單螺杆擠出機的螺杆的製作方法
2023-05-19 05:06:11 1
專利名稱：單螺杆擠出機的螺杆的製作方法
技術領域：
本發明涉及擠出機的零部件，具體涉及一種單螺杆擠出機的螺杆。
背景技術：
目前，採用擠出機擠出加工塑料製品(如聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)製品)的過程中，所用設備通常為:採用不帶排氣功能的單螺杆擠出機，並配套使用結晶乾燥設備，塑料原料經結晶乾燥設備作結晶乾燥處理後，送入單螺杆擠出機進行擠出加工；或者採用帶排氣結構的雙螺杆擠出機或多螺杆擠出機，塑料原料可直接送入該雙螺杆擠出機或多螺杆擠出機進行擠出加工。採用不帶排氣功能的單螺杆擠出機進行擠出加工時，經常會出現以下幾個問題:
1、熔體混合不夠均勻，以致製得的塑料製品(如PET製品)晶點和氣泡較多；2、為了實現較好的塑化效果，要求螺杆具有較大的壓縮比，這會導致塑料物料溫度升高較大，以致擠出的塑料物料粘度低，製得的塑料製品顏色偏黃；3、擠出加工過程中能耗高。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種單螺杆擠出機的螺杆，採用這種螺杆的單螺杆擠出機擠出的塑料物料粘度較高，並且製得的塑料製品晶點和氣泡少。採用的技術方案如下:
一種單螺杆擠出機的螺杆，自前至後依次包括進料段、壓縮分離段和計量段，進料段上設有主螺紋，壓縮分離段上設有主螺紋和副螺紋，計量段上設有主螺紋，其特徵是:所述壓縮分離段與計量段之間設有混合段，混合段上設有主螺紋和副螺紋，混合段自前至後依次包括多個混合小段，其中第奇數個混合小段上主螺紋的底逕自前至後逐漸減小、副螺紋的底逕自前至後逐漸增大，第偶數個混合小段上主螺紋的底逕自前至後逐漸增大、副螺紋的底逕自前至後逐漸減小。上述螺杆自前至後依次為進料段、壓縮分離段、混合段和計量段。在進料段，物料進入螺杆並熔化，形成熔體後輸送給壓縮分離段；壓縮分離段具有熔體螺槽和固體螺槽，能夠將物料中的熔體與未熔融的固體分開，提高熔融效率，初步對物料進行塑化；混合段上主副螺紋底徑交替發生變化(呈波紋狀)，實現物料的壓縮、放鬆的交替發生，最終使物料完全塑化並混合均勻；計量段使來自混合段的物料熔融均化並定量輸送至擠出機模頭。優選所述螺杆的長徑比為(30 — 37):1。上述混合段具有兩個熔體螺槽，其中主螺紋與副螺紋之間形成第一熔體螺槽，副螺紋與主螺紋之間形成第二熔體螺槽。通常，上述混合段中，後一混合小段前端主螺紋的底徑等於前一混合小段後端主螺紋的底徑，後一混合小段前端副螺紋的底徑等於前一混合小段後端副螺紋的底徑，使第一熔體螺槽和第二熔體螺槽在相鄰兩混合小段的鄰接處平穩過渡。優選上述混合段上，第奇數個混合小段上主螺紋的外逕自前至後逐漸減小、副螺紋的外逕自前至後逐漸增大，第偶數個混合小段上主螺紋的外逕自前至後逐漸增大、副螺紋的外逕自前至後逐漸減小。在主螺紋底徑較大的位置，第一熔體螺槽中的物料能夠越過副螺紋頂部並溢流到第二熔體螺槽中；在副螺紋底徑較大的位置，第二熔體螺槽中的物料能夠越過主螺紋頂部並溢流到第一熔體螺槽中，這樣，在物料(熔融物料)沿混合段自前至後輸送的過程中，第一熔體螺槽與第二熔體螺槽相互之間能夠進行物料交流，使物料混合更加均勻。優選上述混合段自前至後依次包括3 - 6個混合小段。一種具體方案中，上述混合段自前至後依次包括第一混合小段、第二混合小段、第三混合小段和第四混合小段，第一混合小段上主螺紋的底徑和外徑均自前至後逐漸減小，第二混合小段上主螺紋的底徑和外徑均自前至後逐漸增大，第三混合小段上主螺紋的底徑和外徑均自前至後逐漸減小，第四混合小段上主螺紋的底徑和外徑均自前至後逐漸增大，第一混合小段上副螺紋的底徑和外徑均自前至後逐漸增大，第二混合小段上副螺紋的底徑和外徑均自前至後逐漸減小，第三混合小段上副螺紋的底徑和外徑均自前至後逐漸增大，第四混合小段上副螺紋的底徑和外徑均自前至後逐漸減小。優選上述壓縮分離段上主螺紋的底逕自前至後逐漸增大(通常壓縮分離段前端主螺紋的底徑等於進料段上主螺紋的底徑)；壓縮分離段包括壓縮分離段前段和壓縮分離段後段，壓縮分離段前段上副螺紋的底逕自前至後逐漸增大(通常壓縮分離段前段前端副螺紋的底徑等於進料段上主螺紋的底徑)，壓縮分離段後段上副螺紋的底逕自前至後逐漸減小(通常壓縮分離段後段前端副螺紋的底徑等於壓縮分離段前段後端的副螺紋的底徑)，所述壓縮分離段前段的長度佔壓縮分離段總長度的3 — 7% (更優選4 一 6%)。這樣，在壓縮分離段上，主螺紋的底逕自前至後逐漸增大，而副螺紋的底徑總體上自前至後逐漸減小，也就是說，沿著物料輸送方向，固體螺槽的深度逐漸減小，而熔體螺槽的深度總體上逐漸增大。通常壓縮分離段上主螺紋的外徑保持一致、副螺紋的外徑也保持一致。優選壓縮分離段上副螺紋的外徑小於主螺紋的外徑，隨著物料的輸送，固體螺槽中的固體物料逐漸熔融變成熔體，並進入到熔體螺槽中。通常上述進料段上各部分的主螺紋的螺稜寬度和底徑是一致的，計量段上各部分的主螺紋的螺稜寬度和底徑也是一致的；計量段的底徑大於進料段的底徑，計量段的底徑和進料段的底徑根據擠出所需壓縮比確定。具體設計中，由於壓縮分離段和混合段上增設有副螺紋，因此壓縮分離段及混合段上主螺紋的螺距通常比進料段及計量段上主螺紋的螺距大；壓縮分離段上主螺紋的螺距通常與混合段上主螺紋的螺距一致；上述進料段包括進料段前段和進料段後段，其中進料段前段上各部分的主螺紋的螺距是一致的，進料段後段上主螺紋的螺距自前至後逐漸增大，進料段後段後端的主螺紋螺距與壓縮分離段的主螺紋螺距一致；上述計量段包括計量段前段和計量段後段，其中計量段前段上主螺紋的螺距自前至後逐漸減小，計量段後段上各部分的主螺紋的螺距是一致的，計量段前段前端的主螺紋螺距與混合段的主螺紋螺距一致。本發明通過在壓縮分離段後面增設混合段，混合段上主副螺紋底徑交替發生變化，實現物料的壓縮、放鬆的交替發生，最終使物料完全塑化並混合均勻，因此，採用這種螺杆的單螺杆擠出機擠出的塑料(如PET)物料粘度較高(通過粘度測量儀的測試，加工前後物料的粘度下降小於6%)，並且製得的塑料製品晶點和氣泡少，符合行業標準。
圖1是本發明優選實施例的結構示意 圖2是圖1所示螺杆上主螺紋的底徑及外徑的變化示意 圖3是壓縮分離段及混合段上副螺紋的底徑及外徑的變化示意圖。
具體實施例方式如圖1 一圖3所示，這種單螺杆擠出機的螺杆自前至後依次包括進料段1、壓縮分離段2、混合段3和計量段4，進料段I上設有主螺紋5，壓縮分離段2上設有主螺紋5和副螺紋6，混合段3上設有主螺紋5和副螺紋6，計量段4上設有主螺紋5。本實施例中，進料段I包括進料段I前段和進料段I後段，其中進料段I前段上各部分的主螺紋5的螺距是一致的，進料段I後段上主螺紋5的螺距自前至後逐漸增大，進料段I後段後端的主螺紋5螺距與壓縮分離段2的主螺紋5螺距一致；壓縮分離段2上各部分的主螺紋5的螺距是一致的，壓縮分離段2上各部分的副螺紋6的螺距也是一致的；混合段3上各部分的主螺紋5的螺距是一致的，混合段3上各部分的副螺紋6的螺距也是一致的；壓縮分離段2上主螺紋5的螺距與混合段3上主螺紋5的螺距一致；計量段4包括計量段4前段和計量段4後段，其中計量段4前段上主螺紋5的螺距自前至後逐漸減小，計量段4前段前端的主螺紋5螺距與混合段4的主螺紋5螺距一致，計量段4後段上各部分的主螺紋5的螺距是一致的。進料段I上各部分的主螺紋5的螺稜寬度和底徑是一致的，計量段4上各部分的主螺紋5的螺稜寬度和底徑也是一致的；計量段4的底徑大於進料段I的底徑，計量段4的底徑和進料段I的底徑根據擠出所需壓縮比確定。壓縮分離段2上主螺紋5的底逕自前至後逐漸增大(壓縮分離段2前端主螺紋5的底徑等於進料段I上主螺紋5的底徑)；壓縮分離段2包括壓縮分離段前段21和壓縮分離段後段22，壓縮分離段前段21上副螺紋6的底逕自前至後逐漸增大(壓縮分離段前段21前端副螺紋6的底徑等於進料段I上主螺紋5的底徑)，壓縮分離段後段22上副螺紋6的底逕自前至後逐漸減小(壓縮分離段後段22前端副螺紋6的底徑等於壓縮分離段前段21後端副螺紋6的底徑)，本實施例中壓縮分離段前段21的長度約佔壓縮分離段2總長度的
5.6%。在壓縮分離段2上，主螺紋5與副螺紋6之間形成熔體螺槽7，副螺紋6與主螺紋5之間形成固體螺槽8 ;沿著物料輸送方向，固體螺槽8的深度逐漸減小，而熔體螺槽7的深度總體上逐漸增大。壓縮分離段2上主螺紋5的外徑保持一致，壓縮分離段2上副螺紋6的外徑也保持一致，壓縮分離段2上副螺紋6的外徑小於主螺紋5的外徑。混合段3自前至後依次包括多個(如3 — 6個)混合小段，其中第奇數個混合小段上主螺紋5的底逕自前至後逐漸減小、副螺紋6的底逕自前至後逐漸增大，第偶數個混合小段上主螺紋5的底逕自前至後逐漸增大、副螺紋6的底逕自前至後逐漸減小；第奇數個混合小段上主螺紋5的外逕自前至後逐漸減小、副螺紋6的外逕自前至後逐漸增大，第偶數個混合小段上主螺紋5的外逕自前至後逐漸增大、副螺紋6的外逕自前至後逐漸減小。混合段3具有兩個熔體螺槽，其中主螺紋5與副螺紋6之間形成第一熔體螺槽9，副螺紋6與主螺紋5之間形成第二熔體螺槽10 ;後一混合小段前端主螺紋5的底徑等於前一混合小段後端主螺紋5的底徑，後一混合小段前端副螺紋6的底徑等於前一混合小段後端副螺紋6的底徑，使第一熔體螺槽9和第二熔體螺槽10在相鄰兩混合小段的鄰接處均平穩過渡。本實施例中，混合段3自前至後依次包括第一混合小段31、第二混合小段32、第三混合小段33和第四混合小段34，第一混合小段31上主螺紋5的底徑和外徑均自前至後逐漸減小，第二混合小段32上主螺紋5的底徑和外徑均自前至後逐漸增大，第三混合小段33上主螺紋5的底徑和外徑均自前至後逐漸減小，第四混合小段34上主螺紋5的底徑和外徑均自前至後逐漸增大，第一混合小段31上副螺紋6的底徑和外徑均自前至後逐漸增大，第二混合小段32上副螺紋6的底徑和外徑均自前至後逐漸減小，第三混合小段33上副螺紋6的底徑和外徑均自前至後逐漸增大，第四混合小段34上副螺紋6的底徑和外徑均自前至後逐漸減小。以下採用一組具體設計參數對本螺杆作進一步說明(參考圖2和圖3，圖2中曲線
11、13分別示出螺杆上主螺紋5的底徑及外徑的變化規律，圖3中曲線12、14分別示出壓縮分離段2及混合段3上副螺紋6的底徑及外徑的變化規律):螺杆的長徑比為34.2:1。進料段I的長度為9Ds (Ds表示螺杆外徑，即進料段I上主螺紋5的外徑)、主螺紋5的螺稜寬度為0.1Ds、主螺紋5的底徑為0.65Ds ;進料段I前段的長度為7Ds，進料段I後段的長度為2Ds，進料段I前段上主螺紋5的螺距為IDs，進料段I後段前端的主螺紋5的螺距為IDs，進料段I後段後端的主螺紋5螺距為1.2Ds。壓縮分離段2的長度為10.7Ds，壓縮分離段前段21的長度為0.6Ds,壓縮分離段後段22的長度為10.1Ds ;壓縮分離段2上主螺紋5和副螺紋6的螺距均為1.2Ds，壓縮分離段2上副螺紋6起始端與主螺紋5的距離為
0.32Ds，壓縮分離段上2主螺紋5的底徑由0.65Ds逐漸增大到0.94Ds，壓縮分離段前段21上副螺紋6的底徑由0.65Ds逐漸增大到0.88Ds，壓縮分離段後段22上副螺紋6的底徑由
0.88Ds逐漸減小到0.7Ds。混合段3的長度為llDs，第一混合小段31、第二混合小段32、第三混合小段33和第四混合小段34的長度分別為3.7Ds、2.4Ds、2.4Ds、2.5Ds ;第一混合小段31上主螺紋5的底徑由0.94Ds逐漸減小到0.79Ds (第一混合小段31上主螺紋5起始端的底徑與壓縮分離段2上主螺紋5末端的底徑一致)，第二混合小段32上主螺紋5的底徑由0.79Ds逐漸增大到0.91Ds，第三混合小段33上主螺紋5的底徑由0.91Ds逐漸減小到0.8Ds，第四混合小段34上主螺紋5的底徑由0.SDs逐漸增大到0.9Ds (第四混合小段34上主螺紋5末端的底徑與計量段4上主螺紋5的底徑一致)；第一混合小段31上副螺紋6的底徑由0.7Ds逐漸增大到0.92Ds (第一混合小段31上副螺紋6起始端的底徑與壓縮分離段2上副螺紋6末端的底徑一致)，第二混合小段32上副螺紋6的底徑由0.92Ds逐漸減小到0.79Ds，第三混合小段33上副螺紋6的底徑由0.79Ds逐漸增大到0.93Ds，第四混合小段34上副螺紋6的底徑由0.93Ds逐漸減小到0.9Ds(第四混合小段34上副螺紋6末端的底徑與計量段4上主螺紋5的底徑一致);混合段3上主螺紋5和副螺紋6的螺距均為
1.2Ds。計量段4的長度為3. s、主螺紋5的螺稜寬度為0.1Ds、主螺紋5的底徑為0.9Ds,計量段4前段的長度為2 Ds,計量段4後段的長度為1.5 Ds,計量段4前段前端的主螺紋5的螺距為1.2 Ds,計量段4前段後端的主螺紋5的螺距為IDs，計量段4後段上主螺紋5的螺距為IDs。下面簡述一下具有本螺杆的單螺杆擠出機的工作原理:
在進料段I，物料進入螺杆並熔化，輸送給壓縮分離段2。壓縮分離段2具有熔體螺槽7和固體螺槽8，隨著物料的輸送，固體螺槽8中的固體物料逐漸熔融變成熔體，並進入到熔體螺槽7中。壓縮分離段2能夠將物料中的熔體與未熔融的固體分開，提高熔融效率，初步對物料進行塑化。混合段3上主副螺紋底徑交替發生變化(呈波紋狀)，實現物料的壓縮、放鬆的交替發生，最終使來自壓縮分離段2的物料完全塑化並混合均勻。混合段3上，在主螺紋5底徑較大的位置，第一熔體螺槽9中的物料能夠越過副螺紋6頂部並溢流到第二熔體螺槽10中；在副螺紋6底徑較大的位置，第二熔體螺槽10中的物料能夠越過主螺紋5頂部並溢流到第一熔體螺槽9中，這樣，在物料(熔融物料)沿混合段3自前至後輸送的過程中，第一熔體螺槽9與第二熔體螺槽10相互之間能夠進行物料交流，使物料混合更加均勻。計量段4使來自混合段3的物料熔融均化並定量輸送至擠出機模頭。
權利要求
1.一種單螺杆擠出機的螺杆，自前至後依次包括進料段、壓縮分離段和計量段，進料段上設有主螺紋，壓縮分離段上設有主螺紋和副螺紋，計量段上設有主螺紋，其特徵是:所述壓縮分離段與計量段之間設有混合段，混合段上設有主螺紋和副螺紋，混合段自前至後依次包括多個混合小段，其中第奇數個混合小段上主螺紋的底逕自前至後逐漸減小、副螺紋的底逕自前至後逐漸增大，第偶數個混合小段上主螺紋的底逕自前至後逐漸增大、副螺紋的底逕自前至後逐漸減小。
2.根據權利要求1所述的單螺杆擠出機的螺杆，其特徵是:所述混合段上，第奇數個混合小段上主螺紋的外逕自前至後逐漸減小、副螺紋的外逕自前至後逐漸增大，第偶數個混合小段上主螺紋的外逕自前至後逐漸增大、副螺紋的外逕自前至後逐漸減小。
3.根據權利要求1或2所述的單螺杆擠出機的螺杆，其特徵是:所述混合段自前至後依次包括3 - 6個混合小段。
4.根據權利要求2所述的單螺杆擠出機的螺杆，其特徵是:所述混合段自前至後依次包括第一混合小段、第二混合小段、第三混合小段和第四混合小段，第一混合小段上主螺紋的底徑和外徑均自前至後逐漸減小，第二混合小段上主螺紋的底徑和外徑均自前至後逐漸增大，第三混合小段上主螺紋的底徑和外徑均自前至後逐漸減小，第四混合小段上主螺紋的底徑和外徑均自前至後逐漸增大，第一混合小段上副螺紋的底徑和外徑均自前至後逐漸增大，第二混合小段上副螺紋的底徑和外徑均自前至後逐漸減小，第三混合小段上副螺紋的底徑和外徑均自前至後逐漸增大，第四混合小段上副螺紋的底徑和外徑均自前至後逐漸減小。
5.根據權利要求1、2或4所述的單螺杆擠出機的螺杆，其特徵是:所述壓縮分離段上主螺紋的底逕自前至後逐漸增大；壓縮分離段包括壓縮分離段前段和壓縮分離段後段，壓縮分離段前段上副螺紋的底逕自前至後逐漸增大，壓縮分離段後段上副螺紋的底逕自前至後逐漸減小，所述壓縮分離段前段的長度佔壓縮分離段總長度的3 — 7%。
6.根據權利要求5所述的單螺杆擠出機的螺杆，其特徵是:所述壓縮分離段上主螺紋的外徑保持一致、副螺紋的外徑也保持一致，壓縮分離段上副螺紋的外徑小於主螺紋的外徑。
全文摘要
一種單螺杆擠出機的螺杆，自前至後依次包括進料段、壓縮分離段和計量段，進料段上設有主螺紋，壓縮分離段上設有主螺紋和副螺紋，計量段上設有主螺紋，其特徵是所述壓縮分離段與計量段之間設有混合段，混合段上設有主螺紋和副螺紋，混合段自前至後依次包括多個混合小段，其中第奇數個混合小段上主螺紋的底逕自前至後逐漸減小、副螺紋的底逕自前至後逐漸增大，第偶數個混合小段上主螺紋的底逕自前至後逐漸增大、副螺紋的底逕自前至後逐漸減小。本發明混合段上主副螺紋底徑交替發生變化，實現物料的壓縮、放鬆的交替發生，使物料完全塑化並混合均勻，採用這種螺杆的單螺杆擠出機擠出的塑料物料粘度較高，並且製得的塑料製品晶點和氣泡少。
文檔編號B29C47/62GK103101180SQ201310075068
公開日2013年5月15日 申請日期2013年3月9日 優先權日2013年3月9日
發明者羅慶青, 葉鎮波, 陳詩煌, 李意明 申請人:廣東達誠機械有限公司