CN104070655B - 非螺杆挤出塑料制品的生产装置及方法 - Google Patents

非螺杆挤出塑料制品的生产装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种非螺杆挤出塑料制品的生产装置及方法，将塑料原辅料一起投放进熔融釜，真空条件下熔融；混合料用计量泵匀速注入恒温的真空熔融管内消泡；在保持熔融管内液位相对稳定的前提下，将消泡后混合料由计量泵注入模具并匀速挤出塑料制品；塑料制品以牵引机牵引，经过定型、冷却，定长切割，检验包装。本发明的方法工艺简单，能耗降低，消除降解、气泡夹带等不利因素，提高产品性能，该工艺适合于性状相对稳定的、熔融状态下流动性能较好的加聚产物（例如PP‑R、PE）。

Description

非螺杆挤出塑料制品的生产装置及方法
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，涉及一种非螺杆挤出塑料制品的生产装置及方法。
背景技术
目前，塑料挤出工艺一律采用螺杆挤出的方式。这种工艺的特点在于：设备投资小，工艺简单，容易掌握；料筒内存料少，必须的周转所需材料少，开停机损失较少等。缺点在于：为了提高塑化效果，对螺杆的长径比提出了较高要求，而越是长径比大的螺杆，越难使得料筒和螺杆做到绝对同心，加之螺杆与料筒之间的间隙小，致使摩擦造成的降解是大问题；另外，运行中所产生的气泡夹带只是靠机器内部的大压缩比、大背压使挥发性气体从进料口处排出，但有一定量的夹带也是在所难免，为了尽可能的增加背压，尽可能的使得产品更“密实”，模具的压缩比设计较大，工作时口模的温度需要较低，这就使得推料阻力很大，主电机负荷很大，无谓的能量损耗极大；第三，螺杆挤出，每个塑料原料粒子所受热、受摩擦、受压的程度不等，造成塑化程度不能均匀，塑化程度不均匀的材料由于其内应力分布不均匀，使得其抗弯曲强度、抗冲击强度、耐低温性能等都有所下降，特别在高速挤出设备上，这种现象尤为突出；第四，低挥发物的夹带，在出口模后，容易在表面形成不平整现象，截面内也会有一定量的微气孔存在，影响产品外观。
发明内容
本发明的目的是：提供一种非螺杆挤出塑料制品的生产装置及方法，在挤出工艺上应用熔融管（M管），有效解决气泡夹带，提高塑化程度，降低动力损耗，避免摩擦降解。
本发明的技术解决方案是：该生产装置包括一号熔融釜、二号熔融釜、熔融管、熔融管计量泵、模具、真空定径箱、牵引机、切割机、翻料架、熔融釜真空泵和熔融管真空泵，熔融釜真空泵分别经阀连通一号熔融釜、二号熔融釜，一号熔融釜、二号熔融釜的釜底分别经熔融釜计量泵连通熔融管，熔融管连通熔融管真空泵，熔融管的底部连通熔融管计量泵，熔融管计量泵的出口连通模具，模具的出口连通真空定径箱，真空定径箱的后位安装牵引机，牵引机后位安装切割机和翻料架，整体构成塑料制品生产装置。
其中，熔融管上设观察窗，熔融管内安装若干转向板，熔融管内底部安装消泡网。
其中，熔融管管径0.3米，熔融管管高3.5米。
其中，该塑料制品的生产方法是：首由一号熔融釜的混合料生产塑料制品；然后再由二号熔融釜的混合料生产塑料制品；如此周而复始；其步骤如下：将塑料原辅料一起投放进熔融釜内真空熔融；混合料用熔融釜计量泵匀速注入恒温的真空的熔融管内消泡；在保持熔融管内液位相对稳定的前提下，将消泡后混合料由熔融管计量泵注入模具并匀速挤出塑料半成品；塑料半成品以牵引机牵引经过真空定径箱定型，冷却，由切割机定长切割得塑料制品，塑料制品转入翻料架检验包装。
其具体步骤如下：
（1）将原料投入熔融釜内，密闭抽真空，于200~220℃熔融，待料完全融化后，启动慢速搅拌，搅拌器转速为15转/分钟，继续抽真空，保温待用；所述原料为塑料和色母料混合物，塑料为PE、PP-R相对稳定、在相应温度下不易分解的热塑性高分子材料，色母料为耐高温的无毒色粉，色母料占塑料的重量比为1-2%，真空度为-0.04MPa；
（2）开启与熔融管连接的熔融釜计量泵，混合料被注入200~220℃恒温的真空的熔融管内消泡，真空度为-0.06 MPa；
（3）将消泡后混合料由熔融管计量泵注入模温185~195℃的模具并匀速挤出，得塑料半成品；其间，透过熔融管的观察镜观察熔融管内液位高低，通过调节熔融管计量泵的流量使熔融管的液位恒定在2.9-3.0米；
（4）塑料半成品以牵引机牵引经过真空定径箱定型，冷却，由切割机定长切割得塑料制品，塑料制品转入翻料架检验包装；真空定径箱的温度30℃，真空度为-0.04MPa；牵引机的牵引速度8-9m/min。
本发明具有以下优点：
1、熔融釜的真空状态减少原料氧化分解的概率，同时可消除部分低沸点的组份。
2、熔融管的真空状态彻底消除低沸点的组份，同时消除多种成因的气泡夹带。
3、在熔融管底部设置滤网，以过滤固体杂物，同时阻隔因粘度造成的微气泡。
4、利用熔融釜将原料进行熔融，消除了因螺杆摩擦造成的分子降解，从而保持原料原有的物理性能不致衰减。
5、利用真空的作用，基本消除低挥份造成的微气孔等无效组份，保证了原料的有效组分的使用。
6、以小电机带动计量泵替代大电机带动螺杆，在出料量相同情况下，熔融管所需动能小，能耗低。
7、螺杆法生产时，材料为粘流态和高弹态混合体，本方法生产时原料以液态流动，并用液位的平衡和计量泵的匀速挤出控制出料的稳定，管材或板材的塑化效果远优于螺杆法生产工艺。
8、生产过程中分子量分布均匀，结晶体分布均匀，内应力小，韧性强，解决了因摩擦造成的分解以及气泡夹带等问题，适用于PP-R、PE在熔融状态下相对性状稳定、不易分解、流动性相对较好的塑料。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为图1的熔融管示意图。
图中：1一号熔融釜，2二号熔融釜，3熔融管，4熔融管计量泵，5模具，6真空定径箱，7牵引机，8切割机，9翻料架，10熔融釜真空泵，11熔融管真空泵，12阀，13熔融釜计量泵，14观察窗，15转向板，16消泡网。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的阐述和说明，这些实施例不能理解为是对技术方案的限制。
如图1、2所示，该生产装置包括一号熔融釜1、二号熔融釜2、熔融管3、熔融管计量泵4、模具5、真空定径箱6、牵引机7、切割机8、翻料架9、熔融釜真空泵10和熔融管真空泵11，熔融釜真空泵10分别经阀12连通一号熔融釜1、二号熔融釜2，一号熔融釜1、二号熔融釜2的釜底分别经熔融釜计量泵13连通熔融管3，熔融管3连通熔融管真空泵11，熔融管3的底部连通熔融管计量泵4，熔融管计量泵4的出口连通模具5，模具5的出口连通真空定径箱6，真空定径箱6的后位安装牵引机7，牵引机7后位安装切割机8和翻料架9，整体构成塑料制品生产装置。
其中，熔融管3上设观察窗14，熔融管3内安装若干转向板15，熔融管3内底部安装消泡网16。
其中，熔融管3的管径0.3米，熔融管3的管高3.5米。
实施例1：以PP-R生产PP-R20*3.4热水管材
将200公斤PP-R料和2公斤色母料投入220℃恒温状态下的熔融釜，同时开启真空泵保持-0.04MPa，当从观察镜看见物料基本融化后，开启搅拌器15转/分钟，保温待用；开启与熔融管连接的熔融釜计量泵，以计量泵运转速度控制流量，混合料被注入220℃恒温的熔融管内消泡，保持-0.06 MPa的真空度；将消泡后混合料由熔融管计量泵注入模温195℃模具并匀速挤出，得塑料半成品，透过熔融管的观察镜观察熔融管内液位高低，通过调节流量使熔融管的液位恒定2.9米不变；塑料半成品以牵引机牵引经过真空定径箱定型，冷却，由切割机定长切割得塑料制品，塑料制品转入翻料架检验包装；真空定径箱的温度30℃，真空度为-0.04MPa；牵引机的牵引速度2.9m/min。
实施例2：以PE生产PE20*2.0饮用水管
将200公斤PE料和3公斤色母料投入200℃恒温状态下的熔融釜，同时开启真空泵保持-0.04MPa，当从观察镜看见物料基本融化后，开启搅拌器15转/分钟，保温待用；开启与熔融管连接的熔融釜计量泵，以计量泵运转速度控制流量，混合料被注入200℃恒温的熔融管内消泡，熔融管保持-0.06 MPa的真空度；将消泡后混合料由熔融管计量泵注入模温185℃模具并匀速挤出，得塑料半成品，透过熔融管的观察镜观察管内液位高低，通过调节流量使熔融管的液位恒定3米不变；塑料半成品以牵引机牵引经过真空定径箱定型，冷却，由切割机定长切割得塑料制品，塑料制品转入翻料架检验包装；真空定径箱的温度30℃，真空度为-0.04MPa；牵引机的牵引速度8.5m/min。
实施例3：以PE生产PE20*2.0饮用水管
将200公斤PE料和4公斤色母料投入210℃恒温状态下的熔融釜，同时开启真空泵保持-0.04MPa，当从观察镜看见物料基本融化后，开启搅拌器15转/分钟，保温待用；开启与与熔融管连接的熔融釜计量泵，以计量泵运转速度控制流量，混合料被注入210℃恒温的熔融管内消泡，熔融管保持-0.06 MPa的真空度；将消泡后混合料由熔融管计量泵注入模温190℃模具并匀速挤出，得塑料半成品，透过熔融管的观察镜观察管内液位高低，通过调节流量使熔融管的液位恒定3.1米不变；塑料半成品以牵引机牵引经过真空定径箱定型，冷却，由切割机定长切割得塑料制品，塑料制品转入翻料架检验包装；真空定径箱的温度30℃，真空度为-0.04MPa；牵引机的牵引速度9m/min。
实施例1-3所得产品的质量检测理化数据如下：
原料检测（厂方报告） 传统工艺制品（￠20X3.4） 新工艺制品（￠20X3.4）
熔体流量速率(g/10min) 0.36 0.42 0.36
简支梁缺口冲击强度KJ/m2(23℃) 78 72 78
弯曲模量MPa 1053 760 1050
氧化诱导时间min 42.4 28.0 42.0
需要说明的是：本发明中所用之熔融管（M管）与传统意义上尼龙连聚反应所用之VK管是有着本质的区别的。首先，它是给物一个足够的停留时间，使得熔融、消泡、挤出生产步骤能够从容进行，而不是起连续聚合作用；其次，它是在负压下工作，真空度和温度为彻底消除气泡的有效手段。

Claims (1)

1.非螺杆挤出塑料制品的生产方法，该生产方法采用的生产装置包括一号熔融釜（1）、二号熔融釜（2）、熔融管（3）、熔融管计量泵（4）、模具（5）、真空定径箱（6）、牵引机（7）、切割机（8）、翻料架（9）、熔融釜真空泵（10）和熔融管真空泵（11），熔融釜真空泵（10）分别经阀（12）连通一号熔融釜（1）、二号熔融釜（2），一号熔融釜（1）、二号熔融釜（2）的釜底分别经熔融釜计量泵（13）连通熔融管（3），熔融管（3）连通熔融管真空泵（11），熔融管（3）的底部连通熔融管计量泵（4），熔融管计量泵（4）的出口连通模具（5），模具（5）的出口连通真空定径箱（6），真空定径箱（6）的后位安装牵引机（7），牵引机（7）后位安装切割机（8）和翻料架（9）；该塑料制品的生产方法是：首先由一号熔融釜的混合料生产塑料制品；然后再由二号熔融釜的混合料生产塑料制品；如此周而复始；其步骤如下：将塑料原辅料一起投放进熔融釜内真空熔融；混合料用熔融釜计量泵匀速注入恒温的真空的熔融管内消泡；在保持熔融管内液位相对稳定的前提下，将消泡后混合料由熔融管计量泵注入模具并匀速挤出塑料半成品；塑料半成品以牵引机牵引经过真空定径箱定型，冷却，由切割机定长切割得塑料制品，塑料制品转入翻料架检验包装；其特征是其具体步骤如下：
（1）将原料投入熔融釜内，密闭抽真空，于200~220℃熔融，待料完全融化后，启动慢速搅拌，搅拌器转速为15转/分钟，继续抽真空，保温待用；所述原料为塑料和色母料混合物，塑料为PE、PP-R相对稳定、在相应温度下不易分解的热塑性高分子材料，色母料为耐高温的无毒色粉，色母料占塑料的重量比为1-2%，真空度为-0.04MPa；
（2）开启与熔融管连接的熔融釜计量泵，混合料被注入200~220℃恒温的真空的熔融管内消泡，真空度为-0.06 MPa；
（3）将消泡后混合料由熔融管计量泵注入模温185~195℃的模具并匀速挤出，得塑料半成品；其间，透过熔融管的观察镜观察熔融管内液位高低，通过调节熔融管计量泵的流量使熔融管的液位恒定在2.9-3.1米；
（4）塑料半成品以牵引机牵引经过真空定径箱定型，冷却，由切割机定长切割得塑料制品，塑料制品转入翻料架检验包装；真空定径箱的温度30℃，真空度为-0.04MPa；牵引机的牵引速度8-9m/min。
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