[發明專利]高分子材料棒材單螺桿擠出機筒成型法及其成型設備

有效

• 申請號: 201110281580.2
• 申請日: 2011-09-21
• 公開（公告）號: CN102310541A
• 公開（公告）日: 2012-01-11
• 發明（設計）人: 秦建華
• 申請（專利權）人: 武漢工程大學
• 主分類號: B29C47/20
• 分類號: B29C47/20;B29C47/60;B29C47/66;B29C47/82
• 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

本發明涉及一種流動性差的高分子材料棒材單螺桿擠出機筒成型法及其成型設備。?

背景技術

目前高分子材料棒材的成型方法主要有采用普通單（雙）螺桿擠出機結合棒材機頭和模壓燒結成型兩種方法。?

對熱塑性塑料和成型具有一定流動性的高分子材料棒材的成型方法一般采用單（雙）螺桿擠出機結合棒材機頭來成型，該成型方法成熟、成型效率高，得到廣泛應用。對于熱固性塑料和成型流動性差這類高分子材料?，如超高分子量聚乙烯（UHMWPE）和聚四氟乙烯(PTFE)等棒材等成型采用模壓燒結的成型方法，該方法成型過程不連續，塑化時間長，成型速度為1-2m/h，生產效率較低，不宜成型大型和特小型的成品，在生產應用中受到一定限制。?

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棒材單螺桿擠出機筒成型法及其成型設備，實現對熱固性塑料和成型流動性差這類高分子棒材連續、高效成型。?

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案是：高分子材料棒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、螺桿、進料座、前端機筒、軸承、軸承座、中間機筒、后端機筒、定型套、箱體、動力輸入軸和送料環，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與進料座和軸承座固定在箱體上，中間機筒、后端機筒和定型套間通過法蘭連接并固定在軸承上，前端機筒的原料入口處內嵌有送料環，動力輸入軸通過齒輪與前端機筒配合連接，將動力傳遞到前端機筒上，所述的螺桿結構分為：進料壓縮段、壓實段、螺桿根圓漸縮段和螺棱直線消失段，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，螺桿的幾何壓縮比逐漸達到高分子材料的物理壓縮比；所述的壓實段的結構為：螺桿的幾何壓縮比接近或者大于高分子材料的物理壓縮比，確保高分子材料在該段被壓實；所述的螺桿根圓漸縮段的結構為：螺桿頂圓和螺桿根圓直徑逐漸縮小，其單位節距螺桿螺槽體積和進料壓縮段的單位節距螺槽體積相近；所述的螺棱直線消失段的結構為：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，并隨螺桿根圓的消失而消失。?

按上述方案，所述的前端機筒內壁開有溝槽。?

按上述方案，所述的前端機筒內壁安設有增壓內襯，增壓內襯上開有溝槽。?

按上述方案，所述的溝槽與螺桿的壓實段相對應；所述的中間機筒與螺桿根圓漸縮段相對應，其中中間機筒的內壁與螺桿根圓漸縮段的螺棱間間隙應保持足夠小，確保高分子材料沿著螺槽方向運動。當高分子材料經過該段時，通過加熱器的加熱和高分子材料運行過程中摩擦熱的共同作用，高分子材料實現了預熱甚至局部實現了塑化。?

按上述方案，所述的后端機筒的型腔截面面積與螺棱直線消失段的尾部無螺棱處、中間機筒與螺桿間所形成的型腔截面面積相同或相近。?

當高分子材料進入螺棱直線消失段，高分子材料的運動方向由隨螺槽螺旋運動轉變為沿平行螺桿方向的直線運動，隨著螺桿根圓的消失，被壓實的高分子材料充滿后端機筒的型腔而形成棒材型胚；當高分子材料輸送到達棒料成型區（定型套）時，通過后端機筒的變徑或變形使得高分子材料在輸送過程中形成一定的阻力，保證棒材型胚在后端機筒內得到充分壓實，在加熱器加熱和物料運行過程中摩擦熱的共同作用，高分子材料棒材實現塑化。?

高分子材料棒材單螺桿擠出成型機筒成型法，其特征在于按以下步驟順序進行：高分子材料從進料座進料，螺桿靜止，在送料環的輸送擠壓和前端機筒旋轉的摩擦拖曳的共同作用下，高分子材料隨螺槽方向前行，高分子材料逐漸被壓實；在螺桿的壓實段，對應前端機筒內壁或者前端機筒的增壓內襯設有溝槽，在壓實段將產生足夠的擠出壓力，確保高分子材料隨螺槽繼續前行，進入螺桿根圓漸縮段，螺桿頂圓和螺桿根圓直徑逐漸減少，高分子材料隨螺槽前行；進入螺棱直線消失段，高分子材料的運動方向由隨螺槽螺旋運動轉變為沿平行螺桿方向的直線運動，隨著螺桿根圓的消失，被壓實的高分子材料充滿后端機筒的型腔而形成棒材型胚；在擠出壓力的作用下，棒材型胚沿螺桿方向做直線運動并在摩擦熱、機筒外加熱器加熱的共同作用下，逐漸塑化；棒材型胚在定型套內實現冷卻定型過程；最后通過牽引裝置、計量裝置和切割裝置共同協調工作下，實現高分子材料棒材的連續成型。?