[發明專利]高分子材料管材單螺桿連續擠出成型機筒成型法及其成型設備

有效

• 申請號: 201110217745.X
• 申請日: 2011-08-01
• 公開（公告）號: CN102358022A
• 公開（公告）日: 2012-02-22
• 發明（設計）人: 秦建華
• 申請（專利權）人: 武漢工程大學
• 主分類號: B29C47/00
• 分類號: B29C47/00;B29C47/38;B29C47/60
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 崔友明

技術領域

本發明涉及熔融流動性很差，甚至沒有熔融流動性的高分子材料管材單螺桿連續擠出成型機筒成型法及其成型設備。

背景技術

目前，對流動性很差的高分子材料管材成型普遍采用的成型方法有：柱塞擠出成型；高分子材料進行流動工藝改性，增加其成型流動性后，采取普通單螺桿擠出成型；超高分子量聚乙烯管材單螺桿擠出機筒成型法。

柱塞擠出成型可以看成是連續的燒結成型，該方法成型過程不連續，塑化時間長，生產效率較低，不宜成型大的成品，在生產應用中受到一定限制。

對流動性差高分子原料流動工藝改性后，采用普通單螺桿擠出成型，雖然能夠成型，但成型效率低下，同時以降低產品性能為代價。

發明專利ZL200710053227.2，專利名稱為“超高分子量聚乙烯管材單螺桿擠出機筒成型法”，提供一種超高分子量聚乙烯管材單螺桿擠出機筒成型法，實現對超高分子量聚乙烯粉料在不改性的前提下，連續擠出成型超高分子量聚乙烯管材的目的，這種管材制品完好保存了超高分子量聚乙烯材料的各種優良性能，成型速度達15m/h，遠高于柱塞成型和工藝改性增加成型流動性的成型方法。

專利ZL200710053227.2的主要工藝特征是在機筒內實現“進料→壓實→UHMWPE管材型胚成型→塑化”的工藝流程，有別于普通擠出機成型高分子材料管材“進料→壓實→塑化→管材成型（機筒外）”的工藝流程，這種先成型管材型胚，然后塑化工藝過程，保證管材的成型與原料熔融流動性沒有必然關系，即使原料的熔融流動性很差也能成型。但專利ZL200710053227.2技術所成型的管材型胚的運動形式難以控制，一方面管材型胚隨螺桿作旋轉運動，另外與螺槽間作相對直線運動，管材型胚的絕對運動形式為螺旋運動。在成型過程中，隨螺桿的同心度的降低，導致螺桿光桿與機筒間所形成的空間所形成UHMWPE管材型胚的幾何尺寸精度降低，從而影響UHMWPE管材的精確定型和UHMWPE管材成型的穩定性。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對現有技術而提出一種高分子材料管材單螺桿連續擠出成型機筒成型法，其保留了專利ZL200710053227.2技術所有優點的前提下，提高了成型穩定性和產品質量。

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案是：高分子材料管材單螺桿擠出機筒成型設備，其特征在于包括有螺桿固定支座、進料座、送料環、軸承、螺桿、前端機筒、齒輪、軸承、前端機筒支承座、后端機筒和定型機筒，所述的螺桿固定在螺桿固定支座上，前端機筒分別通過軸承、軸承與進料座和前端機筒支承座固定在支架上、后端機筒和定型機筒固定在支架上，送料環內嵌在前端機筒的原料入口處，輸出軸通過齒輪和齒輪與前端機筒配合連接，將動力傳遞到前端機筒上。

按上述方案，所述的螺桿結構劃分為：螺桿包括有進料壓縮段、螺棱線直線段和螺桿成型光桿段，其中在進料壓縮段的結構為：等螺距變螺槽深度、變螺距變螺槽深度或變螺距等螺槽深度；所述的螺棱線直線段：在螺桿的螺棱線的尾部，螺棱線呈平行于螺桿方向的一段直線；所述的螺桿成型光桿段：在形成高分子材料管材型胚處，螺桿的螺棱線消失，變為光桿。

按上述方案，所述的前端機筒或前端機筒的內襯上開有溝槽，所述的前端機筒在擠出機動力的作用下作旋轉運動，或者前端機筒和后端機筒作為整體在擠出機動力的作用下作旋轉運動，帶動高分原料隨螺槽方向進料壓實。

高分子材料管材單螺桿擠出機筒成型法，其特征在于按以下步驟順序進行：螺桿靜止，開有溝槽的前端機筒做旋轉運動，帶動高分子原料隨螺槽前行并逐漸被壓實，當高分子原料到達螺棱線直線段時，高分子原料的運動方向平行于螺桿的方向，隨后到達螺桿成型光桿段，高分子原料充滿機筒與螺桿間所形成的空間形成高分子材料管材型胚；所得的高分子材料管材型胚在摩擦熱、機筒外熱和加熱螺桿的共同作用下，逐漸塑化，得到高分子材料管材；然后在擠出壓力的繼續作用下，處于高彈態下的高分子材料管材通過定型芯棒和定型套來實現溫度和幾何尺寸的均化過程；再通過冷卻套完成冷卻定型過程，最后通過牽引裝置、計量裝置和切割裝置共同協調工作下，實現高分子材料管材的連續成型。