[發(fā)明專利]用于制備低散發(fā)熱塑性高分子材料的三螺桿及其應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410476007.0
• 申請日: 2014-09-17
• 公開（公告）號: CN104275789B
• 公開（公告）日: 2017-04-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 路海冰;婁小安;裘浩成;沈葉龍;蘇吉英
• 申請（專利權(quán)）人: 上海日之升新技術(shù)發(fā)展有限公司
• 主分類號: B29C47/40
• 分類號: B29C47/40
• 代理公司: 上海漢聲知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司31236
• 代理人: 郭國中,陳少凌

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于塑料擠出成型設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種用于制備低散發(fā)熱塑性高分子材料的三螺桿及其應(yīng)用，特別涉及一種在塑料擠出加工工藝中對產(chǎn)生的氣體及TVOC分子進(jìn)行有效脫除的擠出螺桿。

背景技術(shù)

目前隨著以塑代鋼的不斷深入，改性塑料已廣泛應(yīng)用于生活中各個(gè)領(lǐng)域。而塑料制品在使用過程中，其內(nèi)部的小分子物質(zhì)會隨著時(shí)間的推移及溫度的變化而逐漸的散發(fā)到大氣環(huán)境中，特別是涉及到密閉的領(lǐng)域，如汽車內(nèi)飾件，包括儀表板、副儀表板、門板、立柱等。

在塑料使用的過程中，尤其當(dāng)溫度較高時(shí)，殘余在塑料中的揮發(fā)性有機(jī)物質(zhì)(TVOC)會散發(fā)出來，對人的身體產(chǎn)生損害。而制品中TVOC含量超標(biāo)時(shí)，需采用后續(xù)高溫等工藝進(jìn)行處理耗時(shí)耗力。TVOC物質(zhì)主要包括烴類、苯類、醛類等，主要來源于聚丙烯、彈性體等樹脂合成時(shí)殘余的單體，抗氧劑、光穩(wěn)定劑、潤滑劑、色粉等添加劑及改性聚丙烯材料加工過程中降解產(chǎn)生的小分子等，因此，為了減少塑料制品中的TVOC含量，從原材料和加工工藝方面進(jìn)行控制是最必要的選擇。

在原材料優(yōu)選的情況下，加工工藝過程成為了改善TVOC的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，目前在聚合物加工設(shè)備中，螺桿擠出機(jī)是最為主要的生產(chǎn)設(shè)備，目前，單螺桿擠出機(jī)，雙螺桿擠出機(jī)和多螺桿擠出機(jī)在工業(yè)中都已經(jīng)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化，螺桿擠出機(jī)一般可分為嚙合同向螺桿擠出機(jī)，嚙合異向螺桿擠出機(jī)，非嚙合螺桿擠出機(jī)和形雙螺桿擠出機(jī)等。在螺桿擠出的過程中，在高溫和剪切力的作用下，合成階段貯存在原料中的TVOC及在加工過程中由于剪切，熱氧老化產(chǎn)生的小分子會以氣態(tài)形式溢出，如果不及時(shí)脫除，在擠出結(jié)束后仍會貯存在物料中，在以后的使用過程中就會不斷地散發(fā)出來。而目前的螺桿擠出工藝主要集中在采用多真空抽取及剪切力變換來降低擠出物的TVOC。多真空抽提的方式，隨著真空系統(tǒng)增加，增加能耗的同時(shí)，真空口增多不利于螺桿的密閉性及穩(wěn)定性。而剪切力降低雖可減少材料降解產(chǎn)生的TVOC，但不利于材料共混效果，材料的力學(xué)性能會受到顯著影響。中國專利CN102941666A公布了一種制備聚丙烯制品的脫揮雙螺桿，但其只限于應(yīng)用在制備發(fā)泡聚丙烯材料方面，且對減少TVOC制備低散發(fā)材料效果不明顯。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種用于制備低散發(fā)熱塑性高分子材料的三螺桿及其應(yīng)用；本發(fā)明三螺桿通過增大傳質(zhì)面積及壓力疏導(dǎo)的方式對熱塑性高分子材料在加工過程可易揮發(fā)組份進(jìn)行最大限度脫除，大大降低了在擠出造粒后的TVOC物質(zhì)含量及氣味的殘留，避免了在擠出過程中采用多真空抽提的能耗，大大節(jié)省了在造粒后要對制品人工TVOC脫除的時(shí)間成本和經(jīng)濟(jì)成本，在保持熔體充分共混的同時(shí)最大限度的使擠出物具有低散發(fā)的特性。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明提供一種用于制備低散發(fā)熱塑性高分子材料的三螺桿，所述三螺桿包括第一壓力部(C1)、第二壓力部(C2)、第三壓力部(C3)、第四壓力部(C4)、第五壓力部(C5)，對應(yīng)壓力分別為P1、P2、P3、P4和P5；所述三螺桿包括沿物料流向方向的第一壓力部(C1)、第二壓力部(C2)、第三壓力部(C3)、第四壓力部(C4)中任意不同區(qū)域組合的至少兩個(gè)循環(huán)、非組合區(qū)域、以及所述循環(huán)與非組合區(qū)域連接后再連接第五壓力部(C5)。

優(yōu)選地，所述組合的數(shù)量大于等于1。

優(yōu)選地，所述組合包括區(qū)域的數(shù)量大于等于2。

優(yōu)選地，所述壓力P1、P2、P3、P4和P5滿足以下關(guān)系：P4≤P5≤P2＜P3≤P1。

優(yōu)選地，所述P5與P4的關(guān)系為1.0?P4≤P5≤1.5?P4。

優(yōu)選地，所述P2和P5的關(guān)系為1.0?P5≤P2≤2.0?P5。

優(yōu)選地，所述P2和P3的關(guān)系為1.5?P2≤P3≤2.0?P2。

優(yōu)選地，所述P3和P1的關(guān)系為1.0?P3≤P1≤1.75?P3。

另一方面，本發(fā)明提供一種用于制備低散發(fā)熱塑性高分子材料的三螺桿的應(yīng)用，所述應(yīng)用具體指三螺桿可應(yīng)用于嚙合同向三螺桿擠出機(jī)，嚙合異向三螺桿擠出機(jī)，非嚙合同向、異向三螺桿擠出機(jī)、錐型三螺桿擠出機(jī)等三螺桿擠出機(jī)的制備。

優(yōu)選地，所述三螺桿在擠出機(jī)中的縱向排列包括三角排列或一字排列。

本發(fā)明所述的一種制備低散發(fā)熱塑性高分子材料的三螺桿，可通過螺紋元件設(shè)計(jì)，螺桿夾套設(shè)計(jì)，壓力調(diào)節(jié)閥設(shè)計(jì)，螺紋元件組合以及其他一些方式得到所述的壓力控制，起到有效脫揮的作用；特別地，三螺桿在同等的生產(chǎn)效率下增加了物料的分布面積，使得塑料揮發(fā)組分更大限度的溢出和傳導(dǎo)。