[發明專利]基于偏心螺旋的高分子材料連續密煉過程強化方法及裝置

有效

• 申請號: 201210560764.7
• 申請日: 2012-12-20
• 公開（公告）號: CN103056979A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發明（設計）人: 瞿金平;晉剛;楊智韜;何和智;殷小春
• 申請（專利權）人: 華南理工大學;廣州華新科實業有限公司
• 主分類號: B29B7/20
• 分類號: B29B7/20;B29B7/22
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 蔡茂略

技術領域

本發明涉及高分子材料混煉加工方法與裝置，具體是指基于偏心螺旋的高分子材料連續密煉過程強化方法及裝置。

技術背景

隨著高分子材料學科的不斷發展，高分子材料的制品在各個行業領域得到了廣泛的應用，任何高分子材料均需要通過成型加工才能成為有用的制品。因此，高分子材料的成型加工工藝和加工設備對于高分子材料制品的性能顯得尤為重要。其中，高分子材料的密煉過程是整個加工過程中重要的一步。傳統的加工方法主要是以密煉機塑煉和混煉為主。密煉機對高分子材料的密煉過程為間歇式的，其密煉工藝為：物料從密煉機加料口投入混煉室，在外力和外熱的復合作用下承受剪切、捏合、混合、塑化和均化，最后開啟卸料門將混煉好的物料排出，再進行下一批物料的密煉。密煉機操作簡單，而且物料無需進行特殊的預處理，設備工作原理易掌握，但是由于密煉機的間歇混煉，每一批混煉的物料都存在有差異，再加上混煉過程中能量的波動以及混煉室內物料的流動特性等因素限制了混煉物料的質量的提高。這種間歇式的傳統密煉設備得到的混煉物料已經難以滿足現代工業生產中高端產品的要求。傳統的密煉機存在設備能耗大、產品質量波動大、生產效率低、密煉效果有限制等固有缺陷，已經成為高分子材料加工發展的一個亟待解決的難題。因此，高分子材料的混煉加工亟待在技術和設備上有新的突破和進展。

為了提高高分子材料密煉的生產效率，提高密煉產品的質量并盡可能的降低生產能耗，研究人員做了大量的工藝以及設備方面的優化研究。新的工藝，如更優化的混煉配方的開發；設備優化方面主要是對混煉設備的混煉轉子或螺桿的改進。這些研究在一定的程度上提高了混煉的生產效率，同時對混煉產品的質量也有所提高，但是在降低能耗方面效果并不明顯，很難達到高效節能的效果。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于偏心螺旋的高分子材料連續密煉過程強化方法，以解決高分子材料密煉加工過程中能耗高、密煉過程不連續、效率低等問題。

本發明的目的還在于提供實現所述方法的一種基于偏心螺旋的高分子材料連續密煉過程強化裝置。

本發明目的通過如下技術方案實現：

一種基于偏心螺旋的高分子材料連續密煉過程強化方法：利用與各自旋轉軸線偏心的第一螺旋轉子和第二螺旋轉子異向嚙合旋轉時，第一螺旋轉子和第二螺旋轉子與定子內壁面的間隙、第一螺旋轉子和第二螺旋轉子的徑向嚙合間隙和軸向嚙合間隙周期性由大變小再由小變大，使物料在兩轉子軸向循環連續密煉的過程被強化。

一種所述方法的基于偏心螺旋的高分子材料連續密煉過程強化裝置，主要由與各自旋轉軸線偏心的第一螺旋轉子和第二螺旋轉子及定子組成；第一螺旋轉子和第二螺旋轉子異向旋轉嚙合，置于空心的定子中；第一螺旋轉子和第二螺旋轉子的外表面為偏心嚙合型凸棱結構，第一螺旋轉子的凸棱結構軸線和第二螺旋轉子的凸棱結構軸線分別與本第一螺旋轉子的轉子旋轉軸線和第二螺旋轉子的轉子旋轉軸線存在相同的偏心量，且第一螺旋轉子和第二螺旋轉子的水平偏心方向相同排布，偏心量大于0而小于定子內腔半徑與螺旋轉子的凸棱結構表面半徑之差；

第一螺旋轉子和第二螺旋轉子均設有排列相同的三塊凸棱體，第一螺旋轉子分別設有第一螺旋凸棱體、第一三角狀凸棱體和第二三角狀凸棱體；第二螺旋轉子分別設有第二螺旋凸棱體、第三三角狀凸棱體和第四三角狀凸棱體；第一螺旋凸棱體和第二螺旋凸棱體為繞轉子圓柱外表面軸向的螺旋體；第一三角狀凸棱體和第二三角狀凸棱體以及第三三角狀凸棱體和第四三角狀凸棱體分別為設置在轉子兩端，頂點相對交錯分布的三角狀凸棱體；第一螺旋轉子上的第一螺旋凸棱體、第一三角狀凸棱體和第二三角狀凸棱體分別與第二螺旋轉子上的第二螺旋凸棱體、第三三角狀凸棱體和第四三角狀凸棱體形成的間隙嚙合。

優選地，所述偏心量大于定子內腔半徑與螺旋轉子的凸棱結構表面半徑之差的三分之一，小于定子內腔半徑與螺旋轉子的凸棱結構表面半徑之差。

本發明兩轉子內嚙合轉動時，由于螺旋轉子凸棱結構的軸線同本轉子旋轉軸線偏心，轉子與定子內壁面的間隙、兩轉子的徑向嚙合間隙和軸向嚙合間隙周期性由大變小再由小變大，納入物料隨轉子與定子內壁面的間隙、兩轉子的徑向嚙合間隙和軸向嚙合間隙周期性變化被塑化擠壓輸送。在這種連續的周期性變化過程中，物料在外力和外熱的復合作用下承受了剪切、拉伸、混合、塑化和均化，從而達到對物料強化密煉效果。

本發明采用基于偏心螺旋的高分子材料連續密煉過程強化方法及裝置，解決了傳統高分子材料密煉技術及設備生產不連續、效率低、能耗高等問題，與傳統高分子材料密煉技術及設備相比，具有如下優點：