[發明專利]一種高分子材料的高壓塑化及注射方法和裝置

有效

• 申請號: 201611093933.5
• 申請日: 2016-12-02
• 公開（公告）號: CN106827427B
• 公開（公告）日: 2019-04-19
• 發明（設計）人: 孫義明
• 申請（專利權）人: 湖北工業大學
• 主分類號: B29C45/54
• 分類號: B29C45/54;B29C45/58
• 代理公司: 武漢帥丞知識產權代理有限公司 42220
• 代理人: 朱必武;王玉

本發明公開一種高分子材料的高壓塑化及注射方法和裝置，包括料筒、變徑推桿、堵頭、環形塑化柱塞、彈簧，變徑推桿分左、中、右三段，位于中段的是兩端帶錐度且直徑大于右段加料芯桿的差動圓筒磨盤，差動圓筒磨盤外圓上有螺旋狀磨盤齒，形成薄層面剪切塑化，剪切強度非常大，研磨分散效果好。裝置中有環形加料腔、薄層環形塑化腔和環形注射腔，圓環形塑化腔截面積小于注射腔截面積，差動圓筒磨盤因兩端壓力差形成差動移動，物料可從塑化腔轉移到注射腔，塑化移動壓力和速度與塑化旋轉速度是相互獨立控制。環形塑化柱塞面積小，加料塑化壓力高，可高壓加壓塑化，差動圓筒磨盤與注射芯桿一起構成的環形注射柱塞面積小，注射壓力較高。

技術領域

本發明涉及一種高分子材料的高壓塑化及注射方法和裝置，具體涉及采用環形柱塞和變徑推桿裝置，實現高壓塑化和注射屬方法，屬高分子材料成型加工技術領域。

背景技術

塑化質量良好是所有高分子材料成型加工的必要前提。傳統的高分子材料塑化方法包括：兩輥開煉、密煉、單螺桿或雙螺桿混煉，這些方法均存在這樣或那樣的一些缺點分別敘述如下：

最早出現并且一直沿用至今的開煉機，其基本原理是把兩個有速度差的、敞開的輥筒靠在一起形成一個線狀窄縫，物料在輥筒的差速和摩擦作用下被拖拽并通過上述線狀窄縫，物料在窄縫中被擠壓，容積變小，形成拖拽剪切，再通過人工翻滾混合。開煉機的塑化機理是拖拽剪切和擠壓變形捏合，其不足之處在于：物料的混合效率低、系統不密閉、缺乏純平面強剪切作用。

密煉機是針對開煉機的混合能力差(混合的本質是物料位置交換)，系統不密閉等缺點，把兩個輥筒改成Z型類轉子并交錯排列于密閉容器中，由于兩個Z型類轉子形狀上交錯排列，當轉子旋轉時形成空間變化，對物料產生捏合、拖拽、位置交換的混合作用，所述密閉容器與Z型轉子外圈構成線狀窄縫，從而產生一定剪切，由于轉子改成Z形，與開煉機的純圓筒相比較，密煉機的線狀窄縫更短，剪切效果相比開煉機要弱，因此塑化效果不如開煉機，且工作壓力低。

螺桿擠出機通過螺桿旋轉方式輸運螺槽中物料，利用物料輸送過程中與靜止的料筒內壁形成的速度差，產生拖拽式剪切，實現連續性塑化。針對螺桿擠出機也有較多的改進，典型的有通過螺槽深度漸變方式產生容積壓縮，或者是帶捏合單元的雙螺桿擠出機，然而螺桿或捏合的基本結構沒有發生本質性變化——捏合、拖拽式剪切塑化，塑化壓力≤30MPa。

如上所述開煉機和密煉機的共同缺點是無法連續出料；注射機一般采用分流梭或短螺桿塑化，塑化質量比較差。

中國發明專利《一種雙轉子差動塑化擠出方法和裝置》(CN20091003802)所公開的，原理是螺桿內部套裝另外一個螺桿，兩根螺桿螺旋方向和旋轉方向相反，旋轉利用內外螺桿的差動運動，產生容積變化，進而進行塑化，由于該差動是運動差動，不是壓力差動，因此不會產生高壓效應；中國發明專利《一種超高壓單螺桿擠出機》(CN200510095751)所公開的，是采用120倍的螺桿壓縮比和1500rpm的高轉速實現高壓，采用該結構實現高壓縮比的不足之處是阻力大，且高轉速的缺點還有摩擦產生的降解大；中國發明專利《一種高溫高壓塑化裝置》(CN201110210816)是采用0.6MPa的高溫高壓蒸汽實現高溫高壓塑化，其原料是氣體而非熔體。

本申請發明人之先獲得授權的發明專利《內循環可控剪切密煉方法和裝置》(2004100610441)是利用料腔1、噴嘴2、中間筒4構成一個密閉的腔體，物料從加料斗14 加入，物料在塑化輥5的旋轉和移動動力作用下，往復來回地通過由塑化輥5的大徑與料腔 1構成的窄縫，進行旋轉剪切塑化，料筒1與中間筒4間為無縫滑動配合，套裝在中間筒4 內的帶移動動力的塑化輥5同時帶有旋轉動力。其不足之處是：位于噴嘴一端的腔體體積相對較大，致使腔體內熔體壓力較低，不能適應高壓塑化及注射要求。