聚合材料連續混合方法及帶部分相切、穿插旋轉件的機器的製作方法
2023-10-05 08:53:44 1
專利名稱：聚合材料連續混合方法及帶部分相切、穿插旋轉件的機器的製作方法
技術領域：
本發明涉及連續混合聚合物材料的方法和具有平行的旋轉件的相關的機器，該方法包括利用所述旋轉件的相切轉動的對應軸向部分進行的至少一個預先混合階段，以及利用所述旋轉件的以相互穿插的方式轉動的對應軸向部分進行的至少一個後續混合階段。
在有關聚合物材料混合的技術方面，利用斷續的或連續類型的生產周期進行所述混合操作的可能性是公知的。
從技術觀點來看並考慮到設備結構，連續操作比斷續操作具有許多優點。
從技術上來說，連續操作能在每一時刻監控最重要的操作參數，確保所生產的產品更穩定的質量，因而可減少不合規格次品的數目。
此外，在連續操作的情況下，可以完全地消除空載時間，而空載時間是斷續操作的特徵，特別是空載時間出現在原材料裝料和混合物卸料期間，但也出現在操作期間，包括裝料漏鬥的清洗期間。
除上面所談到的有關監控的優點外，連續操作還能更容易、無重大後果地校正監控的參數，因為這種校正具有直接的效果而與時間變量無關，然而時間變量在斷續周期中卻是極為重要的，在斷續周期中具有應該加以考慮的邏輯和時間程序。
從裝置結構的觀點看，連續操作線具有許多優點，因為裝機功率指標較低，這是由於實際的混合器和輔助設備(控制器、壓縮機、計量表等)等機械具有較小的尺寸，因而較輕的緣故。
但是，橡膠的連續混合技術仍處於發展初期，要取得良好的質量效果會遇到許多困難，這關係到混合物成分的彌散和混合物本身的低卸料溫度，而這是為了避免存在於混合物中的交聯劑的過早作用所必須的，交聯劑的過早作用會導致混合物的過早硫化，而過早硫化的混合物在以後的加工操作如擠壓成形、模壓等中就不能再被使用。
除上面所述問題之外，還有與材料的連續批量供應有關的問題，由於分批地供應材料，在利用重量計量裝置進行計量期間，使大量空氣進入混合室，導致混合物表觀體積的增加，所以妨礙了向著其後設置的混合區的正常餵料。
為了尋找解決上述問題的方法，已經提供了安裝有相切型的一對旋轉件的連續操作的機器，所述旋轉件特別適用於與供應區緊接的區段；但另一方面，在其後設置的機器區段中卻效能有限，在這些區段中需要把填充劑混合到彈性基質裡，同時保持有效地控制全部混合物的溫度。
另外，已經提出裝備有一對相互穿插型的旋轉件的機器，根據所加工混合物的粘度，所供應原材料的物理性能和尺寸總可以選擇一種機器。
現存的機器還包括在圓筒內旋轉的單個的特殊形狀的螺杆，圓筒壁設置有圓形塞或各種形狀的固定部分，但它們的目的是在幾個方向上分配材料流並提供切削作用。
後一種類的機器適用於能改變粘度的各種產品，但只有當材料的粘度低和材料具有完全熱塑性能時才能有效地混合產品。
在材料具有高粘度的情況下，這些單個的螺杆只能對材料產生擴散和均勻的作用，但沒有為良好的混合作用提供必需的高剪切力。
換言之，與聚合物材料連續加工有關的下述技術尚未被人公知，這種技術能夠以單一機器實現完全的混合，它包括下述步驟-減小混合物各種成分的顆粒的平均直徑以及將這種減小平均直徑的摻入彈性基體(擴散混合)；-在混合物內部使顆粒勻速擴散和均勻化(分布混合)；-在所有的混合階段期間，對混合物的溫度保持最佳控制。
所以，所提出的技術問題就是，提供連續混合塑性材料的一種方法和設有一對旋轉件的一種機器，其能夠加工任何類型的混合物，而不管其粘度的大小。
此外，在所述技術問題的範圍內，還要求所述機器設有的旋轉件應該能夠達到
-在供應料鬥之後緊接著設置的第一區段中高的輸送容積；-朝末端的漏孔方向輸送材料的足夠推力，導致材料湧出而沒有脈動流動現象；-利用對材料的可產生擴散混合和分布混合最佳效果的操作，使混合物的所有成分，固體和液體的都獲得最佳混合；-特別是在靠近卸料點為的機器最後區段中，對混合物溫度的有效控制。
這些效果是通過本發明所獲得的，本發明提供了連續混合聚合物材料的方法和具有平行旋轉件的相關的混合機，該方法包括利用所述旋轉件的相切轉動的對應軸向部分進行的至少一個預先混合階段和利用所述旋轉件的以相互穿插方式旋轉的部分進行的至少一個後續混合階段。
從下面本發明實施例的敘述中和參閱所提供的附圖可以得到對本發明的進一步的理解，附圖如下
圖1是根據本發明的連續混合機的側視圖；圖2是根據圖1的頂部敞開的機器的平面圖；圖3是沿圖2的III-III線所示平面的剖面圖；圖4顯示沿圖2的IV-IV線所示平面的剖面圖；圖5a、5b是兩旋轉件的穿插部分的透視圖和相關的平面展開圖；圖6a、6b是與圖5a、5b相對應的一對旋轉件中的另一個的透視圖和平面展開圖；圖7是通過機器端部區段的局部示意剖面圖，該區段具有用於調節材料卸料的裝置的另一實施例；圖8是沿圖7的VIII-VIII線所示平面的部分剖面圖。
如附圖所示，連續混合聚合物材料2的機器1包括一個殼體3，它由安置在地上的基座3a支撐，並設有一個利用環繞相關樞軸(未顯示)轉動打開的蓋4。
所述殼體的內部經成形以便形成一個具有基本上呈傾倒的8字形剖面的，併到機器的整個軸向長度上延伸的混合室5。
在混合室5的末端設置有用於向下卸料的口5d，它的孔可以利用在下文敘述的相關裝置調整。
所述蓋4的上表面設置有至少一個安置相關料鬥6a的孔4a，以便供應聚合物2和為獲得各種特殊類型混合物需要的特殊的化學物理學性能所必需的添加劑。
由同軸電機8操作的一對混合旋轉件安裝在混合室5內，同軸電機安裝在殼體3的一端，所述的每個旋轉件7具有從所述供應區到用於排放混合物2的卸料5d軸向地延伸的外表面部分，並根據在相應的混合室部分上需要的不同的操作工序，形成不同的外表面部分。
更具體來說，相應於緊靠供應聚合物2的料鬥6的混合室部分5a，以螺杆形式形成第一旋轉件部分7a，用來將聚合物推向室5的下一個部分5b，在部分5b內，旋轉件7具有一個帶有外表面的部分7b，這樣兩個旋轉件保持相切，從而保證高的輸送材料能力以及高的混合能力，所以，在所述混合室部分5a內，在外界壓力下獲得各材料成分的有效的預先混合併控制好溫度條件。這樣，為了避免混合物的過早硫化，所述溫度保持在80℃之下。
另一方面，在旋轉件7軸向延伸的最後部分7c上具有使兩旋轉件相互穿插的外表面，所以有助於混合物的擴散混合和均勻化。
在末端操作區中，相應於旋轉件7的較大尺寸，混合室5也具有軸向長度基本上相應於旋轉件7的穿插部分7c的軸向長度的部分5c，但增大了橫截面。
在所述端部5c中，混合室5尺寸的這種增大包含了混合物和室5的金屬表面的接觸面相應增大，在室5的腔內冷卻液流動這樣，在混合物從室5通過卸料5d卸出之前，有利於控制和降低混合物的溫度。
混合物從機器卸出的所述卸料5d設置有調節卸料口的孔的裝置，該裝置基本上由可被驅動的閘閥9組成，以便利用本身已經公知的相關操作裝置進行閘閥的平移，所以這裡不再作詳細說明。
利用混合物卸料孔的上述調整可以獲得混合室不同程度的裝料，因而獲得向混合物自身傳遞的不同能量。
如圖5a、5b和6a、6b所示，在一個優選的實施例中，帶有穿插結構的旋轉件部分5c具有從旋轉件芯部徑向地凸出的凸緣7d，並以相對於旋轉件縱軸線大約成15°傾角以螺旋線形式配置。但是，所述傾角可以根據被混合的聚合物的不同特性在10°和25°之間構成。
在所說明書附圖中，兩旋轉件5是反向旋轉的，並相對於機器的縱軸線具有對稱的形狀。但是在裝配期間，一個旋轉件相對於另一個旋轉件是通過一個適宜的角度偏置的，以避免穿插部分發生接觸和損壞機器。
此外，螺旋線右旋或左旋的形狀顯然是與有關旋轉件的轉動方向相關的，以便保證材料從供應口到卸料口的正確輸送。
圖7和圖8表示調節卸料口5d的裝置的一個變型實施例。
在該實施例中，所述裝置由圓柱形構件109組成，至少在圓柱形構件的適宜的縱向部分上，其內部是空的，在該縱向部分上，在圓柱形構件的側面上形成孔109a。
相對於混合物卸料口5d橫向地安裝所述圓柱體，在圓柱體的一端安裝旋轉操作裝置109c，其本身是公知的，所以在附圖中只用示意圖表示。
通過操作所述圓柱體，使其轉動，以便使圓柱體109的孔109a變成全部/部分和混合室5的卸料口5d對準，從而全部地/部分地開啟卸料口5d，使材料以受控制的方式流出。
如圖7所示，卸料5d的卸料橫截面是截錐形的，而其最寬的部分朝下，以便有利於材料的流出。
在實現構成本發明的零件時可以作出多種變型，而並不超出由權利要求書限定的本發明範圍。
權利要求
1.利用連續混合機連續混合聚合物材料的方法，該機器包括設有至少一個供應聚合物的口(4a，6a)和至少一個混合物的卸料口(5d)的混合室(5)，並且在其內部設置一對相互平行的旋轉件(7)，所述方法包括以下步驟-通過所述供料口將供應的材料和添加劑供應到混合室(5)；-由所述的一對旋轉件(7)接納所供應的材料，以便將其混合併向所述卸料口(5d)輸送；其特徵在於還包括-利用所述旋轉件(7)的相切地轉動的軸向部分(7b)進行的至少一個預先混合階段；-利用所述旋轉件以相互穿插的方式轉動的軸向部分(7c)進行的至少一個後續混合階段。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於以低於80℃的溫度進行所述的預先混合階段。
3.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於最好以低於50℃的溫度進行所述的預先混合階段。
4.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於在大氣壓力下進行所述的預先混合階段。
5.連續混合聚合物的機器，包括設有至少一個供應聚合物的口(4a，6a)和至少一個混合物(2)的卸料口(5d)的混合室(5)，並且在混合室內部設置一對相互平行的旋轉件(7)，其特徵在於所述旋轉件(7)在其軸向長度上具有至少一個部分(7b)，該部分形成的外表面使旋轉件保持相切；以及至少一個部分(7c)，該部分在材料的輸送方向上在前述部分之後設置，所形成的外表面使所述旋轉件保持相互穿插。
6.根據權利要求5所述的機器，其特徵在於所述旋轉件(7)在其相互穿插的部分(7c)上具有的橫截面大於其相切部分(7b)的橫截面。
7.根據權利要求5所述的機器，其特徵在於所述相互穿插的旋轉件部分具有以相對於縱軸線在10和25度之間的傾斜角呈螺旋形圍繞的凸緣(7d)。
8.根據權利要求5和7所述的機器，其特徵在於所述傾斜角最好在12和18度之間。
9.根據權利要求5所述的機器，其特徵在於所述混合室(5)具有一個部分(5c)，其軸向長度基本相應於部分(7c)的軸向長度，在部分(5c)中，旋轉件相互穿插，並具有較大的橫截面。
10.根據權利要求5所述的機器，其特徵在於所述旋轉件具有形狀象螺杆那樣的起始部分(7a)。
11.根據權利要求5所述的機器，其特徵在於所述混合物(2)的卸料口(5d)具有能利用有關的調節裝置(9，109)調節的孔。
12.根據權利要求5和11所述的機器，其特徵在於所述調節混合物(2)卸料孔的裝置基本由能被驅動的閘閥(9)組成，以便進行閘閥自身插入/抽出卸料口的平移。
13.根據權利要求5和11所述的機器，其特徵在於所述調節混合物(2)卸料的孔的裝置基本由至少部分中空並相對於所述卸料口橫向地設置的圓柱形構件(109)組成，在圓柱形構件(109)的側面具有一個設計好的孔(109a)，利用由相關的操作裝置(109c)進行所述圓柱形構件的轉動使孔與所述卸料口相對準。
14.根據權利要求5所述的機器，其特徵在於所述卸料口具有垂向的基本呈截錐形的截面，其較大的基面設置在較小基面之下。
全文摘要
利用連續混合機連續混合聚合物的方法,該機器包括具有至少一個進料孔(4a,6a)和一個卸料口(5d)的混合室(5),混合室(5)內有一對平行的旋轉件(7),所述方法包括下述步驟,由所述進料口將物料和添加劑送到混合室(5),由所述一對旋轉件(7)混合供應的物料並朝出口(5d)輸送物料;並包括下述步驟:利用所述旋轉件(7)的相切地旋轉的軸向部分(7b)進行的至少一個預先混合階段和利用所述旋轉件的相互穿插地旋轉的軸向部分(7c)進行的至少一個後續混合階段。
文檔編號B29B7/46GK1169906SQ9711156
公開日1998年1月14日 申請日期1997年5月16日 優先權日1996年5月17日
發明者維克多·喬治亥特 申請人:波米尼公司