雙螺杆排氣擠出機的製作方法
2023-07-03 17:17:56 2
專利名稱：雙螺杆排氣擠出機的製作方法
技術領域：
本發明涉及樹脂材料加工領域，尤其涉及一種雙螺杆排氣擠出機。
背景技術：
雙螺杆擠出機是樹脂成型加工最主要的設備之一，它通過外部動力傳遞和外部加熱元件的傳熱進行樹脂的固體輸送、壓實、熔融、剪切混煉擠出成型。請參閱圖1所述雙螺杆排氣擠出機包括，雙螺杆擠出機本體100、餵料裝置200及側餵料裝置600，所述餵料裝置200及側餵料裝置600均安裝於雙螺杆擠出機本體100上；所述雙螺杆擠出機本體100包括料筒120、安裝於料筒120內的同向嚙合雙螺杆(未圖示)，所述螺杆長徑比範圍一般為30-44。樹脂改性是指通過物理方法、機械加工或化學反應等方法加工改性之後，提高樹脂阻燃性、強度、抗衝擊性、韌性等方面性能。改性方法根據是否發生化學反應分類，可以分為物理改性和化學改性；根據整體或局部改性,可以分為整體改性和表面改性。雙螺杆擠出機是樹脂改性時常用的生產設備，進行化學改性如接枝改性時，其可以作為很好的反應容器，提供反應所需的溫度剪切等反應條件，進行物理改性如填充共混改性時，填充材料通過螺杆的剪切作用充分與樹脂進行分散和混合。然而，當填充材料本身需要先改性再與樹脂混合或者樹脂需要連續進行兩種不同類型改性時，由於設備本身不具備對第一次改性完成所得產物進行必要後處理(如乾燥等)的功能元件，且現有螺杆結構也不足保證連續改性的完成，從而導致兩次改性不得不分開進行。這就導致能耗的增加，且由於兩次操作中間必然有停留時間，會導致某些改性方法改性的產品因為停留時間過長 而影響改性效果，例如，增塑改性的澱粉在停留過一段時間後會由於增塑劑遷移和鏈間自發進行的結構有序重構而導致的力學性能和二次加工性能下降。因此有必要提供一種雙螺杆擠出機，可以實現連續改性操作，且能夠對第一次改性操作進行必要的後處理，從而降低能耗，提高產品質量。
發明內容
本發明的目的在於提供一種雙螺杆排氣擠出機，可實現連續操作完成塑化、改性、脫水、共混過程，且能穩定地控制改性產物含水量在IOOppm以內，抑制後續加工時水分對最終共混產物性能的影響，保證產品質量，降低能耗。為實現上述目的，本發明提供一種雙螺杆排氣擠出機，包括雙螺杆擠出機本體、餵料裝置、交替冷凝式高真空防回灌裝置及側餵料裝置，所述餵料裝置、交替冷凝式高真空防回灌裝置及側餵料裝置均安裝於雙螺杆擠出機本體上；所述雙螺杆擠出機本體包括料筒、安裝於料筒內的螺杆、及位於雙螺杆擠出機本體中部的排氣口，所述螺杆為同向嚙合雙螺杆，所述交替冷凝式高真空防回灌裝置與排氣口相連接。所述螺杆包括前部分、後部分及連接兩者的排氣部分，所述排氣口對應排氣部分設置。
所述前部分依次包括加料段、第一壓縮段和均化段，所述加料段、第一壓縮段和均化段順序連接設置，所述餵料裝置對應加料段設置。所述後部分依次包括餵料段、第二壓縮段、第三壓縮段和計量段；所述餵料段、第二壓縮段、第三壓縮段和計量段順序連接設置；所述側餵料裝置對應餵料段設置。 所述螺杆長徑比為52:1。所述交替冷凝式高真空防回灌裝置包括真空泵、與真空泵連通的第一真空罐、與第一真空罐連通的第二真空罐及與第二真空罐連接的內嚙合轉子泵。所述交替冷凝式高真空防回灌裝置還包括:與排氣口連接的剛性連接管、設置於剛性連接管與排氣口之間的防回流裝置、設置於剛性連接管外圍的夾套式冷凝器、及三通管，所述三通管分別與第一真空罐和剛性連接管相連接。所述防回流裝置包括密封圈、柱塞和彈簧，所述密封圈設於柱塞外部，所述彈簧一端與柱塞相連接，另一端與排氣口相連接。所述夾套式冷凝器包括底部進水口及頂部出水口，工作時，冷卻水從底部進水口流入，頂部出水口流出。本發明的有益效果:本發明的雙螺杆排氣擠出機以雙螺杆擠出機為基本加工平臺，通過對螺杆 元件進行優化組合、增設交替冷凝式高真空防回灌裝置，可實現連續操作完成塑化、改性、脫水、共混過程，且能通過交替冷凝式高真空防回灌裝置的強力脫水能力穩定地控制改性產物含水量在IOOppm以內，抑制後續加工時水分對最終共混產物性能的影響，保證產品質量；通過增加側餵料裝置，改變螺杆結構實現對反應化程度的控制，使產品綜合性能得到優化。同時本發明雙螺杆排氣擠出機工作時，由於可採用連續化工藝，使材料製備過程中綜合節能達到25%，生產成本大幅降低。為了能更進一步了解本發明的特徵以及技術內容，請參閱以下有關本發明的詳細說明與附圖，然而附圖僅提供參考與說明用，並非用來對本發明加以限制。
下面結合附圖，通過對本發明的具體實施方式
詳細描述，將使本發明的技術方案及其它有益效果顯而易見。附圖中，圖1為現有的雙螺杆擠出機結構示意圖；圖2為本發明雙螺杆排氣擠出機結構示意圖；圖3為本發明雙螺杆排氣擠出機的螺杆結構示意圖；圖4為本發明雙螺杆排氣擠出機的交替冷凝式高真空防回灌裝置結構示意圖；圖5為圖4中A處的放大圖。
具體實施例方式為更進一步闡述本發明所採取的技術手段及其效果，以下結合本發明的優選實施例及其附圖進行詳細描述。請參閱圖2和圖3，所述雙螺杆排氣擠出機包括，雙螺杆擠出機本體10、餵料裝置20、交替冷凝式高真空防回灌裝置40及側餵料裝置60，所述餵料裝置20、交替冷凝式高真空防回灌裝置40及側餵料裝置60均安裝於雙螺杆擠出機本體10上；所述雙螺杆擠出機本體10包括料筒12、安裝於料筒12內的螺杆100、及設置於雙螺杆擠出機本體10上的排氣口 14，所述螺杆100為同向嚙合雙螺杆，所述交替冷凝式高真空防回灌裝置40與排氣口14相連接；所述螺杆100長徑比52:1，包括前部分120、後部分140及連接兩者的排氣部分160，所述前部分依次包括加料段122、第一壓縮段124和均化段126，所述加料段122、第一壓縮段124和均化段126順序連接設置，所述後部分依次包括餵料段142、第二壓縮段144、第三壓縮段146和計量段148，所述餵料段142、第二壓縮段144、第三壓縮段146和計量段148順序連接設置；所述餵料裝置20對應加料段122設置，所述側餵料裝置60對應餵料段142設置，所述排氣口 14對應排氣部分160設置。本發明雙螺杆排氣擠出機的螺杆100長徑比較普通螺杆明顯增大，結構也與普通螺杆有很大區別，以實現反應的分步進行並能有效對反應程度進行控制。通過對螺杆100螺紋元件進行優化組合，設置排氣部分160，並對應設置與交替冷凝式高真空防回灌裝置40相連接的排氣口 14，使得在前部分120處理過的改性產物達到排氣部分160時，可以通過交替冷凝式高真空防回灌裝置40脫離水分及小分子，達到脫水的目的。如圖4及圖5所示,交替冷凝式高真空防回灌裝置40,包括真空泵42、與真空泵42連通的第一真空罐43、與第一真空罐43相連通的第二真空罐44及與第二真空罐44連接的內嚙合轉子泵45，其能在第一與第二真空罐43、44工作狀態中抽出灌中的水分；還包括:與排氣口 14連接的剛性連接管46、設置於剛性連接管46與排氣口 14之間的防回流裝置47、設置於剛性連接管46外圍的夾套式冷凝器48、及三通管49，所述三通管49分別與第一真空罐43和剛性連接管46相連接，所述防回流裝置47包括密封圈472、柱塞474和彈簧476，所述密封圈472設於柱塞474外部,所述彈簧476 —端與柱塞474相連接,另一端與排氣口14相連接。所述夾套式冷凝器48包括底部進水口 482，及頂部出水口 484，工作時，冷卻水從底部進水口 482流入，頂部出水口 484流出，為循環冷卻，保證流入交替冷凝式高真空防回灌裝置40的水蒸氣變成液態水，直接流入第一與第二真空罐43、44中，抽真空結束或停機時，所述防回流裝置47由於彈簧476的拉力使柱塞474套進套筒中，周邊有密封圈472，防止液體回流入料筒12中·。正常狀態時，在彈簧476的作用下，柱塞474蔽塞，防止水分倒流入料筒12中，抽真空時，由於彈簧476的拉力小於抽真空壓力，柱塞474被拉開，真空泵42正常工作；三通管49 一端連接夾套式冷凝器48，當水蒸汽和小分子通過柱塞474孔抽入夾套式冷凝器48後，由於溫度劇降，水蒸氣變成水通過剛性連接管46而被抽入真空罐中；三通管另一端設有閥門492，當剛性連接管46堵塞時，可通過鐵棒將剛性連接管疏通；第一與第二真空罐43,44無縫連接，當第一真空罐43中抽出水液面變高時流入第二真空罐44中，當第一與第二真空罐43、44中水的液面高於內嚙合轉子泵45時，內嚙合轉子泵45開啟，在正常抽真空狀態下能將第一與第二真空罐43、44中的水排出。本發明雙螺杆排氣擠出機的交替冷凝式高真空防回灌裝置40脫水效果顯著，其通過設置真空泵42、與真空泵42連通的第一真空罐43、與第一真空罐43相連通的第二真空罐44及與第二真空罐44連接的內嚙合轉子泵45，能很好的通過排氣口 14的交替冷凝式高真空防回灌裝置40將改性產物中殘留的水分、有機單體和小分子抽出，而夾套式冷凝器48進一步提高脫水效率，所述防回流裝置47有效的防止小分子和水分在停止抽真空時回灌到料筒12中，從而保證穩定地控制改性廣物含水量在IOOppm以內。下面通過具體使用實例來充分描述本發明雙螺杆排氣擠出機的工作方式和優點。以澱粉全生物降解樹脂的生產為例，其製備原理為，將高直鏈澱粉接枝改性後製得接枝澱粉，並與生物降解樹脂熔融共混製得澱粉全生物降解樹脂。其中所述高直鏈澱粉為直鏈澱粉重量份含量50-70%的澱粉，其含有12-15%重量份水分。所述有機單體為丙交酯單體、甲基丙烯酸甲酯單體、甲基丙烯酸縮水甘油酯單體中的一種。所述引發劑為過氧化月桂醯、異丙苯過氧化氫、氧化二叔丁基、偶氮二異丁腈、H202/Fe2+氧化還原體系中的一種；催化劑為二丁基錫二月桂酸酯或醋酸銻中的一種。所述生物降解樹脂為聚乳酸、聚丁二酸丁二醇酯或聚己二酸/對苯二甲酸丁二酯。使用本發明雙螺杆排氣擠出機進行生產時，首先將高直鏈澱粉、催化劑、引發劑和有機單體等由餵料裝置20通過加料段122投入料筒12中，由於高直鏈澱粉中含有約15%的水分，可作為澱粉的增塑劑，使高直鏈澱粉在剪切立場下的變形性增強，獲得熱塑可加工性，在此基礎上完成反應性接枝，改變接枝鏈段長度，從而增大澱粉分子鏈間的空間位阻，降低氫鍵凝聚發生程度，提高了耐候性，並獲得較好的流動性。高直鏈澱粉中殘餘水分是導致共混加工過程中生物降解樹脂力學性能劣化的導因，傳統高速攪拌法存在脫水周期長、效率低、能耗高的缺陷，本發明提供的交替冷凝式高真空防回灌裝置40，能穩定地控制接枝澱粉含水量在100ppm以內。通過排氣口 14連接的交替冷凝式高真空防回灌裝置40將接枝澱粉中殘留的部分水分、游離有機單體和小分子等抽出，抑制水分在高溫條件對生物降解樹脂分子量降低的影響，保證了產品質量；產物中不存在游離單體及小分子，產物純度較高。通過側餵料裝置60加入生物降解樹脂，與完成接枝改性、脫水操作後得到的接枝澱粉混合熔融，進行擠出、風冷、拉條、切粒，製得澱粉全生物降解樹脂。接枝、脫水、共混在同一個螺杆100中操作，通過連續操作完成澱粉接枝、共混過程，不但能避免澱粉分子鏈間自發進行的結構有序重構而導致的力學性能和二次加工性能下降，且能滿足更為苛刻的衛生標準，同時由於採用連續化工藝與裝備，使材料製備過程中綜合節能達到25%，生產成本大幅降低。綜上所述，本發明的雙螺杆排氣擠出機以雙螺杆擠出機為基本加工平臺，通過對螺杆元件進行優化組合、增設交替冷凝式高真空防回灌裝置，可實現連續操作完成塑化、改性、脫水、共混過程，且能通過交替冷凝式高真空防回灌裝置的強力脫水能力穩定地控制改性產物含水量在100ppm以內，抑制後續加工時水分對最終共混產物性能的影響，保證產品質量；通過增加側餵料裝置，改變螺杆結構實現對反應化程度的控制，使產品綜合性能得到優化。同時本發明雙螺杆排氣擠出機工作時，由於可採用連續化工藝，使材料製備過程中綜合節能達到25%，生產成本大幅降低。以上所述，對於本領域的普通技術人員來說，可以根據本發明的技術方案和技術構思作出其他各種相應的改變和變形，而所有這些改變和變形都應屬於本發明權利要求的保護範圍。
權利要求
1.一種雙螺杆排氣擠出機，其特徵在於，包括雙螺杆擠出機本體、餵料裝置、交替冷凝式高真空防回灌裝置及側餵料裝置，所述餵料裝置、交替冷凝式高真空防回灌裝置及側餵料裝置均安裝於雙螺杆擠出機本體上；所述雙螺杆擠出機本體包括料筒、安裝於料筒內的螺杆、及位於雙螺杆擠出機本體中部的排氣口，所述螺杆為同向嚙合雙螺杆，所述交替冷凝式高真空防回灌裝置與排氣口相連接。
2.如權利要求1所述的雙螺杆排氣擠出機，其特徵在於，所述螺杆包括前部分、後部分及連接兩者的排氣部分，所述排氣口對應排氣部分設置。
3.如權利要求2所述的雙螺杆排氣擠出機，其特徵在於，所述前部分依次包括加料段、第一壓縮段和均化段，所述加料段、第一壓縮段和均化段順序連接設置，所述餵料裝置對應加料段設置。
4.如權利要求2所述的雙螺杆排氣擠出機，其特徵在於，所述後部分依次包括餵料段、第二壓縮段、第三壓縮段和計量段；所述餵料段、第二壓縮段、第三壓縮段和計量段順序連接設置；所述側餵料裝置對應餵料段設置。
5.如權利要求1所述的雙螺杆排氣擠出機，其特徵在於，所述螺杆長徑比為52:1。
6.如權利要求1所述的雙螺杆排氣擠出機，其特徵在於，所述交替冷凝式高真空防回灌裝置包括真空泵、與真空泵連通的第一真空罐、與第一真空罐連通的第二真空罐及與第二真空罐連接的內嚙合轉子泵。
7.如權利要求6所述的雙螺杆排氣擠出機，其特徵在於，所述交替冷凝式高真空防回灌裝置還包括:與排氣口連接的剛性連接管、設置於剛性連接管與排氣口之間的防回流裝置、設置於剛性連接管外圍的夾套式冷凝器、及三通管，所述三通管分別與第一真空罐和剛性連接管相連接。
8.如權利要求7所述的 雙螺杆排氣擠出機，其特徵在於，所述防回流裝置包括密封圈、柱塞和彈簧，所述密封圈設於柱塞外部，所述彈簧一端與柱塞相連接，另一端與排氣口相連接。
9.如權利要求7所述的雙螺杆排氣擠出機，其特徵在於，所述夾套式冷凝器包括底部進水口及頂部出水口，工作時，冷卻水從底部進水口流入，頂部出水口流出。
全文摘要
本發明提供一種雙螺杆排氣擠出機，包括雙螺杆擠出機本體、餵料裝置、交替冷凝式高真空防回灌裝置及側餵料裝置，所述餵料裝置、交替冷凝式高真空防回灌裝置及側餵料裝置均安裝於雙螺杆擠出機本體上；所述雙螺杆擠出機本體包括料筒、安裝於料筒內的螺杆、及位於雙螺杆擠出機本體中部的排氣口，所述螺杆為同向嚙合雙螺杆，所述交替冷凝式高真空防回灌裝置與排氣口相連接。本發明以雙螺杆擠出機為基本加工平臺，通過對螺杆元件進行優化組合、增設交替冷凝式高真空防回灌裝置，實現塑化、改性、脫水、共混的連續化，且能通過交替冷凝式高真空防回灌裝置的強力脫水能力使改性產物水分含量低於100ppm；抑制共混時水分對最終共混產物性能的影響。
文檔編號B29C47/76GK103223721SQ20131017720
公開日2013年7月31日 申請日期2013年5月14日 優先權日2013年5月14日
發明者李積遷, 陳永弟, 李建平, 楊宏 申請人:深圳市虹彩新材料科技有限公司