同向雙螺杆擠出機螺杆的製作方法

2023-12-01 09:10:56 1

同向雙螺杆擠出機螺杆的製作方法
【專利摘要】同向雙螺杆擠出機螺杆，屬於高分子材料擠出機設備領域。包括依次設置的熔融混合分散段（A）、反應段（B）和計量成型段（C），熔融混合分散段（A）包括軸向交替排列的正向螺紋元件（2）和捏合元件（3）；反應段（B）包括正向螺紋元件（2）、捏合元件（3）和齒形盤元件，正向螺紋元件（2）與捏合元件（3）位於齒形盤元件的上遊，在齒形盤元件的入口設有窄螺距螺紋元件（5）；其中窄螺距螺紋元件（5）的螺距小於正向螺紋元件（2）的螺距。將高流動性的高分子材料的反應混合改性分為分散和反應前後兩步完成，反應物之間在分散均勻前不發生或較少發生化學反應，使反應產物的性能均勻。
【專利說明】同向雙螺杆擠出機螺杆

【技術領域】
[0001〕 同向雙螺杆擠出機螺杆，屬於高分子材料擠出機設備領域。

【背景技術】
[0002]高分子材料加工使用的常規擠出機的螺杆通常分為輸送段、塑化段和擠出計量段，塑化段主要起塑化和分散作用，是螺杆最重要的部件，目前一般都由捏合元件根據物料性質進行組合，可應用於多種高分子材料的加工。但這種常規擠出機加工有化學反應的高流動性高熔體流動速率的高分子材料有如下缺陷:高流動性的物料在常規擠出機的捏合元件剪切力下物料的拖曳作用差，各物料之間的分散特別是分布混合效果差，參加反應的物料之間的接觸界面小，接觸時間短，不利於化學反應；參加反應的各物料在塑化段難以同時完成分散和化學反應兩個獨立過程的任務，反應物在達到一定分散狀態前就可能有其它化學反應的發生，得到的反應產物其性能必定不均勻。


【發明內容】

[0003]本實用新型要解決的技術問題是:克服現有技術的不足，提供一種提高高流動性物料的填充程度，增加混合效果，進而提高產物反應的效率和均勻性，完成具有高流動性的反應物料的化學反應的同向雙螺杆擠出機螺杆。
[0004]本實用新型解決其技術問題所採用的技術方案是:該同向雙螺杆擠出機螺杆，其特徵在於:包括依次設置的熔融混合分散段、反應段和計量成型段，熔融混合分散段末端通過第一反向螺紋元件與反應段連接，反應段末端通過第二反向螺紋元件連接計量成型段；
[0005]熔融混合分散段包括軸向交替排列的正向螺紋元件和捏合元件；反應段包括正向螺紋元件、捏合元件和齒形盤元件，正向螺紋元件與捏合元件位於齒形盤元件的上遊，在齒形盤元件的入口設有窄螺距螺紋元件；計量成型段包括正向螺紋元件；
[0006]其中窄螺距螺紋元件的螺距小於正向螺紋元件的螺距。
[0007]熔融混合分散段中的正向螺紋元件提供推動物料前進的壓力，捏合元件使物料熔融、混合、分散，完成物料的輸送、熔融、混合分散過程；反應段中的齒形盤元件是一種混合元件，由一個或一系列帶齒的齒盤組成，在非嚙合區，齒可進行分流，增加界面.有利於分布混合；在嚙合區，由於一根螺杆上的齒形盤元件的齒伸入到另一根螺杆的齒形盤元件兩排齒之間，因而可將由齒間流出的料流在垂直方向切割，這非常有利於分布混合，而且兩根螺杆的齒形盤元件間的間隙很小，會產生很大的剪切速率，也有利於分散混合，本實用新型將高流動性的高分子材料的反應混合改性分為分散和反應前後兩步完成，反應物之間在分散均勻前不發生或較少發生化學反應，使反應產物的性能均勻；第一反向螺紋元件與第二反向螺紋元件用來調節壓力，便於排氣，同時使物料反方向傳輸，進一步增加混合效果。
[0008]優選的，所述齒形盤元件包括第一齒形盤和第二齒形盤，第一齒形盤與正向螺紋元件的軸線垂直，第二齒形盤傾斜設置，且傾斜方向與正向螺紋元件的螺旋方向相同，第一齒形盤與第二齒形盤之間設有窄螺距螺紋元件。採用第一齒形盤、第二齒形盤與窄螺距螺紋元件交替排列的方式，提高了高熔體質量流動速率物料的填充程度，保證了高熔體質量流動速率物料具有一定的彈性和分布混合所需的能量，增加了其混合效果，並提高反應物之間的接觸界面，進而提高了物料熔融反應的效率和均勻性，完成具有流動性的反應物料的化學反應。
[0009]優選的，所述第二齒形盤位於第一齒形盤的下遊。物料通過第一齒形盤上的齒需要較大的壓力差，通過第二齒形盤上的齒需要的壓力差相對較小，將第二齒形盤設置在第一齒形盤的下遊，只需要在第二齒形盤與第一齒形盤之間設置距離比較短的窄螺距螺紋元件就能夠提高足夠的壓力差，從而減小了第二齒形盤與第一齒形盤的間距，便於物料的充分混合。
[0010]優選的，所述第一齒形盤上的齒為斜齒，斜齒的傾斜方向與正向螺紋元件的螺旋方向相同。
[0011]優選的，所述熔融混合分散段的長徑比大於等於18，反應段的長徑比大於等於22，計量成型段的長徑比大於等於8。能夠使物料在熔融混合分散段充分的熔融、混合、分散，在反應段具有足夠的接觸時間，充分反應，得到的反應產物性能均勻。
[0012]優選的，所述熔融混合分散段中正向螺紋元件的長徑比大於等於11，捏合元件的長徑比大於等於6.5。使物料充分分散，從而保證物料在反應段充分反應。
[0013]優選的，所述第一反向螺紋元件與第二反向螺紋元件的長徑比均為0.5。
[0014]優選的，所述正向螺紋元件、第一反向螺紋元件、第二反向螺紋元件、窄螺距螺紋元件以及齒形盤元件的直徑均為0，所述窄螺距螺紋元件的螺距為0.25?0.50。窄螺距螺紋元件能夠為物料提供足夠的壓力差來通過齒形盤元件，降低了螺杆的長度。
[0015]優選的，所述齒形盤元件總的長度為40，窄螺距螺紋元件的長度為10。
[0016]與現有技術相比，本實用新型所具有的有益效果是:
[0017]1、將高流動性的高分子材料的反應混合改性分為分散和反應前後兩步完成，反應物之間在分散均勻前不發生或較少發生化學反應，適用於高流動性高分子材料的反應混合加工。混合可分為分散混合和分布混合，分散混合可減小聚合物基體中的粒子尺寸，分布混合使粒子在空間的分布實現均勻化，熔融混合分散段中的正向螺紋元件提供推動物料前進的壓力，捏合元件使物料熔融、混合、分散，完成物料的輸送、熔融、混合分散過程，物料充分分散混合，但物料在此過程中不發生反應；反應段中的齒形盤元件是一種混合元件，由一個或一系列帶齒的齒盤組成，在非嚙合區，齒可進行分流，增加界面.有利於分布混合；在嚙合區，由於一根螺杆上的齒形盤元件的齒伸入到另一根螺杆的齒形盤元件兩排齒之間，因而可將由齒間流出的料流在垂直方向切割，這非常有利於分布混合，而且兩根螺杆的齒形盤元件間的間隙很小，會產生很大的剪切速率，也有利於分散混合，克服現有擠出機反應的各物料在塑化段難以同時完成分散和化學反應兩個獨立過程的缺點。
[0018]2、採用第一齒形盤、第二齒形盤與窄螺距螺紋元件交替排列的方式，提高了高熔體質量流動速率(11?)物料的填充程度，保證了高熔體質量流動速率物料具有一定的彈性和分布混合所需的能量，增加了其混合效果，並提高反應物之間的接觸界面，進而提高了物料熔融反應的效率和均勻性，完成具有高流動性的反應物料的化學反應。
[0019]3、熔融混合分散段的長徑比大於等於18，反應段的長徑比大於等於22，計量成型段的長徑比大於等於8，能夠使物料在熔融混合分散段充分的熔融、混合、分散，在反應段具有足夠的接觸時間，充分反應，得到的反應產物性能均勻。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為該同向雙螺杆擠出機螺杆實施例1的結構示意圖。
[0021]圖2為該同向雙螺杆擠出機螺杆實施例2的結構示意圖。
[0022]其中:八、熔融混合分散段8、反應段匕計量成型段1、螺杆軸2、正向螺紋元件3、捏合元件4、第一反向螺紋元件5、窄螺距螺紋元件6、第一齒形盤7、第二齒形盤8、第二反向螺紋元件。

【具體實施方式】
[0023]圖1是該同向雙螺杆擠出機螺杆的最佳實施例，下面結合附圖1?2對本實用新型做進一步說明。
[0024]實施例1
[0025]參照圖1，該同向雙螺杆擠出機螺杆，包括螺杆軸1，在螺杆軸1上套設有正向螺紋元件2、捏合元件3、齒形盤元件和窄螺距螺紋元件5，將螺杆沿物料流動方向分為了熔融混合分散段八、反應段8和計量成型段0，熔融混合分散段八末端通過第一反向螺紋元件4與反應段8連接，反應段8末端通過第二反向螺紋元件8連接計量成型段0，第一反向螺紋元件4與第二反向螺紋元件8用來調節壓力，便於排氣，同時使物料反方向傳輸，進一步增加混合效果。螺杆的長徑比大於等於48，其中熔融混合分散段八的長徑比大於等於18，反應段8的長徑比大於等於22，計量成型段的長徑比大於等於8。
[0026]熔融混合分散段八包括軸向交替排列的正向螺紋元件2和捏合元件3，其中正向螺紋元件2的長徑比大於等於11，捏合元件3的長徑比大於等於6.5，正向螺紋元件2提供推動物料前進的壓力，捏合元件3使物料熔融、混合、分散，完成物料的輸送、熔融、混合分散過程，捏合元件3是由多個根據物料特性選取的捏合塊構成。
[0027]反應段8包括正向螺紋元件2、捏合元件3和齒形盤元件，反應段8具有兩組齒形盤元件，齒形盤元件的上遊分別設有正向螺紋元件2與捏合元件3，且正向螺紋元件2位於捏合元件3的上遊，所述齒形盤元件包括第一齒形盤6和第二齒形盤7，在齒形盤元件的入口設有窄螺距螺紋元件5，通過正向螺紋元件2與捏合元件3開始為物料增壓，然後通過窄螺距螺紋元件5進一步增加壓力，使物料具有足夠的壓力來通過齒形盤元件，第一齒形盤6與正向螺紋元件2的軸線垂直，第二齒形盤7傾斜設置，且傾斜方向與正向螺紋元件2的螺旋方向相同，第一齒形盤6與第二齒形盤7之間設有窄螺距螺紋元件5，採用第一齒形盤6、第二齒形盤7與窄螺距螺紋元件5交替排列的方式，提高了高熔體質量流動速率(11?)物料的填充程度，保證了高熔體質量流動速率物料具有一定的彈性和分布混合所需的能量，增加了其混合效果，並提高反應物之間的接觸界面，進而提高了物料熔融反應的效率和均勻性，完成具有高熔指的反應物料的化學反應。較佳的，所述第二齒形盤7位於第一齒形盤6的下遊，物料通過第一齒形盤6上的齒需要較大的壓力差，通過第二齒形盤7上的齒需要的壓力差相對較小，將第二齒形盤7設置在第一齒形盤6的下遊，只需要在第二齒形盤7與第一齒形盤6之間設置距離比較短的窄螺距螺紋元件5就能夠提高足夠的壓力差，從而減小了第二齒形盤7與第一齒形盤6的間距，便於物料的充分混合。在本方案中第一齒形盤6上的齒為斜齒，斜齒的傾斜方向與正向螺紋元件2的螺旋方向相同，也可以將第一齒形盤6上的齒設為直齒。
[0028]正向螺紋元件2、第一反向螺紋元件4、第二反向螺紋元件8、窄螺距螺紋元件5以及齒形盤元件的外圓直徑均為0，正向螺紋元件2的螺距為0.5?20，窄螺距螺紋元件5的螺距為0.25?0.50，窄螺距螺紋元件5能夠為物料提供足夠的壓力差來通過齒形盤元件，降低了螺杆的長度。第一齒形盤6與第二齒形盤7的長度為40，窄螺距螺紋元件5的長度為10。第一反向螺紋元件4與第二反向螺紋元件8的長徑比均為0.5。計量成型段包括正向螺紋元件2。
[0029]工作過程:物料經過熔融混合分散段八，正向螺紋元件2提供推動物料前進的壓力，捏合元件3使分散，完成物料的輸送、熔融、混合分散過程，物料充分分散後經過第一反向螺紋元件4進入反應段8，物料依次經過正向螺紋元件2和捏合元件3，使物料的壓力由零逐漸增加，然後物料經過窄螺距螺紋元件5後進入多個第一齒形盤6，兩個螺杆的第一齒形盤6交錯，使物料在第一齒形盤6齒間的垂直方向切割，然後再次經過窄螺距螺紋元件5再次增壓後進入第二齒形盤7，第二齒形盤7傾斜，有一定的拖曳輸送作用，然後物料經過正向螺紋元件2和捏合元件3進入下一組齒形盤元件，達到充分混合、反應的效果，從而得到性能均有的產品，最後經過計量成型段輸出。
[0030]實施例2
[0031]參照圖2，本實施例與實施例1的區別在於:第二齒形盤7位於第一齒形盤6的上遊，第二齒形盤7有一定的拖曳輸送作用，然後再經過窄螺距螺紋元件5後進入第一齒形盤6。其他結構同實施例1。
[0032]本實用新型中的齒形盤元件可以採用第一齒形盤6與第二齒形盤7中的一種。
[0033]以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例而已，並非是對本實用新型作其它形式的限制，任何熟悉本專業的技術人員可能利用上述揭示的技術內容加以變更或改型為等同變化的等效實施例。但是凡是未脫離本實用新型技術方案內容，依據本實用新型的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與改型，仍屬於本實用新型技術方案的保護範圍。
【權利要求】
1.一種同向雙螺杆擠出機螺杆，其特徵在於:包括依次設置的熔融混合分散段(A)、反應段(B)和計量成型段(C)，熔融混合分散段(A)末端通過第一反向螺紋元件(4)與反應段(B)連接，反應段(B)末端通過第二反向螺紋元件(8)連接計量成型段(C); 熔融混合分散段(A)包括軸向交替排列的正向螺紋元件(2)和捏合元件(3);反應段(B )包括正向螺紋元件(2 )、捏合元件(3 )和齒形盤元件，正向螺紋元件(2 )與捏合元件(3 )位於齒形盤元件的上遊，在齒形盤元件的入口設有窄螺距螺紋元件(5);計量成型段(C)包括正向螺紋元件(2)； 其中窄螺距螺紋元件(5)的螺距小於正向螺紋元件(2)的螺距。
2.根據權利要求1所述的同向雙螺杆擠出機螺杆，其特徵在於:所述齒形盤元件包括第一齒形盤(6)和第二齒形盤(7)，第一齒形盤(6)與正向螺紋元件(2)的軸線垂直，第二齒形盤(7)傾斜設置，且傾斜方向與正向螺紋元件(2)的螺旋方向相同，第一齒形盤(6)與第二齒形盤(7)之間設有窄螺距螺紋元件(5)。
3.根據權利要求2所述的同向雙螺杆擠出機螺杆，其特徵在於:所述第二齒形盤(7)位於第一齒形盤(6)的下遊。
4.根據權利要求2或3所述的同向雙螺杆擠出機螺杆，其特徵在於:所述第一齒形盤(6)上的齒為斜齒,斜齒的傾斜方向與正向螺紋元件(2)的螺旋方向相同。
5.根據權利要求1所述的同向雙螺杆擠出機螺杆，其特徵在於:所述熔融混合分散段(A)的長徑比大於等於18，反應段(B)的長徑比大於等於22，計量成型段(C)的長徑比大於等於8。
6.根據權利要求1所述的同向雙螺杆擠出機螺杆，其特徵在於:所述熔融混合分散段(A)中正向螺紋元件(2)的長徑比大於等於11，捏合元件(3)的長徑比大於等於6.5。
7.根據權利要求1所述的同向雙螺杆擠出機螺杆，其特徵在於:所述第一反向螺紋元件(4)與第二反向螺紋元件(8)的長徑比均為0.5。
8.根據權利要求1所述的同向雙螺杆擠出機螺杆，其特徵在於:所述正向螺紋元件(2)、第一反向螺紋元件(4)、第二反向螺紋元件(8)、窄螺距螺紋元件(5)以及齒形盤元件的直徑均為D，所述窄螺距螺紋元件(5)的螺距為0.25?0.
9.根據權利要求8所述的同向雙螺杆擠出機螺杆，其特徵在於:所述齒形盤元件總的長度為4D，窄螺距螺紋元件(5)的長度為1D。
【文檔編號】B29C47/62GK204222134SQ201420576592
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年10月8日 優先權日:2014年10月8日
【發明者】王日輝, 郭銳, 王群濤, 許萍, 高凌雁, 裴小靜, 王秀麗 申請人:中國石油化工股份有限公司