轉(zhuǎn)，使與分割槽底部或機(jī)筒內(nèi)表面接觸的熔體轉(zhuǎn)移到分割槽一側(cè)，與分割槽一側(cè)接觸的熔體轉(zhuǎn)移到分割槽底部或機(jī)筒內(nèi)表面，使機(jī)筒的熱量相繼透過熔體各個表面?zhèn)鬟f，強(qiáng)制對流，具有強(qiáng)化傳熱和塑化的作用。分流的熔體在分割槽中扭轉(zhuǎn)，再在分割槽結(jié)束處匯流，使熔體得到充分的混合，具有強(qiáng)化混合的作用。
[0012]本發(fā)明聚合物熔體微積分強(qiáng)化傳熱與混煉塑化擠出機(jī)中螺桿上的分割棱方向既可以是軸向也可以與軸向成一定角度，該角度可以與螺桿的螺棱的螺旋升角相同或不同。分割棱高度也可以與螺桿的螺槽深度相同或不同，分割棱高度值可以比螺桿的螺槽深度值小。
[0013]本發(fā)明聚合物熔體微積分強(qiáng)化傳熱與混煉塑化擠出機(jī)中螺桿上可增設(shè)一段或多段該分割扭轉(zhuǎn)匯流部分。分割槽與機(jī)筒內(nèi)壁構(gòu)成封閉腔室，考慮到螺桿底部與機(jī)筒內(nèi)表面的相對運(yùn)動，螺桿的旋轉(zhuǎn)方向要與分割扭轉(zhuǎn)匯流部分分割槽內(nèi)表面由低向高的曲面扭轉(zhuǎn)方向相反，有利于加速扭轉(zhuǎn)。
[0014]本發(fā)明聚合物熔體微積分強(qiáng)化傳熱與混煉塑化擠出機(jī)，其有益效果是加強(qiáng)熱量在物料中的傳遞，強(qiáng)化傳熱，常規(guī)的擠出機(jī)一般是機(jī)筒加熱，而聚合物的物料傳熱效果差，將接近螺槽的物料通過扭轉(zhuǎn)翻轉(zhuǎn)至接近機(jī)筒，使物料吸熱均勻，塑化更均勻，同時通過物料的分流扭轉(zhuǎn)匯流，強(qiáng)化混合，增強(qiáng)混煉效果。并且可與多種結(jié)構(gòu)組合，加工、制造方便，易于維護(hù)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明聚合物熔體微積分強(qiáng)化傳熱與混煉塑化擠出機(jī)的裝配簡圖；
[0016]圖2是本發(fā)明聚合物熔體微積分強(qiáng)化傳熱與混煉塑化擠出機(jī)的螺桿與機(jī)筒裝配簡圖；
[0017]圖3是本發(fā)明聚合物熔體微積分強(qiáng)化傳熱與混煉塑化擠出機(jī)的螺桿分流扭轉(zhuǎn)匯流段局部示意圖；
[0018]圖4是本發(fā)明聚合物熔體微積分強(qiáng)化傳熱與混煉塑化擠出機(jī)的螺桿分流扭轉(zhuǎn)匯流段某一分割槽局部示意圖；
[0019]圖5是本發(fā)明聚合物熔體微積分強(qiáng)化傳熱與混煉塑化擠出機(jī)的螺桿的分流扭轉(zhuǎn)匯流段并列布置示意圖；
[0020]圖6是本發(fā)明聚合物熔體微積分強(qiáng)化傳熱與混煉塑化擠出機(jī)的螺桿的分流扭轉(zhuǎn)匯流段交錯布置示意圖。
[0021]圖中:1.加料塑化部分，2.加熱冷卻部分，3.控制系統(tǒng)，4.傳動系統(tǒng)；
[0022]其中:1_1.分流扭轉(zhuǎn)匯流段，1-2.機(jī)筒,1-3.螺桿，1_1_1.分割棱，1_1_2.出口底面，1_1_3.出口右側(cè)面，1-1-4.進(jìn)口底面，1-1-5.進(jìn)口左側(cè)面。
【具體實(shí)施方式】
[0023]本發(fā)明聚合物熔體微積分強(qiáng)化傳熱與混煉塑化擠出機(jī)如圖1所示，由加熱塑化部分1、加熱冷卻部分2、控制系統(tǒng)3以及傳動系統(tǒng)4組成。其中加料塑化部分I的螺桿1-3有混煉段即分流扭轉(zhuǎn)匯流段1-1，見圖2和圖3。
[0024]在分流扭轉(zhuǎn)匯流段1-1的分割槽內(nèi)開設(shè)兩個相互垂直的90°扭轉(zhuǎn)曲面，實(shí)現(xiàn)聚合物熔體的扭轉(zhuǎn)，見圖4。螺槽底部分成兩個區(qū)，一個區(qū)沿著分割棱的方向漸漸變小，而槽的深度漸漸變小直至到出口時扭轉(zhuǎn)90度；另一個區(qū)沿著分割棱的方向漸漸變大，而槽的深度漸漸變大直至到出口時扭轉(zhuǎn)90度。圖4所示，在兩個分割棱間，入口的螺槽扭轉(zhuǎn)成右側(cè)的立著的面，左側(cè)立著的面在出口處轉(zhuǎn)成螺槽。
[0025]物料通過分流扭轉(zhuǎn)匯流段1-1進(jìn)口處，被η個分割棱1-1-1分割成η股。物料與兩個相互垂直的90°扭轉(zhuǎn)曲面接觸部分，由進(jìn)口底面1-1-4扭轉(zhuǎn)到出口右側(cè)面1-1-3，由進(jìn)口左側(cè)面1-1-5扭轉(zhuǎn)到出口底面1-1-2，同時在螺桿1-3與機(jī)筒1-2內(nèi)表面的相對運(yùn)動下，帶動整個物料實(shí)現(xiàn)90°扭轉(zhuǎn)，見圖4。
[0026]螺桿1-3旋轉(zhuǎn)塑化時，分流扭轉(zhuǎn)匯流段1-1在螺桿1-3與機(jī)筒1_2的相對運(yùn)動下，聚合物熔體一邊隨螺桿1-3旋轉(zhuǎn)，一邊在分割槽內(nèi)扭轉(zhuǎn)，聚合物熔體不同表面相繼與機(jī)筒1-2充分接觸，與機(jī)筒1-2進(jìn)行強(qiáng)制對流，強(qiáng)化熱量的傳遞，促進(jìn)熔融物料內(nèi)溫度分布均勻；同時，可以通過增加分流扭轉(zhuǎn)匯流段1-1的數(shù)目及排列方式，增加熱量傳遞與混煉塑化這一有利過程，見圖5和圖6。
[0027]以上所述為本發(fā)明的特殊實(shí)例，配合各種圖加以說明。但是本發(fā)明并不局限于以上所述情況和圖，任何基于上述所說的對零件的修改或替換，只要在本發(fā)明的精神領(lǐng)域范圍內(nèi)，均屬于本發(fā)明。
[0028]本發(fā)明聚合物熔體微積分強(qiáng)化傳熱與混煉塑化擠出機(jī)改變了傳統(tǒng)擠出機(jī)塑化部分中物料的流動形式，利用90°扭轉(zhuǎn)曲面，實(shí)現(xiàn)聚合物熔體各表面相繼與機(jī)筒1-2接觸，利于熱量的傳遞，強(qiáng)化傳熱過程；同時熔體流經(jīng)分流扭轉(zhuǎn)匯流段1-1，經(jīng)歷分流、扭轉(zhuǎn)、匯流三步，可對已熔融物料進(jìn)一步細(xì)分，促進(jìn)物料的混煉效果。克服了常規(guī)擠出機(jī)熱傳遞面積小、熱傳遞效果差、混煉性能差的不足。
【權(quán)利要求】
1.聚合物熔體微積分強(qiáng)化傳熱與混煉塑化擠出機(jī)，主要包括加料塑化部分、加熱冷卻部分、控制系統(tǒng)以及傳動系統(tǒng)等，傳動系統(tǒng)帶動加料塑化部分的螺桿旋轉(zhuǎn)塑化，控制系統(tǒng)控制加料塑化部分的加熱冷卻和加料塑化部分的螺桿轉(zhuǎn)速，其特征在于:加料塑化部分的機(jī)筒內(nèi)有螺桿，在加料塑化部分的螺桿上設(shè)置混煉段，所述混煉段沿圓周方向η等分設(shè)置軸向分割棱，相鄰分割棱相互平行，分割棱之間的分割槽內(nèi)表面開設(shè)90°扭轉(zhuǎn)曲面,分割棱高度也可以與螺桿的螺槽深度相同。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚合物熔體微積分強(qiáng)化傳熱與混煉塑化擠出機(jī)，其特征在于:分割棱與螺桿軸向呈一定的角度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚合物熔體微積分強(qiáng)化傳熱與混煉塑化擠出機(jī)，其特征在于:混煉段在螺桿上的排列方式可以是多個分割段緊接著的并列排列，也可以是交錯排列。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚合物熔體微積分強(qiáng)化傳熱與混煉塑化擠出機(jī)，其特征在于:分割棱高度值比螺桿的螺槽深度值小。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚合物熔體微積分強(qiáng)化傳熱與混煉塑化擠出機(jī)，其特征在于:螺桿的旋轉(zhuǎn)方向要與混煉段分割扭轉(zhuǎn)匯流部分分割槽內(nèi)表面由低向高的曲面扭轉(zhuǎn)方向相反。
【文檔編號】B29C47/38GK103753793SQ201410007068
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年1月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月8日
【發(fā)明者】丁玉梅, 鑒冉冉, 焦志偉, 楊衛(wèi)民 申請人:北京化工大學(xué)