CN1009718B - 挤压合成树脂的挤压设备 - Google Patents

Abstract

一用于挤压合成树脂的挤压设备，包括第一挤压器和第二挤压器。第二挤压器有一带排气孔的机筒，一在该机筒近端并与第一挤压器出料口相连的进料口，一在机筒内的分配进料装置，它有多个将进料口与机筒中的空间进行流体连通的通道，该分配/进料装置用于分配和输送送入进料口的成型材料到机筒中，在机筒的远端有一出料口，在机筒中有一螺杆，还有一驱动螺杆的电机，在排气孔的外侧装有一与真空泵相连的气密真空室。

Description

本发明涉及挤压合成树脂的挤压设备，更具体地说，涉及包括两个挤压器、其中一个挤压器的进料口与另一个挤压器的出料口相连的挤压合成树脂的设备。

日本专利公开（Kokai）48-79864公开了一种普通的挤压设备。这种挤压设备包括有第一和第二挤压器，每个挤压器都有一个机筒，每个机筒里都有一根螺杆。位于前部的第二挤压器有一个进料口，它与位于后部的第一挤压器出料口相连。该进料口具有一个横截面大小与送入第二挤压器机筒的成型材料横截面大小相对应的横截面。

因此，成型材料通过位于后面的第一挤压器被软化成半熔状态，并通过第二挤压器的进料口被送入该第二挤压器的机筒和螺杆之间的空间。但是，当该空间充满了半熔树脂时，除了螺杆的螺旋棱或刮板外的螺杆外表面上就出现了问题。更具体地说，在螺杆的外表面上发生了轴向不供料现象，而且这种半熔的树脂粘附在螺杆的外表上。半熔的树脂在已经粘附上的树脂上逐渐积累，因此使机筒和螺杆之间的空间横截面积显著减小。此外，已经粘附了长时间的树脂会从螺杆上脱离，并被传送到出料口，结果使树脂的出料量不稳定，并且树脂的质量降低。

日本专利公开（Kokai）48-79864上公开的第二挤压器具有一个排气孔，用于排出成型材料熔化时产生的气体。这种普通的排气孔被安置在机筒中靠近被用作成型材料的薄片被加热并开始熔化的位置，并且垂直穿过机筒。此外，该排气孔通常直接与一真空泵相连。

然而，排气孔附近的某些熔融树脂也从排气孔被向外挤出，并且由真空泵抽吸，因而干扰了真空泵的运行。当真空泵不能正常运行时，必须暂时停止该挤压器的操作以清洗该真空泵，或者在清洗该真空泵期间将该真空泵转接到另一个预先放置的辅助泵上以驱动挤压器。这样的过程明显地妨碍了挤压操作并且不可避免地提高了操作费用。

本发明的目的是要提供一个挤压合成树脂的挤压设备。它能使从第二挤压器出料口挤压出来的熔化树脂的出料量稳定，它能够连续地被驱动而不需周期性地停止其运行。

以上目的是通过以下的挤压树脂的挤压设备来达到的。该设备包括：

一个第一挤压器，它有

一个第一机筒，

在第一机筒的近端有一个将成型材料送入该第一机筒的第一进料口，

在第一机筒的远端有一个将包含在第一机筒中的成型材料送出的第一出料口，

被安置在第一机筒内并具有一个螺旋棱的一个第一螺杆，以及

与该第一螺杆相连并驱动该螺杆的一个第一电机;

一个第二挤压器，它有

一个第二机筒，

在该第二机筒的近端有一个将成型材料送入该第二机筒的第二进料口，

在该第二机筒内有分配/进料装置，它有多个通路，用于对第二进料口和第二机筒中的空间进行流体地连通，并通过这些通路将供给第二进料口的成型材料分配并输送至第二机筒内，

在第二机筒的远端有一个第二出料口，它排放出包含在第二机筒内的成型材料，

安置在第二机筒中的具有螺旋棱的第二螺杆。

一个与第二螺杆相连并驱动该第二螺杆的第二电机，以及

一个将第一挤压器的第一出料口连接到第二挤压器的第二进料口的连接部件。

此外，在第二机筒的侧壁上有一个排气孔，在这种挤压设备的一种实施方案中，有一个气密的真空室与该排气孔相连。

在机筒侧壁上形成该排气孔，当螺旋棱通过旋转向下运动时第二螺杆的螺旋棱的远端正对着该排气孔。排气孔的轴相对于水平线倾斜成预定的角度，结果使排气孔的外侧端比其内侧端处在更高一些的水平位置上。

图1是按本发明的完整的挤压设备的部分剖面 平面图;

图2是沿图1中Ⅰ-Ⅰ线剖开的第二挤压器的垂直剖面图;

图3是该第二挤压器进料口的部分剖面图;

图4是沿图3中Ⅱ-Ⅱ线剖开的第二挤压器的垂直剖面图;

图5是第二挤压器衬套和分配套的部分剖面图;

图6是第二挤压器的一个垂直剖面图，示出了一种改进的分配套。

现在参照附图来详细描述本发明的一个实施方案。

如图1所示，按照本发明的挤压设备包括了第一挤压器2和第二挤压器12。挤压器2装有第一机筒4，在机筒4的近端有将成型材料送入机筒4的第一进料口5，在机筒4内安装有传送由口5送入的成型材料的第一螺杆6，在挤压器2的近端安装有驱动螺杆6的第一电机8，在挤压器2的远端有出料口10。挤压器12还包括有第二机筒14，在它的近端具有将成型材料送入机筒14中的第二进料口22。机筒14内装有第二螺杆16，在挤压器12的远端安装有驱动螺杆16的第二电机18。连接部件20具有连接机筒4的出料口10和机筒14的进料口22的第一连通通路24，在部件20上安装有测量通路24中树脂压力的第一压力计26和控制要加到挤压器12上的树脂压力的压力控制阀28。

按照以下关系设计挤压器2机筒4的内径D₁和挤压器12机筒14的内径D₂：

D₁/D₂＜1

更具体地说是按照下面的等式来设计的：

D₁/D₂＝0.9至0.65

例如，当D₁＝100毫米时，D₂＝130毫米左右。

挤压器12的挤压口30通过具有通路34的连接部件36与挤压模32连接。在挤压口30附近以及在第二连接部件36的中部装有测量内部树脂压力的第二和第三压力计38和40。在部件36上还配备有测量通路34内部熔化树脂温度的温度计42。

在挤压器12的进料部分46里提供有排放树脂熔化时产生的气体的排气孔44，更具体地说，排气孔44在缸体的侧壁上，当螺旋棱72借助于螺杆16向下按图2所示箭头方向转动时螺杆16的螺旋棱或刮板72就正对着排气孔44。在本实施方案中，孔44被安排得使它的轴与水平线或垂直线都成大约45°角的倾斜，同时在和螺杆16旋转方向相反的方向上相对于螺杆16的法线也倾斜成45°角。但是相对于螺杆16法线的倾斜角（A）可在30°到90°范围内任意选择。

如图2所示，孔44的外侧端与气密的真空室48相连。室48由侧壁52、底盖50和顶盖62构成，并且有一个与周围大气隔绝的空间49，通常将空间49设置成真空。孔44的开口56在室48的侧壁的较高水平位置，而不在其中间位置。底盖50被安装在侧壁52的底部，通过像螺栓这样的适当锁紧元件78来打开或关闭底盖50。冷却盘管54和55分别被安置在侧壁52和底盖50的外表面上，它们的内表面起热交换表面的作用，用于冷却从孔44泄出的树脂，这些热交换表面是在孔44的开口56下边的一个预先确定的距离处。另一方面，与真空泵50相连的泵连接口60是在高于开口56的侧壁部分。用于封闭真空室48上开口的顶盖62部分地由透明材料构成，这个透明部分起一个窗口的作用，用于对该气密的真空室的内部进行外部观察。

下面对挤压设备的运行进行说明。

首先，从第一挤压器2的进料口5送入作为原材料的热塑性合成树脂或这种树脂与一种填充材料粉末的混合物。电机8和18分别转动第一和第二螺杆6和16，并用普通的方法将机筒4和14的选定部位加热到预定的温度，因此，由挤压器2制备出来的处于半熔状态的树脂从出料口10排出，并通过连通通路24被送到第二挤压器12的进料口22。馈送到挤压器12机筒中的半熔树脂由第二螺杆16向该机筒的远端传送。树脂通过机筒14时产生的气体通过在供料部分46上开的排气孔44并且通过气密真空室48被真空泵58抽吸并排出。

另一方面，螺杆16使除去了气体的熔化的树脂进一步混合，这种最终得到的树脂然后从挤压口30、通过通道34被馈送至压模32。熔融的合成树脂一到压模32就被压制成所希望的形状。

当熔融的树脂通过孔44的内侧端附近时，部分熔融树脂被挤入孔44，但是由于孔44如图2所 示倾斜成一预定角度，所以大部分挤进去的树脂由于它自身的重量又返回到机筒14中，然后由螺杆16再次碾压，并与其它树脂部分进行混合。此后，树脂被均匀混合并馈至压模32。

在本实施方案的设备中，馈入压模32的树脂量由螺杆16的旋转频率控制，并且要控制挤压器2的螺杆6的旋转速度使得由第二压力计38指示的压力数值总保持基本恒定。此外，需要时可控制压力控制阀28以稳定压力计38所指示的压力。这种控制可以由操作员一面观察压力计38的压力并且观察从孔44被挤入气密真空室中的熔融树脂量一面手动进行。另一个办法是安装一个配备有多个传感器的自动控制装置来自动控制螺杆6的转动频率。

此外，在本发明的挤压设备中，由于第一挤压器2的机筒内径D₁小于第二挤压器12机筒内径D₂，所以挤压器12受到从挤压器2挤出的树脂量的变化的不利影响较小。由于各个螺杆的转动速度易于精确控制，所以可以选择挤压器2螺杆转动频率来稳定压力，使得从排气孔剂出的树脂量减少。

除此之外，由于第一和第二挤压器的机筒具有不同的直径，因此，第一挤压器的螺杆转动速度可以相对地增加。由于这一缘故，提高了原料薄片的可塑效率和熔融效率。

另一方面，第二挤压器机筒的内径做得较大，所以第二挤压器螺杆转得更慢些，大约比第一挤压器的螺杆慢10至50%。因此，传送到第二机筒内的树脂可由加热器充分地加热，但不会因第二螺杆的低速转动而产生过热，因此树脂很少变劣。

在这一挤压设备中，在整个设备运行时，半熔的薄片和填充材料相对于机筒14和螺杆16沿轴向传输，在此传输过程中通过孔44排出树脂熔化时产生的气体。一部分处于熔化或半熔化状态的树脂66如前所述被挤入孔44中，但是在孔44中的树脂或填充材料因为孔44如图2所示是倾斜的所以由于重力而被迫返回。此外，由于孔44在与螺杆转动相反的方向上相对于螺杆的法线倾斜一个预定的角度，所以从孔44涌出的树脂在螺杆16转动时由螺旋棱72刮去，因而大部分剩余的树脂返回到机筒14中。

但是，在孔44中收集并附着在它内壁表面上的熔融的或半熔的树脂逐渐扩充变多，推压并打开通常是关闭的阀76，然后被挤入气密的真空室48。

挤进室48的树脂向下流动并被贮存在那里。同时，气体和树脂被分开，气体由泵58抽走。

当贮存在室48中的树脂趋近于排气孔的连接口56时，泵58暂时停止工作以使室48里的压力与周围大气相等，松开紧固件78，打开底盖50，从室48中去除固化了的树脂。此后，盖上底盖50并用紧固件78紧固，重新启动泵58。

如前所述，在本发明的挤压设备中，从排气孔挤出的树脂在室48中被固化，由于这一原因，能够很容易地将树脂排除掉，而且由于挤入气密真空室的树脂几乎没有被污染的环境空气所污染，所以能够再次使用。此外，由于顶盖62包括有一个透明部分，所以能够很容易地观察到室48的内部。还可以将顶盖62以及底盖50打开以利于清洁室48的内部。

当孔44相对于机筒14的法线的倾斜角A被设定在如前面所述的范围时，进入到孔44的树脂可能易于返回到缸体内。当角度A设置在上面的范围之外时，进入到孔44的树脂量就增加。

当孔44相对于水平线的倾斜角被设置成45°左右时，将室48装配到孔44上就很容易，并且可减少进入的树脂量。

作为这一实施方案的改进，可以提供并安装两个这样的气密真空室48，以便使它们可交替地滑至孔44的开口56上。当其中一个气密真空室48接近装满树脂并要将树脂排除时，就可将另一个气密真空室连接到开口56上，以便代替前一个室。于是在这一改进中可进一步提高挤压设备的效率。

现描述本发明的围绕第二挤压器12进料口22的一个结构。

如图3所示，在挤压器12的机筒14里面安装了环形衬套84，在衬套84的近端形成了相对于该衬套轴是倾斜的倾斜表面84a，由表面84a和机筒14内表面限定的空间85与口22相连，见图5所示。在衬套84的近端，从该近端的面到一预定的深度，形成一个直径较大的分配套插入部位86，环形的分配衬套88就被插入该部位86里，并且还有一部分从衬套84的近端突出出来。如图3所示，衬套88的近端90支撑着驱动部分80的端面92。由衬套88的外部表面进一步限定的空间 85形成了分配通道96，用于沿衬套88的外部表面分配从口22送入的熔融树脂。在衬套88的近端的周边上有多个进料槽98，通过这些进料槽使通道98与机筒14中的空间相通。

如图4所示，在这一实施方案中，在该周边上以相等的角度间隔形成16个进料槽98，槽98的数目最好在8至20之间，但是根据机筒的内径和树脂的性质，这一数目可以在上面的范围之外。

如图4所示，每一个槽98径向向外扩大，因而具有漏斗形。作为改进，形成的槽98要使得它的轴在与螺杆16转动方向相反的方向上、相对于螺杆16的法线倾斜成一确定的角度，如图6所示。

在这一实施方案中，穿过第二个挤压器12的机筒14和衬套84即形成了狭长的排气孔44，如图5所示。

在第二挤压器如上面所说的那样构成的进料口附近，将半熔的树脂从第一挤压器2通过口22送至通道96，再从衬套88的多个槽98挤入机筒14。半熔的树脂68随后突伸到每个槽98里，形成图4中虚线表示的小凸出部，由螺杆16的螺旋棱72将其刮下，然后再向口30传送。

在这种挤压设备中，加到口22上的半熔树脂首先被加到通道96。由于通道96的宽度从口22向下逐渐减小，所以在分配通道内的树脂向下移动，并连贯地从这些进料槽加入到机筒中，因此树脂量根据分配通道的容积而减小。结果使整个通道96上任何地方的树脂馈送压力均匀一致，而且从每一个槽98送入机筒14中的树脂量均相等。

如图5所示，由于多个进料槽98是在衬套88的末端形成的，所以在要改变颜色或改变树脂材料的拆卸和清洗这些进料槽98是很容易的。

如前面所叙述过的那样，在本发明的挤压设备中，从第一挤压器2挤压出的半熔树脂通过连通通道24被加到第二挤压器12的进料口22。这种半熔的树脂被送入挤压器12的分配通道96，然后从分配衬套88周边上形成的进料槽98伸入到机筒14的内部，在其内部形成了小的凸出部。树脂连贯地由旋转螺杆16的螺旋棱72刮下，再次成为薄片。这些成为薄片的树脂随螺杆16的转动不断地沿轴向传送。

因此，在本发明的挤压设备中，由于半熔树脂是从第一挤压器通过多个进料槽分配的，然后再送入第二挤压器的机筒，所以由每个进料槽输送的量不大，并且从进料槽向里伸入形成小凸起部的树脂在它与螺杆表面接触之前不断地被螺旋棱刮下来。因此，不像传统的挤压设备那样，半熔的树脂具有既不粘附到螺杆的外表面、也不与之一起旋转的趋势，而是要形成小薄片，因当可以由每个螺旋棱进行可靠的传送。其结果是，由第二挤压器排放的树脂量是稳定的，树脂的质量也是均匀一致的。

除此之外，由于在进料口附近的一个部位有一个用于排除伴随产生的气体的排气孔，因此在排气孔附近的成薄片状的半熔树脂的表面面积增加了，结果是使包含在其中的气体完全都排放掉。

Claims (17)

1、一个用于挤压合成树脂的挤压设备，包括：

一个第一挤压器，它有

一个内径为D₁的第一机筒，

一个在所说第一机筒近端处、将成型材料送入所说第一机筒内的第一进料口，

一个在所说第一机筒远端处、排放包含在所说第一机筒内的成型材料的第一出料口，

一个安置在所说第一机筒内、具有螺旋棱的第一螺杆，和

一个与所说第一螺杆连接、并驱动它的第一电机；

一个第二挤压器，它有

一个内径为D₂的第二机筒，

一个在所说第二机筒近端处、将成型材料送入所说第二机筒的第二进料口，

一个在所说第二机筒远端处、排放包含在所说第二机筒内的成型材料的第二出料口，

一个安置在所说第二机筒内、具有螺旋棱的第二螺杆，

一个与所说第二螺杆相连、并驱动它的第二电机；以及

一个将所说的第一挤压器的第一出料口和所说的第二挤压器的第二进料口连接起来的连接部件，

其特征在于还包括有分配/进料装置，它在所说的第二机筒里面并且具有多个用于流体地连通所说第二进料口与所说第二机筒内的一个空间的通道，该分配/进料装置用于通过这些通道把送到第二进料口的成型材料分配并输送到所说的第二机筒内。

2、一个如权利要求1所述的设备，其特征在于所说的分配/进料装置包括一个安装在所说第二机筒内的衬套;以及一个装在所说衬套近端的分配衬套，在其一端的周边上具有多个槽，这些槽构成了所说的通道。

3、一个如权利要求2所述的设备，其特征在于所说分配衬套的每个槽沿径向扩大以具有漏斗形。

4、一个如权利要求2所述的设备，其特征在于所说分配衬套的每个槽在与所说第二螺杆转动的方向相反的方向上相对于所说第二螺杆法线倾斜一个预定的角度。

5、一个如权利要求3所述的设备，其特征在于所说槽的倾斜角被设置在5°到45°范围之内。

6、一个如权利要求2所述的设备，其特征在于所说的衬套近端被倾斜地切断并且在所说第二挤压器进料口的下方形成了一个最终的空间，从而由所说空间形成了一个分配通道，用于将熔融的树脂均匀地送进每一个所说的槽中。

7、一个如权利要求1所述的设备，其特征在于所说第二挤压器具有比所说第一挤压器内径D₁更大的内径D₂，并且所说内径D₁和D₂是按照等式D₁/D₂＝0.9至0.65确定的。

8、一个如权利要求1所述的设备，其特征在于在所说第二挤压器侧壁上还包括有一个排气孔，以及一个与所说排气孔相连的气密真空室。

9、一个如权利要求8所述的设备，其特征在于所说排气孔是在所说第二挤压器的侧壁上形成的，当所说螺旋棱借助于所说第二螺杆的转动向下移动时所说第二螺杆的螺旋棱的远端正对着所说排气孔。所说排气孔的轴相对于水平线倾斜成一预定的角度，使得所说排气孔的外侧端位于比其内侧端更高的水平面上。

10、一个如权利要求9所述的设备，其特征在于所说排气孔相对于水平线的倾斜角被设置成45°。

11、一个如权利要求9所述的设备，其特征在于所说排气孔的轴线在所说第二螺杆旋转方向相反的方向上，相对于所说第二螺杆的法线倾斜成一预定的角度。

12、一个如权利要求11所述的设备，其特征在于所说排气孔相对于该法线的倾斜角被设置在30°至90°的范围内。

13、一个如权利要求8所述的设备，其特征在于所说气密真空室包括一个可打开和关闭的底盖，和一个部分地由透明板构成的顶盖，因此能够通过顶盖观察到真空室的内部。

14、一个如权利要求8所述的设备，其特征在于它还包括一个与所说气密真空室相连的真空泵。

15、一个如权利要求14所述的设备，其特征在于所说排气口外侧端的开口是在比所说气密真空室中间部分略高些水平面上的侧壁部分形成的，并且与所说真空泵相通的连接口是在比所说开口更高的水平面上的侧壁部分上形成的。

16、一个如权利要求8所述的设备，其特征在于在所说气密真空室的所说侧壁的至少一个区域上安装有一个冷却盘管。

17、一个如权利要求8所述的设备，其特征在于所说冷却盘管被安置在所说气密真空室的所说底盖上。

Images