一種大型高分子製品擠出成型裝置及工藝的製作方法
2023-10-08 03:17:14 2
專利名稱：一種大型高分子製品擠出成型裝置及工藝的製作方法
技術領域：
本發明涉及擠出成型裝備技術領域，特指一種可實現大型高分子製品擠出成型的 擠出機及其成型工藝。
背景技術：
擠出成型在塑料製品成型加工工業中佔有很重要的地位。據統計，在塑料製品成 型加工中，擠出成型製品的產量居首位。與其他成型方法比較，擠出成型具有連續化生產、 生產率高、應用廣泛和投資少、收效快的特點。隨著塑料擠出成型技術的廣泛應用和發展， 擠出機的類型日益增多。擠出機高速、高產，可使投資者以較低的投入獲得較大的產出和高額的回報。擠出 機的高效主要體現在高產出、低能耗、低製造成本方面。在功能方面，螺杆擠出機已不僅僅 用於高分子材料的擠出成型和混煉加工，它的用途已拓寬到食品、飼料、電極、炸藥、建材、 包裝、紙漿、陶瓷等領域。但是，擠出機螺杆轉速高速化也帶來了一系列需要克服的難點如物料在螺杆內 停留時間減少會導致物料混煉塑化不均，物料經受過度剪切可能造成物料急驟升溫和熱分 解，擠出穩定性控制困難會造成擠出物幾何尺寸波動，相關的輔助裝置和控制系統的精度 必須提高，螺杆與機筒的磨損加劇需要採用高耐磨及超高耐磨材質，減速器與軸承在高速 運轉的情況下如何提高其壽命等問題都需要解決。另外，實現擠出成型設備的大型化可以降低生產成本，這在大型雙螺杆造粒機組、 吹膜機組、管材擠出機組等方面優勢更為明顯。然而，大型製品擠出對成型模具精度要求 高，尤其擠出直徑較大的薄壁製品或幅寬較大的膜和片材時，即使口模加工精度高，但是如 果沿口模溫度的波動也會對熔體的流動性產生影響，進而影響最終的製品質量，此外由於 擠出產量高機頭壓力低，擠出機塑化過程的波動也會對擠出製品的精度產生較大的影響。
發明內容
本發明的目的是提供一種適合擠出大型高分子製品的擠出成型裝置，能夠消除擠 出塑化波動對成型製品質量的影響，將口模分成若干段，減少對機頭加工精度的依賴，使成 型過程可控度提高，加工大型薄壁製品更加容易。本發明的技術方案是，一種大型高分子製品擠出成型裝置，主要包括擠出系統、熔 體匯集裝置、熔體行星齒輪泵、熔體行星齒輪泵傳動及控制裝置、熔體行星齒輪泵溫度控制 裝置、分支流道、分支流道溫度控制裝置、分支流道連接器、機頭體、機頭內分支流道、阻尼 裝置、成型流道、口模、口模調節裝置、機頭溫度控制裝置，擠出系統包括一臺或多臺擠出 機，熔體匯集裝置的入口與擠出系統的熔體出口連接，熔體匯集裝置將來自一臺或多臺擠 出機的熔體匯集起來，熔體匯集裝置有一個或多個入口，熔體匯集裝置有一個出口，熔體匯 集裝置的出口與熔體行星齒輪泵入口連接，熔體行星齒輪泵溫度控制裝置控制流經它的熔 體的溫度，熔體行星齒輪泵傳動及控制裝置控制熔體行星齒輪泵中齒輪的轉動，調節轉速，控制熔體的流量，熔體經熔體行星齒輪泵後分成若干分支從熔體行星齒輪泵出口流出，每 個熔體行星齒輪泵出口連接一個分支流道，根據口模處熔體的流動情況通過分支流道溫度 控制系統來控制每個分支流道的熔體的溫度，分支流道通過其分支流道連接器與機頭體連 接，對於環形製品，機頭體內分支流道沿圓周分布，分支流道與分支流道連接器可以做成一 個整體，阻尼裝置安裝在機頭體上，位於分支流道的末端，用於提供阻擋，使再次匯聚的熔 體壓力和流速達到均勻，口模安裝在機頭體的出口處，口模調節裝置用於調節口模出口間 隙的大小，在口模與阻尼裝置之間是機頭體的成型流道，用於從阻尼裝置到口模處流道間 隙的過渡，並使熔體流動進一步均化。本發明一種大型高分子製品擠出成型裝置的擠出系統可以是單螺杆擠出機、雙螺 杆擠出機、多螺杆擠出機、磨盤擠出機、雙轉子連續混煉機，當擠出系統包括多臺擠出機時， 可以是這些擠出機的組合。熔體行星齒輪泵溫度控制裝置的加熱採用加熱棒、加熱圈、加熱絲或流體介質。分 流道溫度控制系統的加熱也可採用加熱棒、加熱圈、加熱絲或流體介質。根據分支流道與機頭體連接位置的不同，分支流道的截面積可以不同，對於像制 品為片材的情況，靠近成型流道兩邊熔體的流動由於壁面效應流速阻力大，分支流道截面 可以大一些，也可以在分支流道上設置截流裝置，調節壓力。本發明一種大型高分子製品擠出成型裝置的擠出工藝過程是高分子材料經擠出 機的加料鬥進入機筒後，高分子材料在擠出機溫控系統的作用下以及螺杆轉動形成的剪切 力的作用下塑化，熔化的高分子材料即熔體從擠出機出口流出進入到熔體匯集裝置，熔體 經過熔體匯集裝置再進入到熔體行星齒輪泵，熔體行星齒輪泵將匯集的熔體分成均勻的若 幹分支，分支數等於行星齒輪的個數，熔體行星齒輪泵的每個分支出口連接一個分支流道， 各個分支流道流動長度相同，以保證熔體在機頭體內分支流道入口的速度和壓力相同，熔 體經分支流道連接器進入到機頭體內分支流道，在阻尼裝置的阻擋下均勻分布，熔體越過 阻尼裝置後流過機頭成型流道，經過成型流道的過渡過程，使得熔體以均勻的流動速度和 壓力流出口模，再經定型、冷卻得到製品。機頭體溫度控制裝置只能控制機頭的整體溫度， 對於機頭體溫度控制裝置沿周向分段的連接處或環境變化帶來的影響無法消除，根據流出 口模熔體的流速和流量差異，可以通過分支流道溫度控制系統來控制每個分支流道的熔體 的溫度，因為高分子材料的流動特性對溫度的依賴性很大，口模調節裝置主要用於調節熔 體流出口模的間隙，流道表面粗糙度差異和機頭熱處理的差異及熔體流動性差異都可以借 助熔體溫度的調節來適應。本發明由於採用了熔體行星齒輪泵及其熔體行星齒輪泵傳動及控制裝置、熔體行 星齒輪泵溫度控制裝置，熔體進入機頭的流動不受擠出系統的直接影響，如果要求擠出系 統提供高的產量時，可以選用多臺中小型的擠出機同時供料，降低了製作大型擠出機帶來 的加工和調節成本。由於行星齒輪泵分流精度高，熔體行星齒輪泵將一股料流均勻分成多 股，再分段以均勻的壓力進入到機頭體的分支流道，經阻尼裝置和口模調節裝置的輔助調 節下均勻流出口模，獲得高質量的製品，克服了加工大型機頭面臨的要求精度高難以實現 的難題，通過分支流道溫度控制裝置對各段溫度的獨立控制來彌補環境溫度變化、流道粗 糙度差異、機頭體材料熱處理差異、熔體流動差異等帶來的不利影響。
圖1是本發明一種大型高分子製品擠出成型裝置的俯視圖。圖中1.熔體行星齒輪泵傳動及控制裝置，2.擠出系統，3.熔體匯集裝置，4.熔 體行星齒輪泵溫度控制裝置，5.熔體行星齒輪泵，6.分支流道，7.分支流道溫度控制裝置， 8.分支流道連接器，9.機頭體，10.機頭內分支流道，11.阻尼裝置，12.成型流道，13. 口 模，14. 口模安裝螺釘，15. 口模調節螺釘，16.機頭溫度控制裝置，17.分支流道入口，18.熔 體行星齒輪泵出口，19.熔體行星齒輪泵入口。
具體實施例方式圖1所示為本發明的一個實施例，製品為片材。本發明一種大型高分子製品擠出 成型裝置，主要包括熔體行星齒輪泵傳動及控制裝置1、擠出系統2、熔體匯集裝置3、熔體 行星齒輪泵溫度控制裝置4、熔體行星齒輪泵5、分支流道6、分支流道溫度控制裝置7、分支 流道連接器8、機頭體9、機頭內分支流道10、阻尼裝置11、成型流道12、口模13、口模調節 裝置、機頭溫度控制裝置16，口模調節裝置包括口模安裝螺釘14、口模調節螺釘15，熔體匯 集裝置3的入口與擠出系統2的熔體出口連接，熔體匯集裝置3將來自一臺或多臺擠出機 的熔體匯集起來，熔體匯集裝置3有一個或多個入口，熔體匯集裝置3有一個出口，熔體匯 集裝置3的出口與熔體行星齒輪泵入口 19連接，熔體行星齒輪泵溫度控制裝置4控制流 經它的熔體的溫度，熔體行星齒輪泵傳動及控制裝置1控制熔體行星齒輪泵5中齒輪的轉 動，調節轉速，控制熔體的流量，熔體經熔體行星齒輪泵5後分成若干分支從熔體行星齒輪 泵出口 18流出，熔體行星齒輪泵5的每個熔體行星齒輪泵出口 18連接一個分支流道6，安 裝在分支流道6上的分支流道溫度控制系統7調節流經此處的熔體溫度，分支流道6通過 其分支流道連接器8與機頭體9連接，熔體在機頭體9上的入口為分支流道入口 17，分支 流道6與分支流道連接器8可以做成一個整體，阻尼裝置11安裝在機頭體9上，位於機頭 內分支流道10的末端，用於提供阻擋，使再次匯聚的熔體壓力和流速達到均勻，口模13安 裝在機頭體9的出口處，口模安裝螺釘14和口模調節螺釘15分布於口模13上，調節口模 13時先鬆開口模安裝螺釘14，口模調節螺釘15帶動口模13向上或向下微量移動，調整完 成後再擰緊口模安裝螺釘14，調節裝置用於調節口模13出口間隙的大小，在口模13與阻尼 裝置11之間是機頭體的成型流道12，用於從阻尼裝置11到口模13處流道間隙的過渡，並 使熔體流動進一步均化。本實施例中熔體行星齒輪有6個行星齒輪，分支流道6為6個，阻 尼裝置11包括阻尼板和安裝螺釘，阻尼板用螺釘固定在機頭體上。圖1所示中機頭體9為 上下兩部分，圖示為拆除了機頭體9的上部分。根據口模13處熔體的流動情況通過分支流 道溫度控制系統來控制每個分支流道6的熔體的溫度，例如當某段的熔體流動速度慢時， 提高與此對應的分支流道6的熔體控制溫度。由於升溫速度較慢，調節時緩慢進行，等流動 穩定時再進行調解。在口模13處可增加一些傳感器，與分支流道溫度控制裝置7的溫度調 節形成閉環控制，使調解自動進行。
權利要求
1.一種大型高分子製品擠出成型裝置，其特徵在於主要包括擠出系統、熔體匯集裝 置、熔體行星齒輪泵、熔體行星齒輪泵傳動及控制裝置、熔體行星齒輪泵溫度控制裝置、分 支流道、分支流道溫度控制裝置、分支流道連接器、機頭體、機頭內分支流道、阻尼裝置、成 型流道、口模、口模調節裝置、機頭溫度控制裝置，熔體匯集裝置有入口和出口，熔體匯集裝 置的入口與擠出系統的熔體出口連接，熔體匯集裝置的出口與熔體行星齒輪泵入口連接， 熔體行星齒輪泵傳動及控制裝置控制熔體行星齒輪泵中齒輪的轉動，熔體行星齒輪泵溫度 控制裝置控制位於熔體行星齒輪泵中熔體的溫度，熔體經熔體行星齒輪泵後分成若干分支 從熔體行星齒輪泵出口流出，每個熔體行星齒輪泵出口連接一個分支流道，安裝在分支流 道上的分支流道溫度控制系統調節流經此處的熔體溫度，分支流道通過其分支流道連接器 與機頭體連接，阻尼裝置安裝在機頭體上並位於機頭內分支流道的末端，口模安裝在機頭 體的出口處，口模調節裝置調節口模出口間隙，機頭溫度控制裝置控制機頭的溫度，在口模 與阻尼裝置之間是機頭體的成型流道。
2.根據權利要求1所述的一種大型高分子製品擠出成型裝置，其特徵在於擠出系統 採用單螺杆擠出機、雙螺杆擠出機、多螺杆擠出機、往復螺杆擠出機或磨盤擠出機。
3.根據權利要求1所述的一種大型高分子製品擠出成型裝置，其特徵在於擠出系統 採用單螺杆、雙螺杆、多螺杆擠出機、往復螺杆擠出機或磨盤擠出機其中的兩個或多個類型 組合。
4.根據權利要求1所述的一種大型高分子製品擠出成型裝置，其特徵在於熔體行星 齒輪泵溫度控制裝置的加熱和/或分流道溫度控制系統的加熱採用加熱棒、加熱圈、加熱 絲或流體介質。
5.根據權利要求1所述的一種大型高分子製品擠出成型裝置，其特徵在於在分支流 道上設置截流裝置。
6.一種利用權利要求1或5所述一種大型高分子製品擠出成型裝置實現的擠出成型 工藝，其特徵在於熔化的高分子材料從擠出系統出口流出進入到熔體匯集裝置，熔體經過 熔體匯集裝置再進入到熔體行星齒輪泵，熔體行星齒輪泵將匯集的熔體分成均勻的若干分 支，分支數等於行星齒輪的個數，熔體行星齒輪泵的每個分支出口連接一個分支流道，各個 分支流道流動長度相同，熔體經分支流道連接器進入到機頭體內分支流道，通過分支流道 溫度控制系統來控制每個分支流道的熔體的溫度，熔體在阻尼裝置的阻擋下均勻分布，熔 體越過阻尼裝置後流過機頭成型流道，經過成型流道的過渡過程，使得熔體以均勻的流動 速度和壓力流出口模，再經定型、冷卻得到製品。
全文摘要
本發明一種大型高分子製品擠出成型裝置及工藝，成型裝置包括擠出系統、熔體匯集裝置、熔體行星齒輪泵、熔體行星齒輪泵傳動及控制裝置、熔體行星齒輪泵溫度控制裝置、分支流道、分支流道溫度控制裝置、分支流道連接器、機頭體、機頭內分支流道、阻尼裝置、成型流道、口模、口模調節裝置、機頭溫度控制裝置，本發明中熔體行星齒輪泵將一股料流分成多股，再分段以均勻的壓力進入到機頭體的分支流道，經阻尼裝置和口模調節裝置的輔助調節下均勻流出口模，克服了加工大型機頭面臨的要求精度高難以實現的難題，通過分支流道溫度控制裝置對各段溫度的獨立控制來彌補環境溫度變化、流道粗糙度差異、機頭體材料熱處理差異、熔體流動差異等帶來的不利影響。
文檔編號B29C47/92GK102039657SQ20091018006
公開日2011年5月4日 申請日期2009年10月26日 優先權日2009年10月26日
發明者楊衛民, 汪傳生 申請人:青島科技大學