球窩型動態混合器的製作方法

2023-06-13 18:07:06 3

專利名稱：球窩型動態混合器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種具有球窩型結構的熔融混合螺杆擠出設備，具體地說是高分子聚合物與高分子聚合物或高分子聚合物與固體物質的熔融混合設備。它廣泛地應用在合成纖維紡絲或塑料加工中。
在高分子聚合物加工過程中，廣泛應用擠出設備。在塑料、紡絲工業中特別是熔法紡絲工業，對高聚物的熔融、混合的要求是非常嚴格的，聚合物與聚合物(如複合紡絲)或聚合物與某些固體物質(如填加穩定劑、降溫母粒、抗靜電劑、色母粒等等)，如熔融混合不好，輕則影響產品的各種性能(如色差、工藝失控)，重則生產不正常、廢品率高或斷絲停產，所以世界各國對擠出設備的研究，不斷有新技術、新產品問世。對於主料與輔料的擠出混合方法，歷來有「母粒混合法」和「熔體注射法」。「母粒混合法」是將母粒(一般是固體)定量地加入到主料切片中，加入的方法有人工混合、轉鼓混合和固體餵料器混合等，對於要求熔融混合更嚴格的生產工藝，則不如「熔體注射法」，熔體注射法是將輔料以熔體狀態，用紡絲計量泵定量地注入到主料中，兩種熔體經過高效混合器混勻後，送至紡絲組件去紡絲。它的優點是可以實現較寬配比範圍的不同主、輔料或各種添加劑的共混，而且配比準確、連續、均勻。此項技術的關鍵在於高效混合器、主輔料會合處的結構。在我們獲得的，1992年5月18日「巴馬格公司最新的丙綸紡絲設備」樣本中，介紹了一種帶「月牙槽」結構的高效動態混合器，它的示意圖如


圖1。它是在擠出機主螺杆(1)的頭部混合區(2)處，(即出料部位)，裝配有月牙槽(5)型結構的混合頭(4)，它的流體在月牙槽中流動的示意圖見圖2。月牙槽靜止環(3)的結構見圖3。可以由
圖1簡明地看出，在螺杆工作時，被混合的物料一面向頭部運動，一方面受到螺杆、機筒相對運動的作用而發生混合，由於有月牙槽結構，物料在圓周表面，受到強制剪切，在三維平面上產生混合作用，無疑比現有多種類型螺杆的混合性能要優越。但從圖3看出，混合器機筒內疊裝的靜止環(3)，加工尺寸精度要求比較嚴格，否則組裝後各靜止環牙槽錯位或結合面不密合，都將成為死角影響混合效果。另外月牙槽的橫斷面為窄矩形，物料在月牙槽內的流動以軸向流動為主，軸向旋渦較弱(見圖2)，而沿圓周方向上基本上無流動，或者說沿圓周向的旋渦作用很弱。由
圖1還發現該主螺杆到混合區之間還有一個緩衝區(6)，為溝槽型。輔料在進料口(7)處，受月牙槽的凸凹變換作用，進料不夠穩定。
本實用新型的目的在於避免上述現有技術的缺欠而提供一種混合效果好、加工製造方便，在機筒和螺杆上分別設計有球窩型結構，而且還設計有良好混合性能緩和區的球窩型動態混合器。
本實用新型可以通過以下措施來實現，在擠出機主螺杆(1)的機頭上(或另裝配一個)設計帶有半球窩或小於半球窩結構(8)的混合頭(4)，相應的機筒部分(9)也設計成該結構，且製成半剖式，整體結構見圖4。在球窩混合頭(4)與主螺杆(1)之間，設計帶有犁釘結構螺杆的一熔體緩衝區(6)。高分子聚合物經過主螺杆被熔融為高粘稠狀的熔體。輔料(如添加劑、抗靜電劑、色母粒等等)，經另一螺杆擠出機和紡絲計量泵，再經輔料進料口(7)送至熔體緩衝區(6)，在此區域與主料以一定配比相混合。混合後的主、輔料進入混合區(2)。由於球窩結構，在動與不動的球窩結構相對運動時，當物料由一個球窩流出的瞬間，在球窩間受到強烈的剪切作用，同時也不斷地被相互運動的另一些球窩剝離，使一個球窩內的物料被配位到多個球窩中。由於球窩的結構使得物料在球窩內的流動，各方向都很順暢，無死角，特別是沿周向容易形成旋渦作用，它的熔體流動示意圖見圖5，這對混合是有積極作用的。混合器中帶有靜止球窩(8)結構的機筒部分(9)為剖開式結構，使得結構簡單化容易製造了，見圖6。它保證了主、輔料的配比準確，壓力穩定，混合均勻，可使物料產生較好的三維混合效果。
本實用新型還可以通過以下措施來詳述之。其主螺杆(1)可採用現行的任何一種類型的螺杆。球窩混合頭(4)可以在加工主螺杆(1)時，在螺桿頭部加工成球窩，也可以採用單獨製作球窩混合頭，並且以螺旋方式安裝在主螺杆(1)上，球窩可為半球型或小於半球的球缺形狀，具有球窩結構部分的長度一般為2D～5D，D為主螺杆直徑。球窩的數目多少，球窩尺寸的大小，依據所加工物料、產量及主螺杆的規格尺寸來確定。一般的講，球窩數目多，球窩尺寸小，混合效果增強，但是通過混合區的流體阻力大，功耗增加，輸出量減小。混合頭直徑一般等於主螺杆直徑。沿圓周排列的球窩數為3～20個。球窩表面加工要求光滑，兩個半剖機筒結合面要嚴密，使用材料與一般的擠出機螺杆、機筒相同。
本實用新型的主、輔料會合部分的結構為一熔體緩衝區(6)，為加速主、輔料的儘快混合，緩衝區段混合頭的結構，可以加工成帶有犁釘的結構(10)或帶有螺旋的結構，輔料在緩衝區的入口處(7)進入，在入口處圓周上不設犁釘或螺旋，不應阻礙輔料的正常注入。緩衝區處螺杆長度一般在1D左右。
本實用新型的圖例說明如下
圖1為德國「巴馬格」丙綸紡絲設備總體結構示意圖，1－主螺杆，2－混合區，3－機筒上月牙槽靜止環，4－混合頭，5－月牙槽結構，6－緩衝區，7－輔料入口；圖2為「巴馬格」丙綸紡絲設備月牙槽內熔體流動圖，圖3為「巴馬格」丙綸紡絲設備月牙槽靜止環結構示意圖，圖4為本實用新型總體結構圖，8－球窩結構，9－剖開式帶靜止球窩結構的機筒，10－犁釘(也可製成螺旋)結構，圖5為本實用新型球窩內熔體流動圖示。圖6為剖開式帶球窩結構的機筒的構造圖示。
本實用新型相比現有技術具有如下優點我們曾對不同品種聚丙烯、聚酯、添加劑……不同轉速，不同有色絲，差別化纖維等進行過試驗，從數據、照片的對比證實了本實用新型的優越性。在球窩動態混合器中，主、輔料會合後流經混合區段時，由於具有球窩結構，產生了三維流動，並受到剪切、剝離、配位、捏合等綜合作用。其緩衝區的結構加強了混合效果。主、輔料配比準確，可實現較寬範圍的不同主、輔料的共混。由於高效動態混合，使得結構緊湊。球窩結構加工容易，光滑無死角，流體流動阻力小。
下面介紹一種我們試驗過的一個實施例，主螺杆直徑採用φ80mm，混合頭與主螺杆為一體加工，直徑相同。球窩型動態混合器帶球窩部分長度為3D，沿周向排列球窩8個，緩衝區長度為1D，並帶有犁釘結構。
權利要求1.一種球窩型動態混合器，由主螺杆(1)、緩衝區(6)、混合區(2)、機筒等構成，其特徵在於混合區中混合頭(4)和相應的機筒處，具有半球或小於半球型球窩結構(8)，帶有靜止球窩的機筒部分(9)採用剖開式，緩衝區螺杆具有犁釘(10)或螺旋結構，輔料進口開在緩衝區的入口處(7)，在該處的螺杆不設犁釘或螺旋結構。
2.如權利要求1所述之球窩型動態混合器，其特徵在於混合頭(4)直徑一般與主螺杆(1)直徑相同，球窩部分長度為主螺杆直徑D的2D～5D長，沿其圓周排列3～20個球窩。
3.如權利要求1所述之球窩型動態混合器，其特徵在於緩衝區(6)的螺杆長度為1D左右。
4.如權利要求1所述之球窩型動態混合器，其特徵在於主螺杆與混合頭採用相同直徑φ80mm，具有球窩結構部分長度為30，沿周向排列球窩8個，緩衝區(6)螺杆長度為1D，上面設計有犁釘結構。
專利摘要球窩型動態混合器，是廣泛用於合成纖維或塑料工業的熔融混合螺杆擠出設備。本實用新型由於採用了球窩式結構、剖開式機筒和特殊設計的緩衝區結構，使高分子聚合物與其它種聚合物、固體添加物，在熔融混合時，保證了配比的準確、連續、混合均勻、效率高。此混合器加工方便、簡易、檢修方便，特別適合於在主料與輔料混合要求嚴格的工業中應用。
文檔編號B29C47/60GK2138556SQ92242299
公開日1993年7月21日 申請日期1992年12月2日 優先權日1992年12月2日
發明者趙式英, 郭英, 高輝 申請人:北京服裝學院