CN104227864A - 挤出机机头 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种挤出机机头，该挤出机机头设有入料口（A）、出料口（B）和位于该入料口与出料口之间的料流流道，其中，该挤出机机头上还设有助剂插口（C）和助剂添加管（1），该助剂添加管（1）从所述助剂插口（C）插入到所述料流流道中。所述料流流道优选为呈树形图形状分布以使得每个出料口（B）与所述入料口（A）之间的流程相同，实现对各个出料口的挤出量的控制。在本发明的挤出机机头中，通过在机头上增设助剂插口和助剂添加管，使助剂添加管从助剂插口插入到机头内的料流流道中，以实现助剂和熔融高分子材料料流的复合挤出，改善助剂的扩散和混合效果。

Description

挤出机机头

技术领域

本发明涉及一种挤出机机头，尤其是挤出复合造粒机头。

背景技术

挤出反应是高分子化学改性的重要手段，助剂的固相侵润技术是较为成熟的设想，正在成为高分子化学改性技术的研究热点。助剂的固相侵润技术就是将助剂喷洒在高分子材料上，在一定的时间和温度条件下，助剂（例如有机过氧化物）均匀的迁移至高分子材料内部，为进一步的反应改性提供了一个理想的基础。挤出后向材料上喷洒助剂，在一定温度和时间的条件下，助剂在高分子材料内部迁移扩散，达到分散的目的。但极少量的液体有机助剂与占大多数的固体均匀的连续混合是混合技术的难点。同时后期的混合需要添加一些设备提高了一次性的投入。并且混合过程中，混合物和混合器自身不应产生过多的磨损，否则对后续加工均会带来问题，尤其混合器的自身磨损，如产生新的金属粉末的污染将对后期高纯净的产品带来潜在的质量隐患。因此，有必要改进助剂的添加工艺以改善助剂在高分子材料中的分散和混合效果。

其中，挤出反应在挤出机机头中完成，挤出机机头是塑料加工重要的模具类型，它通常用以实现不同形状截面产品的生产，也可根据产品的需要实现不同材料的复合挤出。复合挤出是高分子成型技术中的重要技术内容，也是高分子成型技术领域的研究热点。这种复合挤出的机头设计、加工是模具加工的难点，它要将不同熔融的物料送至产品截面中的精确位置，合理的分配料流，使物料均匀的分配到机头的各个出口，同时要满足保持料流稳定等技术要求。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的上述不足之处，提供一种挤出机机头，以实现助剂和熔融高分子材料料流的复合挤出，改善助剂的扩散和混合效果。

为实现上述目的，本发明提供了一种挤出机机头，该挤出机机头设有入料口、出料口和位于该入料口与出料口之间的料流流道，其中，该挤出机机头上还设有助剂插口和助剂添加管，该助剂添加管从所述助剂插口插入到所述料流流道中。

优选地，所述出料口为多个并且每个出料口与所述入料口之间的流程相同。

优选地，在该挤出机机头内，所述入料口与多个所述出料口之间的所述料流流道呈树形图形状分布。

优选地，该挤出机机头包括上模板、机体和下模板，所述料流流道包括形成在所述机体内并沿直线延伸的主流道，该主流道在所述机体的一端形成为所述入料口，所述机体的另一端的上、下表面上分别安装有所述上模板和下模板，多个所述出料口设置在所述下模板上，所述上模板上设有与多个所述出料口一一对应的多个所述助剂插口。

优选地，所述机体内设有冷却流道，该冷却流道围绕所述主流道设置。

优选地，所述入料口呈向外敞开的敞口形状，并且所述主流道内设有阻流块。

优选地，该挤出机机头还包括隔热型芯套筒，所述料流流道还包括形成在所述下模板内的出料流道，所述隔热型芯套筒嵌设在所述机体内并朝向所述出料流道延伸，所述助剂添加管从所述上模板上的助剂插口插入到所述隔热型芯套筒内并延伸至所述下模板中的所述出料流道内。

优选地，所述出料流道在所述下模板的底部形成为所述出料口并且在所述下模板的顶部形成为锥形敞口，所述隔热型芯套筒具有锥形端部并插入所述锥形敞口内，所述隔热型芯套筒的内通孔在所述锥形端部内形成为孔径与所述助剂添加管的外径相同。

优选地，在所述机体内，所述隔热型芯套筒的内通孔的孔经大于所述助剂添加管的外径，以使得所述隔热型芯套筒内形成有围绕所述助剂添加管外周部的环状空气间隙。

优选地，所述上模板上形成有沿厚度方向贯穿的插入通道，该插入通道的顶部开口形成为所述助剂插口并且底部开口与所述隔热型芯套筒的内通孔连通，所述助剂插口的直径与所述助剂添加管的外径相同，所述插入通道中形成有围绕所述助剂添加管设置的空气泡腔室，该空气泡腔室与所述隔热型芯套筒内的所述环状空气间隙连通。

通过上述技术方案，在本发明的挤出机机头中，通过在机头上增设助剂插口和助剂添加管，使助剂添加管从助剂插口插入到机头内的料流流道中，以实现助剂和熔融高分子材料料流的复合挤出，改善助剂的扩散和混合效果。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为根据本发明的优选实施方式的挤出机机头的装配结构的立体示意图；

图2为根据本发明的优选实施方式的挤出机机头中所使用的助剂添加管和隔热型芯套筒的立体结构示意图；

图3为图1所示的挤出机机头的分解爆炸图；

图4为图1所示的挤出机机头的内部剖视图，其中清除展示了机头内的供物料流通的料流流道以及助剂添加管从中穿过的插入通道等；

图5为根据本发明的优选实施方式的挤出机机头内的料流流道的布置原理图，图示了料流流道在挤出机机头的机体和下模板内呈树形图形状分布；

图6为根据本发明的优选实施方式的挤出机机头中的上模板的俯视图；

图7为图6所示的上模板的横向剖视图；

图8为根据本发明的优选实施方式的挤出机机头中的机体的俯视图；

图9为图8所示的机体中沿D-D线的剖视图；

图10为根据本发明的优选实施方式的挤出机机头中的下模板的仰视图；

图11为图10所示的下模板的俯视图；以及

图12为图11所示的下模板中沿E-E线的剖视图。

附图标记说明

1    助剂添加管      2     上模板

3    机体            4     下模板

5    主流道          6     冷却流道

7    隔热型芯套筒    8     空气泡腔室

9    出料流道        10    插入通道

A    入料口          B     出料口

C    助剂插口

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下”通常是针对附图所示的方向而言的或者是针对竖直、垂直或重力方向上而言的各部件相互位置关系描述用词。

如图1至图4所示，本发明提供了一种挤出机机头，该挤出机机头设有入料口A、出料口B和位于该入料口与出料口之间的料流流道。其中，该挤出机机头上还设有助剂插口C和助剂添加管1，该助剂添加管1从助剂插口C插入到料流流道中。本发明通过在挤出机机头上增设助剂插口C和助剂添加管1，使助剂添加管1从助剂插口C插入到机头内的料流流道中，以实现助剂（例如有机过氧化物）和熔融高分子材料料流的复合挤出，改善助剂的扩散和混合效果。相比较而言，目前所采用的前述助剂的固相侵润技术，一般前期都需要通过挤出机将其它助剂混入高分子材料中，挤出造粒后再将有机过氧化物洒在粒料上。当混合好的材料冷却形成固态，喷洒有机过氧化物混合后，在一定的温度和时间条件下，有机过氧化物向高分子材料内部迁移。而本发明通过在挤出造粒机头内利用助剂添加管1将有机过氧化物输入到即将挤出的料条中心，随后入水冷却。在一定的温度和时间的条件下，有机过氧化物由内向外迁移扩散。这样在后期过氧化物迁移扩散的工艺过程时，过氧化物的浓度为内部高外层低，当环境温度较高时，易形成向外扩散的趋势，比起后混合过氧化物的工艺，过氧化物的迁移方向更为自然合理。同时减少了后混合的工艺可大量的减少一次性的投入。

从助剂添加管1往料流流道中添加助剂时，需要对各个通道内的熔融高分子材料料流以及所对应的助剂进行精确配置，因此需要对熔融的高分子材料以及助剂需进行流程规划。具体地，从图1可见，出料口B为多个，每个出料口B与入料口A之间的流程（即流动距离或行程）优选为相同，这样就能实现对各个出料口挤出量的控制。而在常规的挤出机中，从挤出机挤出的熔融物料经过滤器后进入挤出机机头，即进入机头内的一个垂直于挤出机轴线的型腔（冷拉条形式），然后进入各个出料口。采用此方法，由于靠近挤出机中心的出料口必然比远离出料口的熔融高分子流速快，换言之，各个出料口与型腔之间的流程不一致，因而不能保证各个出料口的速度一致。如速度不一致必然导致在不同出料口的物料挤出量也不一致。

因此，为实现每个出料口B与入料口A之间的流程相同，作为一种优选实施方式，如图5所示，在根据本发明的挤出机机头内，入料口A与多个出料口B之间的料流流道设计成树形图形状分布。这样，就能够保证各个出料口物料的流程一致。当然，还有各种其它结构形式的流道设计以使得每个出料口B与入料口A之间的流程相同。但相对而言，树形图分布的料流流道便于设计和模型加工，且流程小。

当采用如图4所示的树形图分布的料流流道设计时，为便于挤出机机头的模具加工，参见图4和图5，可将挤出机机头优选地设计成包括上模板2、机体3和下模板4，树形图分布的料流流道形成在机体3和下模板4内，上模板2用于插入和保持固定助剂添加管1。其中，如图4、图8和图9所示，料流流道包括形成在机体3内并沿直线延伸的主流道5，该主流道5沿挤出机轴线方向延伸，主流道5在机体3的一端形成为入料口A，机体3的另一端的上、下表面上分别安装有上模板2和下模板4，多个出料口B设置在下模板4上，上模板2上设有与多个出料口B一一对应的多个助剂插口C。这样，就在上、下模板上分别形成了一一对应的助剂插口C和出料口B，便于对各个通道的料流进行助剂的分别添加控制。如图5所示，在机体3内，料流从入料口A进入并经由主流道5后进入与主流道5垂直的第一级流道（即图5中上方与主流道5相交的水平流道）中，而后通过树形图分布的次级流道和三级流道等依次流动到各个出料口B。

此外，从助剂添加管1添加到料流流道中的助剂与熔融高分子材料的料流之间存在一定的温度差，因此需要在机头内平衡温度差，以达到技术要求。具体地，为利于熔融料流通过挤出机内的高密度过滤网后进入挤出机机头，熔融料流的温度应该设定的高一些，以减少料流的粘度。但助剂在高温下则可能产生分解，为避免这一现象产生，需要对进入机头内的熔融高分子材料料流进行降温处理。因此如图4所示，机体3内优选地设有冷却流道6，该冷却流道6围绕主流道5设置，以便于通过模温机等控制主流道5内流动的料流的温度。而且，为使得料流在主流道5流速均匀且温度相同，入料口A可设计成向外敞开的敞口形状，使得料流在敞口内聚集并初步混合，并且可在主流道5内中设置适当的阻流块，以改变料流的流速，混合均匀且温度一致。

所添加的助剂应保持较低的温度以确保不发生分解，因此将助剂添加管1设置在机头的外侧，助剂添加管1的插入段优选为不锈钢毛细管，由不锈钢毛细管导入挤出机机头内。为避免过早地与料流接触，机头内可设置若干由耐热树脂制作的隔热型芯套筒7，不锈钢毛细管插入隔热型芯套筒7的内通孔中，如图2所示，并与下模板4与料流接触，如图4所示。具体地，前述的料流流道还包括形成在下模板4内的出料流道9，隔热型芯套筒7嵌设在机体3内并朝向出料流道9延伸，助剂添加管1从上模板2上的助剂插口C插入到隔热型芯套筒7内并延伸至下模板4中的出料流道9内。

如图4和图10-12所示，出料流道9在下模板4的底部形成为出料口B，并且在下模板4的顶部形成为锥形敞口，隔热型芯套筒7具有锥形端部并插入锥形敞口内。这样，助剂与料流可在锥形敞口内更充分混合。此外，隔热型芯套筒7的内通孔在锥形端部内形成为孔径与助剂添加管1的外径相同，以杜绝以下将述及的空气泡腔室8和隔热型芯套筒7内的环状空气间隙中的空气从隔热型芯套筒7的锥形端部下方冒出。

参见图4，在机体3内，隔热型芯套筒7的内通孔的孔经设计为大于助剂添加管1的外径，以使得隔热型芯套筒7内形成有围绕助剂添加管1外周部的环状空气间隙。即隔热型芯套筒7的内径大于不锈钢毛细管的外径，由上模板2通入的流动气流在隔热型芯套筒7与不锈钢毛细管之间形成一个空气保温层，以隔绝或缓解不锈钢毛细管内的助剂与隔热型芯套筒7之间的热交换，达到进一步隔热保温的目的。

上模板2的结构示意图如图6和图7所示。上模板2上形成有沿厚度方向贯穿的插入通道10，该插入通道的顶部开口形成为助剂插口C并且底部开口与隔热型芯套筒7的内通孔连通，插入通道10中形成有围绕助剂添加管1设置的空气泡腔室8，该空气泡腔室8与隔热型芯套筒7内的环状空气间隙连通。助剂插口C（即插入通道10的顶部开口）的直径设计为与助剂添加管1的外径相同，同样用于杜绝空气泡腔室8和环状空气间隙中的空气冒出。但插入通道10的底部开口则比顶部开口大，与隔热型芯套筒7的内通孔大致相当，并且在装配后，上模板2的底面贴合到图8所示的机体3的顶面，插入通道10的底部开口与图8所示的隔热型芯套筒7的内通孔对接，从而使不锈钢毛细管贯穿上模板2插入机体3内。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.挤出机机头，该挤出机机头设有入料口（A）、出料口（B）和位于该入料口与出料口之间的料流流道，其特征在于，该挤出机机头上还设有助剂插口（C）和助剂添加管（1），该助剂添加管（1）从所述助剂插口（C）插入到所述料流流道中。

2.根据权利要求1所述的挤出机机头，其特征在于，所述出料口（B）为多个并且每个出料口（B）与所述入料口（A）之间的流程相同。

3.根据权利要求2所述的挤出机机头，其特征在于，在该挤出机机头内，所述入料口（A）与多个所述出料口（B）之间的所述料流流道呈树形图形状分布。

4.根据权利要求2或3所述的挤出机机头，其特征在于，该挤出机机头包括上模板（2）、机体（3）和下模板（4），所述料流流道包括形成在所述机体（3）内并沿直线延伸的主流道（5），该主流道（5）在所述机体（3）的一端形成为所述入料口（A），所述机体（3）的另一端的上、下表面上分别安装有所述上模板（2）和下模板（4），多个所述出料口（B）设置在所述下模板（4）上，所述上模板（2）上设有与多个所述出料口（B）一一对应的多个所述助剂插口（C）。

5.根据权利要求4所述的挤出机机头，其特征在于，所述机体（3）内设有冷却流道（6），该冷却流道（6）围绕所述主流道（5）设置。

6.根据权利要求4所述的挤出机机头，其特征在于，所述入料口（A）呈向外敞开的敞口形状，并且所述主流道（5）内设有阻流块。

7.根据权利要求4所述的挤出机机头，其特征在于，该挤出机机头还包括隔热型芯套筒（7），所述料流流道还包括形成在所述下模板（4）内的出料流道（9），所述隔热型芯套筒（7）嵌设在所述机体（3）内并朝向所述出料流道（9）延伸，所述助剂添加管（1）从所述上模板（2）上的助剂插口（C）插入到所述隔热型芯套筒（7）内并延伸至所述下模板（4）中的所述出料流道（9）内。

8.根据权利要求7所述的挤出机机头，其特征在于，所述出料流道（9）在所述下模板（4）的底部形成为所述出料口（B）并且在所述下模板（4）的顶部形成为锥形敞口，所述隔热型芯套筒（7）具有锥形端部并插入所述锥形敞口内，所述隔热型芯套筒（7）的内通孔在所述锥形端部内形成为孔径与所述助剂添加管（1）的外径相同。

9.根据权利要求7所述的挤出机机头，其特征在于，在所述机体（3）内，所述隔热型芯套筒（7）的内通孔的孔经大于所述助剂添加管（1）的外径，以使得所述隔热型芯套筒（7）内形成有围绕所述助剂添加管（1）外周部的环状空气间隙。

10.根据权利要求9所述的挤出机机头，其特征在于，所述上模板（2）上形成有沿厚度方向贯穿的插入通道（10），该插入通道的顶部开口形成为所述助剂插口（C）并且底部开口与所述隔热型芯套筒（7）的内通孔连通，所述助剂插口（C）的直径与所述助剂添加管（1）的外径相同，所述插入通道（10）中形成有围绕所述助剂添加管（1）设置的空气泡腔室（8），该空气泡腔室与所述隔热型芯套筒（7）内的所述环状空气间隙连通。