CN106113457B - 用于生产可降解地膜的塑料挤出机 - Google Patents

Abstract

一种用于生产可降解地膜的塑料挤出机，包括料筒和螺杆，在螺杆屏障段的圆形杆体表面还形成有多段次级反向螺旋凹槽，次级反向螺旋凹槽相对圆形杆体的圆周表面向内凹入，次级反向螺旋凹槽与所述螺棱两者的螺旋方向相反；每段次级反向螺旋凹槽与螺棱有且仅有一个相交点，且螺棱在该相交点处断开而形成为螺棱缺口，而次级反向螺旋凹槽则在相交点处保持连续延伸并越过该螺棱缺口，且每个螺棱缺口的宽度由前到后逐渐缩小；在螺杆屏障段的圆形杆体表面还形成有多段次级正向螺旋凹槽。本发明能使流体的各部分在屏障段得到充分的搅拌，流体各部分温度也显得均匀，且能促进未熔融的小颗粒状物料进一步融化。

Description

用于生产可降解地膜的塑料挤出机

技术领域

本发明属于塑料生产设备的技术领域，具体涉及一种用于生产可降解地膜的塑料挤出机。

背景技术

地膜广泛应用在农业生产中。地膜生产过程中需要应用到塑料挤出机。塑料挤出机包括料筒和螺杆，螺杆包括有长条状的圆形杆体、螺旋延伸的螺棱，螺棱相对于圆形杆体的圆周表面向外凸出，螺棱的侧面紧贴料筒的内表面，圆形杆体表面和料筒的内表面之间形成有环形间隙，而且该环形间隙被螺棱分隔而形成为螺槽；螺杆由后至前依次分为加料段、压缩段、匀化段、屏障段，其中加料段的螺槽深度保持不变（螺槽深度相当于圆形杆体表面和料筒内表面之间的径向间隙大小），压缩段的螺槽深度由后到前逐渐变小，压缩段最后端的螺槽深度等于加料段的螺槽深度，压缩段最前端的螺槽深度等于匀化段的螺槽深度，匀化段的螺槽深度保持不变，屏障段的螺槽深度小于匀化段的螺槽深度。

工作过程中，塑料原料粒由料斗进入螺杆的加料段，电热元件对金属料筒进行加热，金属料筒壁将热量传导给塑料原料粒，使塑料原料粒不断受热；螺棱推进面对塑料物料产生向前推力，使塑料物料在料筒中逐渐由后向前移动，当塑料被向前运推送到压缩段，就会由于受热加上受压而逐渐融化，塑料物料融化后经过匀化段，最后被推送到屏障段。由于屏障段的螺槽深度小，因此，如果有较大粒径的颗粒的塑料物料尚未熔融，则难以越过屏障段而向前挤出，因而屏障段起到“屏障”的作用，故习惯上称为屏障段。当物料输送至屏障段时，要求绝大部分已经融化，否则，如果未融化部分的比例超过允许范围而且未能得到有效处置，则会影响薄膜质量。

另一方面，传统的普通塑料地膜不可降解，随其使用量的不断增加以及时间的推移，农田中残留的塑料地膜日渐积累增多，破坏了地球生态环境特别是土壤环境。因此,近年来人们探索采用可降解地膜，可降解地膜主要由PBAT和PPC的原料加工而成，这两种原料都是由可再生原料制成，其特点是很容易快速降解。但是，这些原料也存在相应的特点，那就是对温度特别敏感，温度稍微偏高就容易变质、烧焦，温度稍微偏低就不易融化，因此要求料筒中各部分的物料温度均匀、偏差幅度小、差异幅度小。

由于上述特点，传统的塑料挤出机不太适应于生产可降解地膜，这主要有以下两方面原因：

一、塑料熔融的大部分热量来自于料筒内表面，但在塑料沿挤出机料筒运行过程中，有的物料长时间与金属料筒的内表面保持接触，贴壁运行，因而受热时间较长；而另有部分物料在料筒运行过程中的大部分时间则较少接触到金属料筒内表面，受热时间较短；由于有的物料受热时间较长，而有的物料受热时间较短，因而塑料物料各部分之间存在温度不均匀的现象，这种温度不均匀的现象对于普通的塑料原料来说是可以接受的（因为它们对温度的偏差不太敏感，或者说，它们能够承受的温度偏差范围大），但对于生产可降解地膜的塑料原料来说则难以承受（因为它们对温度的偏差很敏感，或者说，它们能够承受的温度偏差范围很窄）。

二、在生产可降解地膜时，为了避免烧焦的问题，料筒的温度通常只能设置得较低，导致物料不易完全融化，当物料输送至屏障段时，尚未完全熔融的物料（小颗粒状物料）比例往往偏大，而传统的挤出螺杆的屏障段缺乏使小颗粒状物料进一步熔融的功能。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的上述不足而提供一种用于生产可降解地膜的塑料挤出机，它能使流体的各部分在屏障段得到充分的搅拌，流体各部分温度也显得均匀，且能促进未熔融的小颗粒状物料进一步融化。

其目的可以按以下方案来实现：一种用于生产可降解地膜的塑料挤出机，包括料筒和螺杆，螺杆包括有长条状的圆形杆体、螺旋延伸的螺棱，螺棱相对于圆形杆体的圆周表面向外凸出，螺棱的侧面紧贴料筒的内表面，圆形杆体表面和料筒的内表面之间形成有环形间隙，而且该环形间隙被螺棱分隔而形成为螺槽；螺杆由后至前依次分为加料段、压缩段、匀化段、屏障段，其中加料段的螺槽深度保持不变，压缩段的螺槽深度由后到前逐渐变小，压缩段最后端的螺槽深度等于加料段的螺槽深度，压缩段最前端的螺槽深度等于匀化段的螺槽深度，匀化段的螺槽深度保持不变，屏障段的螺槽深度小于匀化段的螺槽深度；其主要特点在于，在螺杆屏障段的圆形杆体表面还形成有多段次级反向螺旋凹槽，次级反向螺旋凹槽相对圆形杆体的圆周表面向内凹入，次级反向螺旋凹槽与所述螺棱两者的螺旋方向相反；每段次级反向螺旋凹槽与螺棱有且仅有一个相交点，且螺棱在该相交点处断开而形成为螺棱缺口，而次级反向螺旋凹槽则在相交点处保持连续延伸并越过该螺棱缺口，且每个螺棱缺口的宽度由前到后逐渐缩小；每个螺棱缺口的前端宽度相当于后端宽度的1.5～3倍；在螺杆屏障段的圆形杆体表面还形成有多段次级正向螺旋凹槽，次级正向螺旋凹槽相对圆形杆体的圆周表面向内凹入，次级正向螺旋凹槽与所述螺棱两者的螺旋方向相同，次级正向螺旋凹槽的螺距等于所述螺棱的螺距。

本申请文件中，定义前后方向时，是依据熔融物料在料筒中水平前进的方向进行定义的，熔融物料在料筒中前进的方向是“从后向前”，即从后端逐步移动到前端。

所谓向内凹入，就是向向心方向凹入，即向靠近螺杆中心轴线的方向凹入；所谓向外凸出，就是向离心方向凸出，即远离向螺杆中心轴线的方向凸出。

本发明具有以下优点和效果：

一、本发明中，挤出螺杆的屏障段能够加强对物料的搅拌，使物料各部分充分混合均匀，达到各部分温度均匀的效果，这主要有以下三方面的原因：1、由于在屏障段的圆形杆体表面形成有次级反向螺旋凹槽，次级反向螺旋凹槽的螺旋方向与螺棱的螺旋方向相反，因此，熔融物料的主流在料筒中向前流动过程中，局部的熔融物料会沿次级反向螺旋凹槽产生向后流动（与物料的主流运动方向相反），这样，各部分的流体在屏障段得到充分的搅拌均匀匀化，使流体各部分温度更加均匀，偏差幅度小；2、进一步的，由于螺棱缺口的宽度呈由前到后逐渐缩小的趋势，因而使该局部的压力呈前小后大的趋势，进而使局部的熔融物料能通过螺棱缺口而向后越过螺棱，加大熔融物料搅拌混匀的活动幅度和范围； 3、由于在屏障段的圆形杆体表面形成有多段次级正向螺旋凹槽，次级正向螺旋凹槽相对圆形杆体的圆周表面向内凹入，意味着屏障段的圆形杆体表面凹凸不平，高低起伏，这也有利于使各点物料向前流动的路径呈明显的波浪形变化，即形成微小的紊流，由此也能实现混匀。

二、本发明的挤出螺杆的屏障段能够加强对小颗粒状物料的多次挤压，促进其尽快融化，这主要有以下原因：在屏障段，未熔融颗粒物料容易被卷入次级反向螺旋凹槽中，并随着螺杆转动而逐渐向后移动（反向移动）；由于螺棱缺口的宽度呈由前到后逐渐缩小的趋势，所以当未熔融颗粒物料经过螺棱缺口过程中，未熔融颗粒物料将在此受到较大的挤压力和剪切力，这有利于促进其尽快熔融。进一步的，由于每段次级反向螺旋凹槽与螺棱有且仅有一个相交点，意味着每段次级反向螺旋凹槽的长度小于两个螺距，因此即使未熔融颗粒物料在经过螺棱缺口的第一次挤压后，如果仍未融化，则它在运行到该次级反向螺旋凹槽的最后端时，会被从次级反向螺旋凹槽中挤出，未熔融颗粒物料被挤出次级反向螺旋凹槽后，继续随着主流向前运行，随后又会被再次卷入次级反向螺旋凹槽中，再次经过螺棱缺口而接受挤压，如此反复，直至彻底融化。

附图说明

图1是本发明一种具体实施例的整体示意图。

图2是图1中的螺杆结构示意图。

图3是图2中屏障段的局部放大结构示意图。

图4是图2所示螺杆屏障段及其附近部位的立体示意图。

图5是图4所示结构从另一角度看到的立体示意图。

图6是图4中A局部放大结构示意图。

图7是图3中B局部放大结构示意图。

图8是图3中G-G剖面结构放大示意图。

图9是图8中C-C剖面结构放大示意图。

具体实施方式

该实施例的用于生产可降解地膜的塑料挤出机包括料筒2和螺杆，图1、图2、图3、图4、图5、图6所示，螺杆包括有长条状的圆形杆体11、螺旋延伸的螺棱12，螺棱12相对于圆形杆体的圆周表面向外凸出，螺棱12的侧面 (如图7中线段mn所示的侧面)紧贴料筒2的内表面，圆形杆体11表面和料筒2的内表面之间形成有环形间隙，而且该环形间隙被螺棱分隔而形成为螺槽13；螺杆由后至前依次分为加料段14、压缩段15、匀化段16、屏障段17，其中加料段14的螺槽深度保持不变，压缩段15的螺槽深度由后到前逐渐变小，压缩段15最后端的螺槽深度等于加料段14的螺槽深度，压缩段15最前端的螺槽深度等于匀化段16的螺槽深度，匀化段16的螺槽深度保持不变，屏障段17的螺槽深度小于匀化段16的螺槽深度；在螺杆屏障段17的圆形杆体表面还形成有多段次级反向螺旋凹槽18，次级反向螺旋凹槽18相对圆形杆体11的圆周表面向内凹入，次级反向螺旋凹槽18与所述螺棱12两者的螺旋方向相反，所述螺棱12的螺旋方向也相当于螺槽13的螺旋方向。

图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9所示，每段次级反向螺旋凹槽18与螺棱12且仅有一个相交点，且螺棱12在该相交点处断开而形成为螺棱缺口10，而次级反向螺旋凹槽18则在相交点处保持连续延伸并越过该螺棱缺口10，且每个螺棱缺口10的宽度由前到后逐渐缩小,具体地说，每个螺棱缺口10的前端（即图7中的bd端，也即图9中的BD端）宽度相当于螺棱缺口10的后端（即图7中的fe端，也即图9中的FE端）宽度的2倍；在螺杆屏障段17的圆形杆体表面还形成有多段次级正向螺旋凹槽 19，次级正向螺旋凹槽19相对圆形杆体11的圆周表面向内凹入，次级正向螺旋凹槽19与所述螺槽13两者的螺旋方向相同，次级正向螺旋凹槽的19螺距等于所述螺棱12的螺距。

上述实施例中，每个螺棱缺口10的前端（即图7中的bd端，也即图9中的BD端）宽度也可以改为相当于后端（即图7中的fe端，也即图9中的FE端）宽度的1.5倍，或者2.5倍，或者1.8倍，或者2.2倍。

Claims (1)

1.一种用于生产可降解地膜的塑料挤出设备，包括料筒和螺杆，螺杆包括有长条状的圆形杆体、螺旋延伸的螺棱，螺棱相对于圆形杆体的圆周表面向外凸出，螺棱的侧面紧贴料筒的内表面，圆形杆体表面和料筒的内表面之间形成有环形间隙，而且该环形间隙被螺棱分隔而形成为螺槽；螺杆由后至前依次分为加料段、压缩段、匀化段、屏障段，其中加料段的螺槽深度保持不变，压缩段的螺槽深度由后到前逐渐变小，压缩段最后端的螺槽深度等于加料段的螺槽深度，压缩段最前端的螺槽深度等于匀化段的螺槽深度，匀化段的螺槽深度保持不变，屏障段的螺槽深度小于匀化段的螺槽深度；其特征在于：在螺杆屏障段的圆形杆体表面还形成有多段次级反向螺旋凹槽，次级反向螺旋凹槽相对圆形杆体的圆周表面向内凹入，次级反向螺旋凹槽与所述螺棱两者的螺旋方向相反；每段次级反向螺旋凹槽与螺棱有且仅有一个相交点，且螺棱在该相交点处断开而形成为螺棱缺口，而次级反向螺旋凹槽则在相交点处保持连续延伸并越过该螺棱缺口，且每个螺棱缺口的宽度由前到后逐渐缩小；每个螺棱缺口的前端宽度相当于后端宽度的1.5～2.5倍；在螺杆屏障段的圆形杆体表面还形成有多段次级正向螺旋凹槽，正向螺旋凹槽相对圆形杆体的圆周表面向内凹入，次级正向螺旋凹槽与所述螺棱两者的螺旋方向相同，次级正向螺旋凹槽的螺距等于所述螺棱的螺距。