CN101037020B - 捏合挤出机 - Google Patents

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Abstract

螺旋状捏合盘体如此布置，使得一片盘体的宽度为缸体内径D的0.1—0.5倍，从盘体的横截面沿螺杆轴的端部方向观察，螺旋角θ沿螺杆的反向旋转方向位于0°<θ<90°的范围之内，该螺旋角θ为位于该盘体前表面侧的顶点和该盘体后表面侧的顶点之间在尖部处的角，并且围绕螺杆轴的盘体之间相关的相位角E在0°<E<90°的范围之内。螺旋状捏合盘体在超过缸体内径D的1.88倍的长度处结合到塑化捏合部分中。

Description

捏合挤出机
本申请要求2006年3月10日提交的日本专利申请No.2006-066025的优先权，其全部内容在此作为参考并入。
技术领域
本发明涉及捏合挤出机，其适用于塑性材料的塑化捏合挤出机。
背景技术
图14显示了现有技术的用于塑性材料的塑化捏合挤出机的一个实例。双螺杆2设置在能够加热和冷却的缸体1内。螺杆2与减速器4相连并且沿相同的旋转方向由连接至减速器4的马达3驱动。双螺杆2彼此啮合。缸体1具有从缸体1的上游按顺序布置的进料口5、第一出口6a和排出口7。螺杆2从上游按顺序由固体输送部分8、塑化捏合部分9(第一捏合部分)和熔融材料输送部分10构成。
图15A和15B显示了现有技术的用于塑性材料的塑化捏合挤出机的另一实例。
在这种情况下，双螺杆2设置在能够加热和冷却的缸体1内。螺杆2与减速器4相连并且沿相同的旋转方向由连接至减速器4的马达3驱动。双螺杆2彼此啮合。缸体1具有从所述缸体的上游按顺序布置的进料口5、第一出口6a、侧面进料器11、第二出口6b和排出口7。螺杆2由固体输送部分8、塑化捏合部分9(第一捏合部分)、第一熔融材料输送部分10a、熔融捏合分散部分12(第二捏合部分)和第二熔融材料输送部分10b构成。侧面进料器13位于侧面进料器11内。侧面进料器13由侧面进料器缸体14、侧面进料器螺杆15、侧面进料器马达16和侧面进料器减速器17构成。侧面进料器螺杆15中的两个螺杆设置在侧面进料器缸体14中以能够产生冷却。侧面进料器螺杆15与侧面进料器减速器17相连，并沿相同方向由连接至侧面进料器减速器17的侧面进料器马达16驱动。两个侧面进料器螺杆15彼此啮合。侧面进料器缸体14具有侧面进料器口18，固体辅助材料(塑料、有机填料、无机填料、玻璃纤维等)通过所述侧面进料器端口18提供。
图16A-16C显示了构成图14中的塑化捏合部分(第一捏合部分)和图15A和15B中的熔融捏合分散部分(第二捏合部分)12的典型的盘形捏合翼盘体。
图16A显示了起到向前捏合盘体作用的进料翼(向前捏合：FK)。图16B显示了起到向后捏合盘体作用的返回翼(向后捏合：BK)。图16C显示了起到横向捏合盘体作用的中性翼(横向捏合：CK)。参照每幅附图，左边为翼的侧视图，正面为由左侧侧视图中的箭头A-A指示的横截面视图。
FK为由五片盘体B构成的捏合翼，每个盘体以相位角E排列使得它们在位置上沿塑性材料H的流动方向彼此错开。盘体B的宽度为缸体内壁F的直径的0.1-0.9倍。由盘体B的刮板(flight)顶点相对于缸体内壁F形成的部分为尖部G。
BK为由五片盘体B构成的捏合翼，每个盘体以相位角E排列使得它们在位置上沿与塑性材料H的流动方向相反的方向彼此错开。盘体B的宽度为缸体内壁F的直径的0.1-0.9倍。由盘体B的刮板顶点相对于缸体内壁F形成的部分为尖部G。
CK为由五片盘体B构成的捏合翼，每个盘体以相位角E排列使得它们在位置上以90°彼此错开。盘体B的宽度为缸体内壁F的直径的0.1-0.9倍。由盘体B的刮板顶点相对于缸体内壁F形成的部分为尖部G。
对于另一种类型的捏合翼而言，存在向后刮板、密封环、转子和捏合翼，所述刮板尖以螺旋角θ倾斜于螺杆轴方向，如JP-A-2005-35212中所公开的。
接下来，将对操作描述如下。
在图14中，从进料口5供给的固体塑性材料由螺杆2输送到塑化捏合部分9。通过将如图16A-16C中显示的FK，BK和CK安装在一起而构成塑化捏合部分9。塑化捏合部分9在短时间内熔融并捏合固体塑性材料。当塑性材料中含有的不必要的挥发性成分通过熔融材料输送部分10的第一出口6a去除时，位于塑化捏合部分9处的熔融塑性材料输送到排出口7。熔融塑性材料随后从缸体1排出到外部，其中所述材料从排出口7成绳状排出。以绳状排出的熔融塑性材料由切割器(未显示)切成小段以形成丸状。切割器直接放置在排出口7的出口上或者放置在远离所述出口的位置上。熔融塑性材料中含有的不必要的固体杂质也可以通过安装在排出口7前面的筛19过滤。
在图15A和15B中，从进料口5供给的固体塑性材料由螺杆2输送到塑化捏合部分9。通过将如图16A-16C中显示的FK，BK和CK安装在一起而构成塑化捏合部分9。塑化捏合部分9在短时间内熔融并捏合固体塑性材料。当塑性材料中含有的不必要的挥发性成分通过第一熔融材料输送部分10a的第一出口6a去除时，塑化捏合部分9中的熔融塑性材料输送到第二捏合部分12。侧面进料器11安装在第一熔融材料输送部分10a上。侧面进料器11将固体辅助材料(塑料、有机填料、无机填料、玻璃纤维等)供应给熔融塑性材料。熔融塑性材料和固体辅助材料通过第二捏合部分12捏合。第二捏合部分12与第一捏合部分9相似，并且由如图16A-16C所示的FK，BK和CK构成。第二捏合部分12在短时间内使熔融塑性材料和固体辅助材料熔化、捏合和分散。当塑性材料中含有的不必要的挥发成分通过第二熔融材料输送部分10b的第二出口6b去除时，所述熔化、捏合和分散的混合材料输送到排出口7，并在该材料成绳状的情况下从缸体1通过排出口7排出到外面。以绳状排出的熔融塑性材料随后由切割器(未显示)切成小段以形成丸状。切割器直接放置在排出口7的出口上或者放置在远离所述出口的位置上。熔融塑性材料中含有的不必要的固体杂质也可以通过安装在排出口7前面的筛19过滤。
现有技术的用于塑性材料的塑化捏合挤出机具有上述结构，并且在短时间内进行用于固体塑性材料塑化的捏合，熔融塑性材料和辅助材料的熔化、捏合和分散，随后将所述材料排出。
塑化捏合部分9通过将进给翼、返回翼和中性翼装配在一起构成，其中进给翼FK具有将塑性材料输送到缸体下游的功能，返回翼BK具有使所述塑性材料返回到缸体上游的功能，所述中性翼不具有输送所述材料的功能。这些翼可以符合塑性材料的性质和通过捏合获得的塑性混合材料所需的质量。塑化捏合部分9具有将固体塑性材料推入捏合翼的狭窄间隙的作用，所述间隙通过旋转螺杆2而形成在缸体内壁F和捏合翼之间，同时通过装配在一起的捏合翼使从固体输送部分8输送的固体塑性材料产生一定程度的阻塞。塑性材料随后通过间隙处产生的切应力或能量从固态转换成熔融状态。
用于处理熔融塑性材料和辅助材料的熔融捏合分散部分12也具有与塑化捏合部分9类似的作用。因此，在形成于缸体内壁F和捏合翼之间的间隙处进行熔化、捏合和分散。
在具有塑化捏合部分9和熔融捏合分散部分12的现有技术中的各自的盘形捏合翼的情况下，考虑一片盘体，该单个盘体不具有将材料在缸体内向前或向后输送的功能，使得塑性材料可以以由压差引起的保压状态流动。为此，大量塑性材料阻塞在形成于缸体内壁F和捏合翼之间的狭窄间隙处，特别是尖部G处。此外，因为塑性材料由于螺杆2的旋转推入捏合翼的狭窄间隙中，从而产生局部较大的作用力(内部压力)。尤其存在以下问题，即，因为与另一个尖部G配对的一个捏合翼的尖部G与缸体内壁F相接触，故缸体内壁F和/或尖部G发生磨损，其中在所述两个捏合翼尖部处产生压力。
在熔融捏合分散部分12中，还存在以下问题，即，填料聚集或凝集在一起，并且由于缸体内壁F和捏合翼尖端产生在尖部G处的作用力(内部压力)的原因，使填料的分散状态变得更糟。
具有向前或向后输送功能的捏合翼包括向后刮板和转子的类型。向后输送刮板为螺旋式捏合翼，其与具有向后输送功能的刮板连接在一起。因此，在现有技术的盘形捏合翼中的盘体之间不存在间隙。因此，对固体塑性材料的阻碍功能很强，并且与现有技术的盘形捏合翼相比，在形成于缸体内壁F和捏合翼之间的间隙处将产生较高的压力。
转子类型为螺旋式捏合翼，其与具有向前或向后输送功能的刮板连接在一起。向前输送转子在现有技术的盘形捏合翼中的盘体之间没有间隙，并且具有向前输送的很好的功能。因此，塑性材料不由捏合翼的单个单元阻塞。因此，在向前输送转子结合在塑化捏合部分9中的情况下，向前输送转子必须与具有阻塞功能的捏合翼安装在一起。这样，向前输送转子可以采用如下方式给塑性材料提供切应力或能量，即塑性材料由具有阻塞功能的捏合翼所阻塞。然而，由于刮板彼此相连，故大量塑性材料被推入尖部。因此，在尖部处产生局部的较大作用力(内部压力)。向后输送转子在现有技术的盘形捏合翼中的盘体之间没有间隙，并且具有向后输送的很好的功能。因此，向后输送转子具有与向后输送刮板类似的功能，并且与现有技术的盘形捏合翼相比产生了较高的压力。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于塑性材料的塑化捏合挤出机，其可以降低在塑化捏合部分和熔融捏合分散部分处产生的内部压力，减少缸体和螺杆的磨损，并提高填料的分散，而不产生由捏合引起的凝聚物。
根据本发明的第一方面，提供了一种用于塑性材料的捏合挤出机，包括：能够加热和冷却的缸体；和设置在所述缸体内的双螺杆，所述双螺杆从其上游侧按顺序包括：固体输送部分；塑化捏合部分；以及第一熔融材料输送部分，其中：所述捏合挤出机包括螺旋状捏合盘体以及位于所述螺旋状捏合盘体的下游的横向捏合盘体，所述螺旋状捏合盘体的长度超过缸体内径D的1.88倍；所述螺旋状捏合盘体结合在所述塑化捏合部分中；所述螺旋状捏合盘体包括多个盘体，每个盘体的宽度为缸体内径D的0.1-0.5倍；从盘体横截面沿螺杆轴的端部方向观察，其中该盘体具有相当于螺杆轴的法线，螺旋角θ沿螺杆的反向旋转方向位于0°＜θ＜90°的范围之内，该螺旋角θ位于该盘体的一个表面侧的顶点和该盘体的另一个表面侧的顶点之间的尖部处；并且围绕螺杆轴的盘体之间相关的相位角E在0°＜E＜90°的范围之内。
根据本发明的第二方面，所述缸体从其上游侧按顺序包括：材料进料口；第一出口；和排出口。
根据本发明的第三方面，在所述第一出口和所述排出口之间，所述缸体从其上游按顺序包括：侧面进料器；和第二出口。
根据本发明的第四方面，所述捏合挤出机还包括：插入在所述螺旋状捏合盘体和所述横向捏合盘体之间的向前捏合盘体。
根据本发明的第五方面，提供了一种捏合挤出机，包括：能够加热和冷却的缸体；和设置在所述缸体内的双螺杆，所述双螺杆从其上游侧按顺序包括：固体输送部分；塑化捏合部分；第一熔融材料输送部分；设置在第一熔融材料输送部分的下游的熔融捏合分散部分；和第二熔融材料输送部分，其中：所述捏合挤出机包括螺旋状捏合盘体以及位于所述螺旋状捏合盘体的下游的横向捏合盘体，所述螺旋状捏合盘体的长度超过缸体内径D的1.88倍；所述螺旋状捏合盘体结合在所述塑化捏合部分和所述熔融捏合分散部分中的至少一个中；所述螺旋状捏合盘体包括多个盘体，每个盘体的宽度为缸体内径D的0.1-0.5倍；从盘体横截面沿螺杆轴的端部方向观察，其中该盘体具有相当于螺杆轴的法线，螺旋角θ沿螺杆的反向旋转方向位于0°＜θ＜90°的范围之内，该螺旋角θ位于该盘体的一个表面侧的顶点和该盘体的另一个表面侧的顶点之间的尖部处；并且围绕螺杆轴的盘体之间相关的相位角E在0°＜E＜90°的范围之内。
根据本发明的第六方面，所述螺旋状捏合盘体结合在所述熔融捏合分散部分中。
根据本发明的第七方面，所述螺旋状捏合盘体结合在所述塑化捏合部分中。
根据本发明的第八方面，所述螺旋状捏合盘体结合在所述塑化捏合部分和所述熔融捏合分散部分中。
在本发明中，所述捏合挤出机包括缸体1和双螺杆2。能够加热和冷却的缸体1从其上游侧按顺序包括材料进料口5，第一出口6a和排出口7。设置在缸体1内的双螺杆2从其上游侧按顺序包括固体输送部分8、塑化捏合部分9和熔融材料输送部分10。
顺便提及，缸体1从其上游侧按顺序可以包括材料进料口5、第一出口6a、侧面进料器11、第二出口6b和排出口7。双螺杆2从其上游侧按顺序可以包括固体输送部分8、塑化捏合部分9、第一熔融材料输送部分10a、熔融捏合分散部分12和第二熔融材料输送部分10b。
在本发明中，捏合盘体(在下文中，螺旋状捏合盘体：TKD)如此布置使得一片盘体B的宽度为缸体内径D的0.1-0.5倍；从盘体横截面沿螺杆轴的端部方向观察，其中该盘体具有相当于螺杆轴的法线，螺旋角θ是盘体B的前表面侧的顶点和盘体B的后表面侧的顶点之间在尖部G处的角度，该螺旋角沿螺杆的反向旋转方向倾斜为0°＜θ＜90°；各个盘体的相位角E为0°＜E＜90°，并且螺旋状捏合盘体结合在塑化捏合部分9和熔融捏合分散部分12中长度超过缸体内径D的1.9倍的位置处。因此，可以降低在塑化捏合部分9和熔融捏合分散部分12处产生的内部压力。
TKD具有向前输送塑性材料的功能，这是因为从盘体横截面沿螺杆轴的端部方向观察，其中该盘体具有相当于螺杆轴的法线，螺旋角θ是盘体B的前表面侧的顶点和盘体B的后表面侧的顶点之间在尖部G处的角度，该螺旋角沿螺杆的反向旋转方向倾斜0°＜θ＜90°。因此，与在位于捏合翼上的一片盘体处产生局部的较大作用力(内部压力)的现有技术不同，本发明不会产生局部的较大作用力(内部压力)。因此，可以给予固体塑性材料适当大小的切应力或能量。
塑性材料在熔融捏合分散部分12处熔化。因此，在盘体尖部处产生局部的较大作用力(内部压力)的情况很少。但是，在各种填料中，存在具有凝聚物性质的填料，该凝聚物由尖部处产生的压力引起。因此，必须减少所产生的压力。通过将TKD结合在这种填料的熔融捏合分散部分12的一部分中，可以降低所产生压力，并且不会产生由捏合所引起的凝聚物。
如上所述，根据本发明，具有前述预定要求的螺旋状捏合盘体结合在塑化捏合部分中长度超过缸体内径1.9倍的位置处。因此，降低产生于塑化捏合部分处的内部压力，并且减少缸体和螺杆的磨损。
另外，根据本发明，具有前述预定要求的螺旋状捏合盘体结合在塑化捏合部分中长度超过缸体内径1.9倍的位置处。因此，降低产生于塑化捏合部分处的内部压力，减少给予固体塑性材料的能量，因此，可以在低温下进行挤出。
更进一步，根据本发明，具有前述预定要求的螺旋状捏合盘体结合在熔融捏合分散部分中长度超过缸体内径1.9倍的位置处。因此，降低产生于熔融捏合分散部分处的内部压力，可以增强填料的分散作用，而不会从填料产生凝聚物。
附图说明
图1是从螺杆的横截面沿实施例1的螺杆轴方向观察到的示意图，显示了压力指示器的安装位置；
图2是示意图，显示了沿实施例1的螺杆轴方向的压力指示器的安装位置；
图3A是显示了TKD(螺旋状捏合盘体)结构的侧视图，图3B是由图3A中的箭头A-A指示的TKD的横截面图；
图4是示意图，显示了实施例1的塑化捏合部分的1号螺杆的结构；
图5是示意图，显示了实施例1的塑化捏合部分的2号螺杆的结构；
图6是示意图，显示了实施例1的塑化捏合部分的3号螺杆的结构；
图7是示意图，显示了实施例2的塑化捏合部分的4号螺杆的结构；
图8是示意图，显示了实施例2的塑化捏合部分的5号螺杆的结构；
图9是示意图，显示了实施例2的塑化捏合部分的6号螺杆的结构；
图10是实施例2的实验结果，以及显示了在FK和TKD的情况下提供给塑性材料的能量对比；
图11是实施例2的实验结果，以及显示了在FK和TKD的情况下排出的树脂的温度对比；
图12是示意图，显示了实施例3的塑化捏合部分的7号螺杆的结构；
图13是示意图，显示了实施例3的塑化捏合部分的8号螺杆的结构；
图14是示意图，显示了现有技术中用于塑性材料的塑化捏合挤出机的一个实例；
图15A和15B是示意图，显示了现有技术中用于塑性材料的塑化捏合挤出机的另一个实例；以及
图16A-16C是显示了捏合翼的实例的侧视图和沿箭头A-A方向从捏合翼观察到的横截面视图，其中图16A显示了进料翼(向前捏合：FK)，图16B显示了返回翼(向后捏合：BK)，图16C显示了中性翼(横向捏合：CK)。
具体实施方式
在下文中，将参照附图对本发明的实施例进行描述。示意性显示的双螺杆挤压机与现有技术中所描述的双螺杆挤压机相同，因此，省略其详细说明。
当从螺杆轴端部方向观察TDK时，在下列实施例中将要描述的尖部G的螺旋角θ是一个盘体的前表面侧的顶点a与其后表面侧的顶点b之间的角度。从由盘体上箭头A-A指示的横截面(具有相当于螺杆轴的法线的盘体的横截面)沿螺杆轴的端部方向观察(参见图3)，螺旋角沿螺杆的反向旋转方向在0°＜θ＜90°的范围之内。
TKD上的每个盘体(B)的相位角E是围绕螺杆轴的盘体之间相关的位差角，其在0°＜E＜90°的范围之内。
(实施例1)
在该实施例中，树脂在下列条件下被捏合，并测量由捏合产生的内部压力。
型号：TEX65α-28BW-V(The Japan Steel Works Ltd.(株式会社日本制钢所)：公共方向啮合的双螺杆挤压机：缸体直径D＝φ69mm)
材料：聚碳酸酯(粉末状)
操作条件：处理量Q＝374kg/h，螺杆转数Ns＝252rpm
塑化捏合部分的缸体温度设定：285℃
内部压力测量方法：
图1显示了沿螺杆轴的横截面方向的压力指示器的安装位置。图2显示了沿螺杆轴方向的压力指示器的安装位置。
压力指示器203安装在设置于缸体201中的双螺杆202的啮合部分处。压力指示器203的端部插入到与缸体201内径大致相同的位置。使用压力指示器203的十一个单元，并且在缸体上每隔W＝0.5D(D：缸体内径)的距离放置。缸体201与图中未显示的液压单元一起使用。随后，每当缸体201通过具有大约0.5D行程的液压缸移动0.05D的距离时，获得内部压力数据。
螺杆结构：
图3A是显示了该实施例的TKD结构的侧视图。图3B是沿图3A所示的箭头A-A方向(所述盘体具有相当于螺杆轴的法线，并且TKD的剖视图从螺杆轴的端部方向观察得到，在下文中称之为横截面A-A)的TKD的剖视图。螺杆轴在图3A中以虚线表示。
图4、5和6显示了在该实施例中使用的螺杆的塑化捏合部分的结构。
图4是使用现有技术的捏合翼的螺杆的侧视图。图4所示的螺杆称作1号螺杆。
五套FK如此布置使得一片盘体B的宽度为缸体内径D的0.19倍，并且每个盘体B的相位角E在位置上以45°彼此错开，并且所述五套FK结合在长度等于缸体内径D的3.77倍(在图中显示的范围I内)的缸体的位置处。五套CK如此布置使得一片盘体B的宽度等于缸体内径D的0.09倍，并且每个盘体B的相位角E在位置上以90°彼此错开，并且所述五套FK结合在长度等于缸体内径D的0.94倍(在图中显示的范围III内)的FK下游侧的位置处。
图5是使用图3所示的TKD的螺杆的侧视图。图5所示螺杆称作2号螺杆。
五套TKD如此布置使得一片盘体B的宽度为缸体内径D的0.19倍；从盘体B的横截面A-A沿螺杆轴的端部方向观察，螺旋角θ是盘体B的前表面侧的顶点a和盘体B的后表面侧的顶点b之间在盘体B的尖部G处的角度，该螺旋角以大约11°倾斜于螺杆的反向旋转方向；以及每个盘体B的相位角E在位置上以45°彼此错开，所述五套TKD结合在长度等于缸体内径D的大约1.88或1.9倍(在图中显示的范围IV内)的缸体的位置处。五套FK如此布置使得一片盘体B的宽度为缸体内径D的0.19倍，并且每个盘体B的相位角E在位置上以45°彼此错开，并且所述五套FK结合在长度等于缸体内径D的大约1.88倍(在图中显示的范围I内)的TKD下游侧的位置处。另外，五套CK如此布置使得一片盘体B的宽度为缸体内径D的0.09倍，并且每个盘体B的相位角E在位置上以90°彼此错开，并且所述五套CK结合在长度等于缸体内径D的0.94倍(在图中显示的范围III内)的FK下游侧的位置处。
图6是使用图3所示的TKD的螺杆侧视图。图6所示的螺杆称作3号螺杆。
五套TKD如此布置使得一片盘体B的宽度为缸体内径D的0.19倍；从盘体B的横截面A-A沿螺杆轴的端部方向观察，螺旋角θ是盘体B的前表面侧的顶点a和盘体B的后表面侧的顶点b之间在盘体B的尖部G处的角度，该螺旋角以大约11°倾斜于螺杆的反向旋转方向；并且每个盘体B的相位角E在位置上以45°彼此错开，所述五套TKD结合在长度等于缸体内径D的大约2.83或1.9倍(在图中显示的范围IV内)的缸体的位置处。五套FK如此布置使得一片盘体B的宽度为缸体内径D的0.19倍，并且每个盘体B的相位角E在位置上以45°彼此错开，并且所述五套FK结合在长度等于缸体内径D的大约0.94倍(在图中显示的范围I内)的TKD下游侧的位置处。另外，五套CK如此布置使得一片盘体B的宽度为缸体内径D的0.09倍，并且每个盘体B的相位角E在位置上以90°彼此错开，并且所述五套CK结合在长度等于缸体内径D的0.94倍(在图中显示的范围III内)的FK下游侧的位置处。
测量结果：
在图4所示的1号螺杆处产生的最大内部压力值假设为100％。表1记录了与图5和6所示的2号和3号螺杆处产生的最大内部压力值的比值，以及比能值(挤出机提供给每公斤塑性材料的能量)。
[表1]
根据表1，在塑化捏合部分中结合TKD的2号和3号螺杆的每个最大内部压力从结合现有技术的捏合翼的1号螺杆处产生的压力降低。
2号螺杆将TKD结合在长度等于缸体内径D的大约1.88倍(或大约1.9倍)的螺杆的位置处。因此，该最大内部压力与1号螺杆的最大内部压力相比能够降至79％。
顺便提及，给予2号螺杆的塑性材料的比能与1号螺杆相比基本相等。因此，即使TKD结合在长度小于缸体内径D的1.88倍的位置处，比能也不会减少。
3号缸体将TKD结合在长度等于缸体内径D的2.83倍的位置处。因此，给予3号缸体的塑性材料的比能与1号缸体相比大为减小。此外，所产生的3号缸体的最大内部压力也降至71％。
从上述结果看出，采用如下方式可使比能降至等于或小于现有技术的比能，即TKD结合在长度等于或大于缸体内径D的大约1.88倍的螺杆的位置处。因为最大内部压力可以降至79％或更低，所以不必给塑性材料提供过多的能量。明显的是能够减少缸体和螺杆的磨损。
(实施例2)
在该实施例中，树脂在下列情况下捏合，并且在捏合中获得比能(挤出机提供给每公斤塑性材料的能量)。
型号：TEX65α-35BW-V(The Japan Steel Works Ltd.：公共方向啮合的双螺杆挤压机：缸体直径D＝φ69mm)
材料：ABS(74wt.％)+AS(26wt.％)的混合材料
ABS：φ10mm×2mm(厚度)，薄片状
AS：丸状
操作条件：处理量Q＝900kg/h，螺杆转数Ns＝390rpm
塑化捏合部分的缸体温度设定：200℃
螺杆形状：
图7，8和9显示了在该实施例中使用的螺杆的塑化捏合部分的结构。
图7是使用现有技术的捏合翼的螺杆的侧视图。图7所示的螺杆称作4号螺杆。
五套FK如此布置使得一片盘体B的宽度为缸体内径D的0.3倍，并且每个盘体B的相位角E在位置上以45°彼此错开，并且所述五套FK结合在长度等于缸体内径D的12倍(在图中显示的范围I内)的缸体的位置处。五套CK如此布置使得一片盘体B的宽度等于缸体内径D的0.2倍，并且每个盘体B的相位角E在位置上以90°彼此错开，并且所述五套CK结合在长度等于缸体内径D的1.0倍(在图中显示的范围III内)的FK下游侧的位置处。另外，五套BK如此布置使得一片盘体B的宽度为缸体内径D的0.2倍，并且每个盘体B的相位角E在位置上以45°彼此错开，并且所述五套BK结合在长度等于缸体内径D的1.0倍(在图中显示的范围II内)的CK下游侧的位置处。五套BK如此布置使得一片盘体B的宽度等于缸体内径D的0.1倍，并且每个盘体B的相位角E在位置上以-45°彼此错开，并且所述五套BK结合在长度等于缸体内径D的1.5倍(在图中显示的范围II-2内)的BK下游侧的位置处。
图8是使用图3所示的TKD的螺杆的侧视图。图8所示的螺杆称作5号螺杆。
五套TKD如此布置使得一片盘体B的宽度等于缸体内径D的0.3倍；从盘体B的横截面A-A沿螺杆轴的端部方向观察，螺旋角θ是盘体B的前表面侧的顶点a和盘体B的后表面侧的顶点b之间在盘体B的尖部G处的角度，该螺旋角以大约17°倾斜于螺杆的反向旋转方向；以及每个盘体B的相位角E在位置上以45°彼此错开，所述五套TKD结合在长度等于缸体内径D的大约12倍(在图中显示的范围IV内)的缸体的位置处。五套CK如此布置使得一片盘体B的宽度为缸体内径D的0.2倍，并且每个盘体B的相位角E在位置上以90°彼此错开，并且所述五套CK结合在长度等于缸体内径D的大约1.0倍(在图中显示的范围III内)的TKD下游侧的位置处。另外，五套BK如此布置使得一片盘体B的宽度为缸体内径D的0.2倍，并且每个盘体B的相位角E在位置上以-45°彼此错开，并且所述五套BK结合在长度等于缸体内径D的1.0倍(在图中显示的范围II内)的CK下游侧的位置处。五套BK也如此布置使得一片盘体B的宽度为缸体内径D的0.1倍，并且每个盘体B的相位角E在位置上以-45°彼此错开，并且所述五套BK结合在长度等于缸体内径D的1.5倍(在图中显示的范围II-2内)的BK下游侧的位置处。
图9是使用图3所示的TKD的螺杆的侧视图。图9所示的螺杆称作6号螺杆。
四套TKD如此布置使得一片盘体B的宽度为缸体内径D的0.5倍；从盘体B的横截面A-A沿螺杆轴的端部方向观察，螺旋角θ是盘体B的前表面侧的顶点a和盘体B的后表面侧的顶点b之间在盘体B的尖部G处的角度，该螺旋角以大约30°倾斜于螺杆的反向旋转方向；并且每个盘体B的相位角E在位置上以45°彼此错开，所述四套TKD结合在长度等于缸体内径D的大约12倍(在图中显示的范围IV内)的缸体位置处。五套CK如此布置使得一片盘体B的宽度为缸体内径D的0.2倍，并且每个盘体B的相位角E在位置上以90°彼此错开，并且所述五套CK结合在长度等于缸体内径D的大约1.0倍(在图中显示的范围III内)的TKD下游侧的位置处。另外，五套BK如此布置使得一片盘体B的宽度为缸体内径D的0.2倍，并且每个盘体B的相位角E在位置上以-45°彼此错开，并且所述五套BK结合在长度等于缸体内径D的1.0倍(在图中显示的范围II内)的CK下游侧的位置处。五套BK也如此布置使得一片盘体B的宽度为缸体内径D的0.1倍，并且每个盘体B的相位角E在位置上以-45°彼此错开，并且所述五套BK结合在长度等于缸体内径D的1.5倍(在图中显示的范围II-2内)的BK下游侧的位置处。
结果：
图10显示了在各自的塑化捏合部分分别结合在螺杆中的情况下，比较比能(挤出机提供给每公斤塑性材料的能量)的图表。图11显示了在各自的塑化捏合部分分别结合在螺杆中的情况下，比较从挤出机排出的熔融塑料的树脂温度的图表。
如图10所示，在TKD以等于缸体内径D的12倍的长度结合在塑化捏合部分中，其中一片盘体B的宽度为缸体内径D的0.3倍的情况下(5号螺杆)，该比能与由结合现有技术的捏合翼的螺杆结构(4号螺杆)产生的比能相比可以降低0.014kwh/kg。在TKD以等于缸体内径D的12倍的长度结合在塑化捏合部分中，其中一片盘体B的宽度为缸体内径D的0.5倍的情况下(6号螺杆)，该比能与由结合现有技术的捏合翼的螺杆结构(4号螺杆)产生的比能相比可以降低0.029kwh/kg。
如图11所示，在TKD以等于缸体内径D的12倍的长度结合在塑化捏合部分中，其中一片盘体B的宽度为缸体内径D的0.3倍的情况下(5号螺杆)，树脂温度与熔融塑料的温度相比可以降低11℃，其中所述熔融塑料熔化并从结合现有技术的捏合翼的螺杆结构(4号螺杆)排出。在TKD以等于缸体内径D的12倍的长度结合在塑化捏合部分中，其中一片盘体B的宽度为缸体内径D的0.5倍的情况下(6号螺杆)，树脂温度与熔融塑料的温度相比可以降低19℃，其中所述熔融塑料熔化并从结合现有技术的捏合翼的螺杆结构(4号螺杆)排出。
(实施例3)
在该实施例中，树脂在下列条件下被捏合，并且在捏合中研究二氧化钛的分散特性。
型号：TEX44α-42BW-2V(The Japan Steel Works Ltd.：公共方向啮合的双螺杆挤压机：缸体直径D＝φ47mm)，其与图15A和15B所示的塑化捏合挤出机具有基本相同的结构。
材料：LDPE(40wt.％)+二氧化钛(60wt.％)的混合材料
LDPE：丸状
二氧化钛：粉末状(二氧化钛在LDPE熔化之后从侧部进料器供应给熔融材料输送部分。)
操作条件：处理量Q＝200kg/h，螺杆转数Ns＝300rpm
熔融捏合分散部分的缸体温度设定(第二捏合部分)：100℃
螺杆结构：
图12和图13显示了熔融捏合分散部分(第二捏合部分：从侧面进料器供给填料之后的捏合部分)的螺杆结构。
图12是使用现有技术的捏合翼的螺杆的侧视图。图12所示的螺杆称作7号螺杆。
五套FK如此布置，使得一片盘体B的宽度为缸体内径D的0.1倍，并且每个盘体B的相位角E在位置上以45°彼此错开，所述五套FK结合在长度等于缸体内径D的4倍(在图中显示的范围I内)的缸体的位置处。五套CK如此布置，使得一片盘体B的宽度为缸体内径D的0.1倍，并且每个盘体B的相位角E在位置上以90°彼此错开，并且所述五套CK结合在长度等于缸体内径D的0.5倍(在图中显示的范围III内)的FK下游侧的位置处。
图13是使用图3所示的TKD的螺杆的侧视图。图13所示的螺杆称作8号螺杆。
五套TKD如此布置，使得一片盘体B的宽度为缸体内径D的大约0.1倍；从每个盘体B的横截面A-A沿螺杆轴的端部方向观察，螺旋角θ是盘体B的前表面侧的顶点a和盘体B的后表面侧的顶点b之间在盘体B的尖部G处的角度，该螺旋角以大约5°倾斜于螺杆的反向旋转方向；并且每个盘体B的相位角E在位置上以45°彼此错开，所述五套TKD结合在长度等于缸体内径D的大约4倍(在图中显示的范围IV内)的缸体的位置处。五套CK如此布置，使得一片盘体B的宽度为缸体内径D的0.1倍，并且每个盘体B的相位角E在位置上以90°彼此错开，并且所述五套CK结合在长度等于缸体内径D的0.5倍(在图中显示的范围III内)的TKD下游侧的位置处。
结果：
二氧化钛的分散状态如表2所示。表2显示了实验结果，其中在使用FK的螺杆结构(7号螺杆)和使用TKD的螺杆结构(8号螺杆)的情况下，显示了二氧化钛的凝聚物和分散的比较。
[表2]
  螺杆类型   二氧化钛的凝聚物   二氧化钛的分散
  7号   少量   △
  8号   无   ○
与结合现有技术的捏合翼的7号螺杆相比，将TKD以等于缸体内径D的4倍的长度结合在塑化捏合部分中的8号螺杆可以减少二氧化钛的凝聚物，并且可以增强二氧化钛的分散。
已经根据实施例的特定形式对本发明进行了详细描述。但是，对于本领域的普通技术人员来说显而易见的是，在不脱离本发明范围的情况下，可以进行各种改进或调整。
例如，可以随意设定螺旋状捏合盘体的长度，只要能结合在缸体中即可。螺旋状捏合盘体的长度可以设定为等于或小于缸体的长度，优选地，在缸体的塑化捏合部分或熔融捏合分散部分上等于或小于缸体内径D的12倍。

Claims (8)

1.一种捏合挤出机，包括：
能够加热和冷却的缸体；和
设置在所述缸体内的双螺杆，所述双螺杆从其上游侧按顺序包括：
固体输送部分；
塑化捏合部分；和
第一熔融材料输送部分，
其中：
所述捏合挤出机包括螺旋状捏合盘体，该螺旋状捏合盘体的长度超过缸体内径D的1.88倍；以及
位于所述螺旋状捏合盘体的下游的横向捏合盘体，
其中所述螺旋状捏合盘体结合在所述塑化捏合部分中；
所述螺旋状捏合盘体包括多个盘体，每个盘体的宽度为所述缸体内径D的0.1-0.5倍；
从所述盘体的横截面沿螺杆轴的端部方向观察，其中该盘体具有相当于所述螺杆轴的法线，螺旋角θ沿所述螺杆的反向旋转方向位于0°＜θ＜90°的范围之内，该螺旋角θ位于所述盘体的一个表面侧的顶点和所述盘体的另一个表面侧的顶点之间的尖部处；和
围绕所述螺杆轴的所述盘体之间相关的相位角E在0°＜E＜90°的范围之内。
2.如权利要求1所述的捏合挤出机，
其中，所述缸体从其上游侧按顺序包括：
材料进料口；
第一出口；和
排出口。
3.如权利要求2所述的捏合挤出机，
其中，在所述第一出口和所述排出口之间，所述缸体从其上游按顺序包括：
侧面进料器；和
第二出口。
4.如权利要求1所述的捏合挤出机，还包括：
插入在所述螺旋状捏合盘体和所述横向捏合盘体之间的向前捏合盘体。
5.一种捏合挤出机，包括：
能够加热和冷却的缸体；和
设置在所述缸体内的双螺杆，所述双螺杆从其上游侧按顺序包括：
固体输送部分；
塑化捏合部分；
第一熔融材料输送部分，
设置在所述第一熔融材料输送部分的下游的熔融捏合分散部分；和
第二熔融材料输送部分
其中：
所述捏合挤出机包括螺旋状捏合盘体，该螺旋状捏合盘体的长度超过缸体内径D的1.88倍；以及
位于所述螺旋状捏合盘体的下游的横向捏合盘体，
其中所述螺旋状捏合盘体结合在所述塑化捏合部分和所述熔融捏合分散部分中的至少一个中；
所述螺旋状捏合盘体包括多个盘体，每个盘体的宽度为所述缸体内径D的0.1-0.5倍；
从所述盘体的横截面沿螺杆轴的端部方向观察，其中该盘体具有相当于所述螺杆轴的法线，螺旋角θ沿所述螺杆的反向旋转方向位于0°＜θ＜90°的范围之内，该螺旋角θ位于所述盘体的一个表面侧的顶点和所述盘体的另一个表面侧的顶点之间的尖部处；和
围绕所述螺杆轴的所述盘体之间相关的相位角E在0°＜E＜90°的范围之内。
6.如权利要求5所述的捏合挤出机，
其中，所述螺旋状捏合盘体结合在所述熔融捏合分散部分中。
7.如权利要求5所述的捏合挤出机，
其中，所述螺旋状捏合盘体结合在所述塑化捏合部分中。
8.如权利要求5所述的捏合挤出机，
其中，所述螺旋状捏合盘体结合在所述塑化捏合部分和所述熔融捏合分散部分中。
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