CN106003660A - 偏心六棱柱元件 - Google Patents

偏心六棱柱元件 Download PDF

Info

Publication number
CN106003660A
CN106003660A CN201610380552.9A CN201610380552A CN106003660A CN 106003660 A CN106003660 A CN 106003660A CN 201610380552 A CN201610380552 A CN 201610380552A CN 106003660 A CN106003660 A CN 106003660A
Authority
CN
China
Prior art keywords
eccentric
prism elements
hexagonal prism
elements
prism element
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201610380552.9A
Other languages
English (en)
Inventor
杨高品
曹柳
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to CN201610380552.9A priority Critical patent/CN106003660A/zh
Publication of CN106003660A publication Critical patent/CN106003660A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/25—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C48/36—Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it through the nozzle or die
    • B29C48/395—Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it through the nozzle or die using screws surrounded by a cooperating barrel, e.g. single screw extruders
    • B29C48/40—Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it through the nozzle or die using screws surrounded by a cooperating barrel, e.g. single screw extruders using two or more parallel screws or at least two parallel non-intermeshing screws, e.g. twin screw extruders
    • B29C48/402—Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it through the nozzle or die using screws surrounded by a cooperating barrel, e.g. single screw extruders using two or more parallel screws or at least two parallel non-intermeshing screws, e.g. twin screw extruders the screws having intermeshing parts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/25—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C48/36—Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it through the nozzle or die
    • B29C48/50—Details of extruders
    • B29C48/505—Screws

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Processing And Handling Of Plastics And Other Materials For Molding In General (AREA)
  • Extrusion Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)

Abstract

本发明提供一种新型螺纹元件——偏心六棱柱元件，所述偏心六棱柱元件由正六边形绕过其几何中心且与其垂直的轴线旋转的同时并沿所述轴线长度方向延伸而成，所述偏心六棱柱元件轴向开设有与所述轴线偏置的芯轴孔，所述偏心六棱柱元件根据啮合同向双螺杆的啮合原理成对配合使用，所述偏心六棱柱元件安装在啮合同向双螺杆挤出机芯轴上。本发明的偏心六棱柱元件，剪切分散混合得到提高，轴向混合效果改善，并存在明显的拉伸混合作用，非常有利于聚合物熔体的分散和分布混合。

Description

偏心六棱柱元件
技术领域
本发明涉及一种啮合同向双螺杆挤出机中的新型螺纹元件，特别涉及一种偏心六棱柱元件。
背景技术
聚合物共混改性中广泛使用啮合同向双螺杆挤出机进行加工，因为啮合同向双螺杆挤出机相比其它加工设备具有优异的混合性能，而其核心部分为螺杆。啮合同向双螺杆挤出机的螺杆采用积木式设计：各种螺纹元件通过花键安装于两根螺杆芯轴上并相互啮合。电机通过齿轮箱和联轴器驱动两根螺杆芯轴旋转，进而带动螺杆元件在挤出机机筒内同向旋转。螺杆的旋转使得相互啮合的螺纹元件之间以及螺纹元件与机筒之间形成剪切混合区，进而对聚合物施加剪切混合作用，最终实现聚合物的良好混合。由此可知，螺纹元件决定了啮合同向双螺杆挤出机的混合性能。
美国Farrel公司于上世纪九十年代开发了六棱柱元件(polygon)，其外形结构如图1所示。国内北京化工大学耿孝正教授团队也研制了类似的元件，并进行了实验和理论研究。从外形上看，六棱柱元件为正六方棱柱扭转一定角度而成。从双螺杆的啮合原理可知，六棱柱元件需成对使用，并且有特定的相位要求。六棱柱元件能够提供恒速移动的啮合区，产生挤压作用并有周期性的流型，能连续分隔料流，从而有利于物料的熔融和混合。与捏合块的剪切速率不均匀和存在局部过热点不同，六棱柱元件能够保持均匀的剪切、压力和温度，同时又不牺牲混合质量。但是，六棱柱元件的结构也存在先天不足之处：由于啮合同向双螺杆挤出机啮合原理的限制，导致六棱柱元件的外径较小，进而元件与机筒之间的间隙较大。其随之而来的结果就是：首先，六棱柱元件施加于物料的剪切速率小于标准双头元件，对于分散混合要求较高的体系其无法满足混合要求；另一方面，间隙的增大导致啮合同向双螺杆的自清洁效果下降，造成聚合物熔体的停留时间加长并可能滞留降解。
发明内容
根据以上技术问题，本发明提供一种具有优异分散和分布混合效果的偏心六棱柱元件。其技术方案如下：
一种偏心六棱柱元件，其由正六边形绕过其几何中心且与其垂直的轴线旋转的同时并沿所述轴线长度方向延伸而成，所述偏心六棱柱元件轴向开设有与所述轴线偏置的芯轴孔。
优选地，所述偏心六棱柱元件的螺棱顶部倒角。
优选地，所述偏心六棱柱元件的螺棱为右旋或左旋，螺旋角范围为0～180度。
优选地，所述芯轴孔为花键孔。
优选地，所述偏心六棱柱元件长度为30～150mm，导程为100～500mm。
由于偏心六棱柱元件的独特设计，其偏心部分螺棱与机筒的间隙减小，从而可以有效提高螺棱顶部与机筒之间区域的剪切速率，从而更好地对聚合物熔体进行剪切混合。同时，由于偏心六棱柱的周向旋转，导致螺棱与机筒之间的间隙出现周期性变化，聚合物熔体进而周期性地被压缩和松弛，非常有利于聚合物熔体形成拉伸流动和相界面更新，同时可有效防止熔体滞留。
附图说明
图1是现有六棱柱元件的立体结构图。
图2是本发明偏心六棱柱元件的立体示意图。
图3是图2所示偏心六棱柱元件的主视图。
图4是图3所示偏心六棱柱元件的剖示图。
图5是图2所示偏心六棱柱元件的左视图(端面视图)。
图6是安装有偏心六棱柱元件的挤出机机筒和螺杆简图。
图7是两个偏心六棱柱元件的啮合状态示意图。
其中：1-偏心六棱柱元件主体；2-端面；3-芯轴孔；4-机筒；5-螺杆；6-开口；7-螺纹元件一；8-偏心六棱柱元件一；9-反向螺纹元件一；10-螺纹元件二；11-偏心六棱柱元件二；12-反向螺纹元件二；13-螺纹元件三；14-出口区域；15-螺杆头。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施实例对本发明进行详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
如图2所示，本发明的偏心六棱柱元件端面为正六边形，所述元件中间加工有花键孔的芯轴孔3以便与螺杆芯轴联接。具体来说，如图3、图5所示，啮合同向双螺杆挤出机螺杆的旋转中心线(轴心)为OO’，而偏心六棱柱元件端面2(图5中的正六边形abcedf)的几何中心O1与所述挤出机螺杆的旋转中心O不重合。挤出机螺杆的旋转中心O可以沿着过正六边形对边中点的直线偏移所述正六边形的中心O1一定距离，也可以沿着正六边形对角线偏移所述正六边形的中心O1一定距离，当然也可以是其它可能的方式。所述偏心六棱柱元件由正六边形绕几何中心线OO’按一定螺旋角旋转而得，本实施例中为60度，所得之元件如图2、图3所示。
图6所示为啮合同向双螺杆挤出机的机筒4与螺杆5结构简图。整个挤出机的机筒4由多节机筒组成。物料通过机筒上的开口6进入挤出机中。挤出机的出口区域14有螺杆的螺杆头15。螺杆的螺纹元件一7将物料向前输送并对其压实。螺纹元件一7之后为正向右旋的偏心六棱柱元件一8，偏心六棱柱元件一8之后则紧接反向螺纹元件一9。偏心六棱柱元件一8对物料实施剪切作用，使物料熔融，同时反向螺纹元件一9对物料有反向向输送作用，从而使偏心六棱柱元件一8所在区域物料的充满度和停留时间提高，进而确保物料的充分熔融。之后的螺纹元件二10将已熔融的物料向前输送至左旋的偏心六棱柱元件二11。偏心六棱柱元件二11可以对熔体施加剪切和拉伸混合作用，使熔体充分混合。偏心六棱柱元件二11之后的反向螺纹元件二12也是起到提高熔体充满度和停留时间的作用。最后的螺纹元件三13则起到对熔体建压并将其泵送出挤出机的作用。
另外，根据本申请的申请人的实验结果，可以确认本发明的偏心六棱柱元件所具有的优异混合性能，其结果如下：
实验原料：本实验中采用的聚碳酸酯为韩国LG公司生产的Lupoy 1201-22，其熔融指数为22g/10min(ASTM D1238)；玻纤为中国泰山玻纤公司生产的T442。
实验装置：本实验中采用啮合同向双螺杆机挤出机——德国Coperion的ZSK 26MC来对聚碳酸酯和玻纤进行熔融共混，其中10wt％的玻纤从位于第7节机筒的侧喂料加入双螺杆中与聚碳酸酯熔体混合。
实验结果见下表：10％玻纤增强的聚碳酸酯体系的力学性能。
由上表可知，与采用现有六棱柱元件制备的样品相比，除了弯曲模量相当以外，采用偏心六棱柱元件制备的样品其断裂伸长率和缺口冲击强度大幅提高，拉伸和弯曲强度也有明显增加，另外热变形温度也提高了7℃。简而言之，偏心六棱柱元件制备的样品力学性能优于现有六棱柱元件。

Claims (5)

1.一种偏心六棱柱元件，其特征在于，所述偏心六棱柱元件由正六边形绕过其几何中心且与其垂直的轴线旋转的同时并沿所述轴线长度方向延伸而成，所述偏心六棱柱元件轴向开设有与所述轴线偏置的芯轴孔。
2.如权利要求1所述的偏心六棱柱元件，其特征在于，所述偏心六棱柱元件的螺棱顶部倒角。
3.如权利要求1或2所述的偏心六棱柱元件，其特征在于，所述偏心六棱柱元件的螺棱为右旋或左旋，螺旋角范围为0～180度。
4.如权利要求1或2或3所述的偏心六棱柱元件，其特征在于，所述芯轴孔为花键孔。
5.如权利要求1或2所述的偏心六棱柱元件，其特征在于，所述偏心六棱柱元件长度为30～150mm，导程为100～500mm。
CN201610380552.9A 2016-06-03 2016-06-03 偏心六棱柱元件 Pending CN106003660A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610380552.9A CN106003660A (zh) 2016-06-03 2016-06-03 偏心六棱柱元件

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610380552.9A CN106003660A (zh) 2016-06-03 2016-06-03 偏心六棱柱元件

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN106003660A true CN106003660A (zh) 2016-10-12

Family

ID=57092905

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610380552.9A Pending CN106003660A (zh) 2016-06-03 2016-06-03 偏心六棱柱元件

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106003660A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113103548A (zh) * 2020-06-03 2021-07-13 中山火炬职业技术学院 一种强化剪切效应的双螺杆挤出机元件及双螺杆挤出机

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4131371A (en) * 1977-08-03 1978-12-26 E. I. Du Pont De Nemours And Company Co-rotating multiple screw processor
CN1076885A (zh) * 1992-01-31 1993-10-06 法拉·洛克斯得脱有限公司 用于可塑化混合物的多螺杆连续混合搅拌机
CN102834232A (zh) * 2010-03-24 2012-12-19 约瑟夫·布拉赫 挤出机

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4131371A (en) * 1977-08-03 1978-12-26 E. I. Du Pont De Nemours And Company Co-rotating multiple screw processor
CN1076885A (zh) * 1992-01-31 1993-10-06 法拉·洛克斯得脱有限公司 用于可塑化混合物的多螺杆连续混合搅拌机
CN102834232A (zh) * 2010-03-24 2012-12-19 约瑟夫·布拉赫 挤出机

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
A.AMASH, M.BOGUN: "New concepts for continuous mixing of powder rubber", 《PLASTICS,RUBBER AND COMPOSITES》 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113103548A (zh) * 2020-06-03 2021-07-13 中山火炬职业技术学院 一种强化剪切效应的双螺杆挤出机元件及双螺杆挤出机

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7397451B2 (ja) 導電性複合材料の製造方法
KR102116602B1 (ko) 압출기용 스크루 및 압출기 및 압출 방법
US4300839A (en) Self-cleaning type extruder
US11072104B2 (en) Screw for extruder comprising a passage crossing over between adjacent cylindrical bodies
TWI492834B (zh) 具有減小的頂錐角之螺桿元件
US11110638B2 (en) Extruder screw having paths within the screw, extruder, and extrusion method
JP6746278B2 (ja) 押出機用スクリュ並びに押出機および押出方法
CN106142486B (zh) 射出成型机及其注射螺杆
CN106003660A (zh) 偏心六棱柱元件
CN104526996B (zh) 一种高剪切高混炼塑化螺杆
KR20200126417A (ko) 혼련 방법 및 혼련물
CN109843541B (zh) 双螺杆挤出机的螺杆前室中的混合装置
CN103753793B (zh) 聚合物熔体微积分强化传热与混炼塑化挤出机
CN108715019A (zh) 一种内充气式挤出发泡装置及成型方法
CN107031015A (zh) 螺纹头数渐变式的同向差速多螺杆挤出机及其加工方法
CN204566599U (zh) 射出成型机及其注射螺杆
CN106994773A (zh) 连续式epe物理发泡板材挤出机
CN105291402B (zh) 一种用于纳米粉体母粒加工的螺杆组合
CN204505770U (zh) 一种单螺杆的挤出机
CN204505776U (zh) 一种挤出机
CN205075313U (zh) 一种用于纳米粉体母粒加工的螺杆组合
CN204604823U (zh) 射出成型机及其熔胶螺杆
JP2018161860A (ja) 熱可塑性樹脂組成物のペレットの製造方法
JP7382047B2 (ja) 繊維強化複合材料の製造方法
CN206465435U (zh) 一种同向双螺杆挤出机用螺杆

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20161012