CN1064885C

CN1064885C - 塑炼螺杆

Info

Publication number: CN1064885C
Application number: CN988001144A
Authority: CN
Inventors: 木下清; 上地哲男; 苅谷俊彦
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1997-02-17
Filing date: 1998-02-10
Publication date: 2001-04-25
Anticipated expiration: 2018-02-10
Also published as: KR20000064928A; US6206559B1; TR199802081T1; EP0904924A1; DE69837644T2; EP0904924B1; DE69837644D1; WO1998035813A1; TW434128B; CN1216020A; EP0904924A4; JPH10225967A; KR100283375B1; JP4021967B2

Abstract

本发明涉及一种适用于模注机或压出机上的塑炼螺杆。该塑炼螺杆可以在缸筒中转动，并具有一个在它上面有若干沟槽部分(7a、7b)的混料头(7)，除了沟槽部分(7a，7b)之外，在混料头(7)的外周表面(7d)上还设有阶梯形或斜面形状的凹槽(2，3)，并使所述凹槽与沿旋转方向看位于其前端的沟槽部分(7a、7b)相通。

Description

塑炼螺杆

所属领域

本发明涉及一种适用于模注机或压出机的塑炼螺杆，所述模注机或压出机适于将诸如塑料之类的树脂材料注入模具或是在塑化之后将所述材料压出。

背景技术

可以在熔化和塑化之后对一种固体原料(树脂材料)实施模注或压出的模注机和压出机多年来一直广为人知。所述模注机和压出机装配有用于熔化并揉和树脂材料的螺杆，而且，该螺杆的转动可促进所述熔化并塑化的树脂材料的熔化与混合。

披露于日本公告JP 43-24493中的技术可以作为与所述螺杆相关的技术的说明性实例。按照该方法，如在图7中所示，将一个混料头107安装在螺杆101的自由端，在筒103和混料头107之间形成一个小的间隙。

另外，如图8A所示，在混料头107的外周向壁107d上设有若干螺旋形沟槽107a和107b，这些沟槽交错设置，使其不会相互连接在一起。图9是图8A的A-A剖视图，如图9所示，槽107a和107b以相等的间距交替设置在混料头107的大体上的中部。

下面将结合图8B和8C对槽107a和107b加以说明。顺便提一下，图8B和8C分别是图8A的A₁-A₁剖面和A₂-A₂剖面。

如图8A所示，每个槽107a的一端延伸至位于混料头107的前端锥形部107c一侧(从附图中看为左侧)，而且，如图8A和8B所示，其另一端止于所述外周向壁107d，但不延伸到混料头107尾端一侧的锥形部分107e(从附图中看位于右侧)。

与槽107a不同的是，如图8A和8C所示，每一个槽107b终止于外周向壁107d的一端，但不延伸至混料头107的前端侧的锥形部分107C。另外，如图8A所示，该槽是这样设置的，使其相反的一端延伸至位于混料头107的尾端侧的锥形部分107e。

下面将对具有上述混料头107的塑炼螺杆101的运行作扼要说明。当由图7中所示的加料斗供应未示出的原料时，用一个未示出的加热器将筒103加热至预定温度。由一个未示出的螺杆驱动装置转动螺杆101，从而将树脂原料由料斗108推进到筒103的前端。通过由所述加热器经筒103加热和在螺杆101的槽中的原料的剪切生热，筒103中的树脂原料被逐渐熔化。

在某些场合下，如果仅依赖螺杆101，无法完全实现树脂原料的揉和和分散。由于采用了上述混料头107，就可以实现充分熔化和揉和。具体地讲，由位于混料头107的尾端侧的锥形部分107e进入槽107b的原料在混料头107转动的条件下进入槽107a，然后再由槽107a中推送至位于混料头107的前端侧的锥形部分107c中。上述原料从槽107b移动到槽107a中的结果是，该原料会承受进一步的剪切力和分割作用，从而能取得良好的揉和与分散效果。顺便说一下，所述混料头107通常被称为“Maddock型”，而且，除了上面所说的那一种之外，还有多种已知的Maddock混料头。

在日本公告JP 43-24493等中所披露的Maddock混料头中，混料头107与筒103之间的间隙很小。当树脂原料不能被螺杆101充分熔化时，或者当诸如PVC(聚氯乙烯)的树脂在混料头处大量熔化时，树脂压力会在沿混料头107的周向方向上失去平衡，因此，在混料头107和筒103之间会发生金属与金属的接触，导致所谓擦伤磨损。

混料头107要设计成可改善树脂原料的熔化、揉和与分散。不过，在混料头107的周向方向上各处的会出现不同的熔化状况。于是，在混料头107上沿倾角方向作用的树脂压力就可能会失去平衡。

这会导致力的发生，迫使混料头107径向受载。因此，所述筒的内壁和混料头107会发生金属-金属的接触，这种接触会导致擦伤磨损问题，这种现象会出现在混料头107上，而且，会因为局部过热而使树脂品质变劣。

为了解决上述问题，在诸如日本公告JP 6-84035文献中披露了一种防止这种擦伤磨损的方法。

按照该技术，在其顶端部分设有一个如图10所示的螺杆201的刮板202，它具有一个如图11所示的锥形凸台204’或一个如图12所示的阶梯形凸台204。由于设置了凸台204和204’，在筒203和螺杆刮板202之间由熔化的树脂材料形成润滑压力，从而避免螺杆刮板202和筒203之间的擦伤磨损。顺便说一下，图13示意地示出这种润滑压力发生状态。

另外，日本公告JP 4-77611中也披露了一种方法，该方法可以避免上述擦伤磨损。如图14所示，按照该技术，在所谓运载刮板螺杆的运载起始区或终止区或同时在这两个区段设置较宽的刮板，并在该加宽的顶部设置一个锥形的(斜面)或阶梯形凹槽301，其曲率半径沿该螺杆的旋转方向由小到大地变化，从而可由熔化的树脂产生润滑压力，避免擦伤磨损。

不过，如果像在日本公告JP 6-84035和日本公告JP 4-77611中所披露的方法那样，仅在螺杆的主要部分的螺杆刮板的上部设置这种凸台则混料头还留下一个小段在平衡较差的负荷下转动，从而造成不能完全避免在混料头处的擦伤磨损。

本发明解决了以上问题，其目的在于提供一种塑炼螺杆，该螺杆可以避免套筒内壁与混料头之间的金属与金属接触，即使混料头处的树脂压力失去平衡时也是如此。

发明内容说明

为了实现上述目的，本发明提供了一个塑炼螺杆，该螺杆可以在一个缸筒中旋转，并有带若干沟槽部分的混料头，其特征在于，在混料头的外周表面上设有除所述沟槽部以外的凹槽，以使该凹槽与沿旋转方向看去位于其前部的槽部分相通。

由于上述特征，塑炼螺杆的转动会迫使已进入所述沟槽部分的原料经所述凹槽运动到所述混料头的外周表面，由此带来这样的优点：即使在倾斜方向上也能在所述筒与混料头之间产生润滑压力。由于上述润滑压力，又带来另一个优点：可以防止所述筒与混料头之间的金属与金属的接触(擦伤磨损)。这样可以在不同的工作条件下保护所述筒和混料头免受损害。而且，还可以避免在塑炼时树脂局部过热，从而可防止树脂变劣。

最好，将所述凹槽做成阶梯形或斜面。当所述凹槽被做成这种形状时，塑炼螺杆的转动会导致所述筒与混料头之间的间隙按照各沟槽部分、其向下相邻的凹槽和其外周表面的顺序沿混料头的旋转方向逐渐变小。由此而来的一个优点是，在所述筒与混料头之间可以强制生成润滑压力，甚至是倾斜的压力。

所述凹槽与混料头的外周表面之间的距离优选为1．5mm或更小。在任何情况下该特征都可以获得必要的润滑压力，并保持混料头处于良好状态旋转。

可以对所述塑炼螺杆进行设计，以使所述沟槽部分包括与所述混料头的前端部分相通但不与该混料头的尾端部分相通的第一沟槽部分；还包括与所述混料头的尾端部分相通但不与该混料头的前端部分相通的第二槽部分；其中，所述第一和第二部分在混料头上交错设置，以使所述第一和第二沟槽部分不能相互连通。这样的设计时，使该塑炼螺杆除了有上文所述的优点之外，还可以促进原料的熔化和揉和。

除了上述特征之外，可以这样设计所述塑炼螺杆，使所述凹槽包括设在所述混料头的前端部分的第一凹槽和设在所述混料头的尾端部分的第二凹槽，其中，所述第一凹槽部分被设计成与所述第一沟槽部分相通，而第二凹部与所述第二沟槽部分相通。在这样设计时，润滑压力沿倾斜方向均匀作用于混料头的前端部分和尾端部分。从而带来这样的优点，即确保防止所述筒与混料头之间的金属与金属的接触(擦伤磨损)。

另外，可将所述沟槽部分设计成与所述混料头的前端部分和尾端部分相通。这种设计还使得原料被完全熔化和揉和。

除了上述特点外，还可将所述凹槽分别设置在所述沟槽部分之间，并将所述凹槽设计成与从旋转方向看位于其前端的沟槽部分相通。在这种情况下，可将每个凹槽设计成在其长度方向上有足够的长度，即使其宽度方向(即沿混料头的旋转方向)的长度较短，也可以确保有大的凹槽面积。因此，不必将所述沟槽部分的节距值定的较大，由此产生的一个优点是可以使揉和性能的降低减至最低限度。

附图简介

图1A是本发明第一种实施方案的塑炼螺杆上的混料头的外形示意图；

图1B是表示本发明第一种实施方案的塑炼螺杆上的混料头上的沟槽部分的形状的示意性剖视图，它是图1A的C₁-C₁剖面。

图1C是表示本发明第一种实施方案的塑炼螺杆上的混料头上的另一个沟槽部分形状的示意性剖视图，它是图1A的C₂-C₂剖面；

图2是表示本发明第一种实施方案的塑炼螺杆上的混料头的形状的示意性剖视图，它是图1A的C-C剖面；

图3是表示本发明第一种实施方案的塑炼螺杆上的混料头的形状的示意性剖视图，它是图1A的D-D剖面；

图4是表示本发明第一种实施方案的塑炼螺杆的主要特征的示意性剖视图，它以放大的比例表示图3的部分E；

图5是表示本发明第一种实施方案的塑炼螺杆的一种改进的示意性剖视图，它相应于图4；

图6是表示本发明第一种实施方案的塑炼螺杆上的混料头的外形的视图；和

图7-14均为表示常规塑炼螺杆的视图。

实施本发明的最佳方式

下面将结合附图对本发明实施方案进行说明。

(a)第一种实施方案的说明

下面将结合图1-5对本发明第一种实施方案的塑炼螺杆进行说明。图1A-1C中所示的混料头7是一个Maddock混料头，它具有大致与结合图8A-8C所述的现有混料头相同的结构，该混料头设置在一个未示出的螺杆的前端。

即，如在图1A中所示，在混料头7的外周表面7d上设有若干螺旋形槽(沟槽部分)7a、7b，而且是交替设置的，以使其不相互连通。图1B和1C分别是图1A的C₁-C₁剖面和C₂-C₂剖面，是沿分别垂直于槽7a、7b的中线(未示出)的方向看的示意性剖视图。

如图1A和1B所示，沟槽7a形成第一沟槽部，使其一端延伸至混料头7前端一侧(从附图中看为左侧)，但其另一端止于外周向表面7d，而不到达位于混料头7的尾端一侧(从附图中看为右侧)的锥形部分7e。

与沟槽7a不同，沟槽7b是作为第二沟槽部分设置在其一端，以便从图1A和1C中看它们分别止于外周表面7d，而不到达位于混料头7的前端一侧的锥形部分7C，但其相反的一端延伸至混料头7的尾端一侧的锥形部分7e。

顺便说一下，图2是图1A的C-C剖面，如图2所示，设置沟槽7a、7b，以便在混料头7的大体上的中央截面处槽7a和7b以相等的间距交替设置。

下面将对本发明塑炼螺杆主要部分的结构进行说明。如图1A所示，在混料头7的前端一侧的沟槽7a、7a之间设有第一凹槽(以下简称之为“凹槽”)2，并在其尾端一侧的沟槽7b、7b之间设有第二凹槽(以下简称之为“凹槽”)3。

凹槽2、3的结构相似，因此，以下的说明仅针对第一凹槽2进行。在此，图3是图1A的D-D剖面，而图4是表示放大了的图3中的部分E的附图。如图3所示，凹槽2均匀分布在所有沟槽7a、7a之间，并且沿旋转方向看，分别与前侧沟槽7a相通。而且，沿旋转方向看，在凹槽2的后部，凹槽2逐渐变化，并延伸至外周表面7d。

顺便说一下，将每个凹槽2设置成距离混料头7的外周表面7d和最大深度ΔH为1．5mm或更小。这一数字是由经验和实验确定的，该深度的设定可以使混料头7在任何条件下都保持良好的旋转状态。

凹槽3的结构与上述凹槽2类似。而且，凹槽2，3的截面形状并不局限于如图4所示的阶梯形，而且可以做成斜面形状凹槽，如图5所示，它们逐渐延伸至外周表面7d。在这种改进中，最好是将每一个凹槽做成距离混料头7的外周表面7d的最大深度ΔH为1．5mm或更小。

当本发明第一种实施方案的塑炼螺杆被设计成上述形式时，将原料加入一个未示出的加料斗中，随后混料头7的转动会导致该原料从混料头7的尾端侧的锥形部分7e进入槽7b，运动通过槽7a，并进一步由槽7a进入混料头7的前端侧的锥形部分7c。所述原料从槽7a运动至槽7b的后果是，该原料要承受剪切力和分割作用，以实现良好的揉和与分散。

另一方面，已进入槽7b的一部分原料在混料头7的旋转力的作用下进入凹槽3，再进一步移动到沿旋转方向看，表面7d在相应凹槽3的后面的外周表面7d上。相似地，已进入槽7a的一部分原料由混料头7的旋转力经凹槽2送至沿旋转方向看，位于后面的外周表面7d。

当混料头7旋转时，所述缸筒与混料头7之间的间隙按照各槽7a或7b、其向下的相邻凹槽2或3和外周表面7d的顺序逐渐变窄，以使混料头7的旋转半径从较小的半径相对变化成较大的半径。

结果，在未示出的缸筒与混料头7之间产生了树脂原料的润滑压力。该润滑压力沿混料头7的周向均匀作用，由于该润滑压力的作用可防止所述缸筒和混料头7之间发生金属与金属的接触。这样，在各种工作条件下都可以保护所述缸筒和混料头7免受损害，还可避免树脂在塑炼条件下变劣。

而且，将凹槽2，3的最大深度ΔH设定为1．5mm或更小，可以在任何条件下都获得必要的润滑压力，以使混料头7保持良好的旋转状态。

(b)第二种实施方案的说明

参见图6，下面将对本发明的第二种实施方案进行说明。在该第二种实施方案中，混料头7上的沟槽7f是以如下方式设置的：沟槽7f的两端分别延伸至位于混料头7的前边和后边的锥形部分7c、7e。

另外，在独立的沟槽7f、7f之间设有凹槽4，凹槽4分布在相应沟槽7f的整个长度上。凹槽4的结构与上述第一种实施方案中的相似，而且，沿旋转方向看，它与沟槽7f的前端相通。沿旋转方向看，各凹槽的后部变为阶梯形或斜面形状，并延伸至外周表面7d。而且，将每一个凹槽4做成使其距离混料头7的外周表面的最大深度值ΔH为1．5mm或更小。

当把本发明第二种实施方案的塑炼螺杆做成上述形式时，作用与上述第一种实施方案相似，并产生类似于第一种实施方案的效果。此外，该第二种实施方案可以使每一个凹槽4在其长度方向上有足够的长度。因此，凹槽4可以确保与第一种实施方案中的凹槽2，3类似的凹槽面积，即使其在宽度方向(沿混料头的转动方向)上的尺寸较小。因此，无须将沟槽7f的间距定的较大，从而有可能将树脂原料的揉和性能的降低减小至最低限度。

顺便说一下，在图6中沟槽7f是以预定的角度相对混料头7的中央轴线(未示出)设置。作为另一种方案，沟槽7f可以平行于混料头7的中央轴线的形成。另外，并非必须使每一个凹槽4沿其相应的槽7f的整个长度设置。如果必要，这些凹槽的长度和位置可以根据诸如螺杆的工作条件的各种条件和树脂的性能而有所变化。

(C)其它改进

本发明的塑炼螺杆并不局限于上述实施方案，可以用各种方式加以改进，以不脱离本发明的构思为度。例如，第一种实施方案和第二种实施方案是把混料头7设置在未示出的螺杆的前端部分的。这些混料头7可以设在螺杆的其它位置上，如设置在其中间部分。

工业开发的可能性

如上文所述，本发明的塑炼螺杆可以用作熔化并揉和固体原料的螺杆，尤其适用于模注机或压出机上，该模注机或压出机适于将诸如塑料的树脂材料注入模具中，或是在塑炼之后将其挤出。

Claims

1．一种塑炼螺杆，可以在缸筒中旋转并有在其上设有若干沟槽部分(7a、7b、7f)的混料头(7)，其特征在于，除所述沟槽部分(7a、7b、7f)之外，在所述混料头(7)的外周表面(7d)上设有凹槽(2，3，4)，并使该凹槽从旋转方向看，与所述沟槽部分(7a、7b、7f)相通。

2．如权利要求1的塑炼螺杆，其特征在于，所述凹槽(2，3)被制成阶梯形。

3．如权利要求1的塑炼螺杆，其特征在于，所述凹槽(4)被制成斜面形状。

4．如权利要求1的塑炼螺杆，其特征在于，所述凹槽(2，3，4)距所述混料头(7)的外周表面(7d)的深度(ΔH)被设定为1．5mm或更小。

5．如权利要求1的塑炼螺杆，其特征在于，所述沟槽部分(7a，7b)包括：

第一沟槽部分(7a)，它们与混料头(7)的前端部分相通，但不与该混料头(7)的尾端部分相通，和

第二沟槽部分(7b)，它们与混料头(7)的尾端部分相通，但不与该混料头(7)的前端部分相通，

其特征在于，所述第一和第二沟槽部分(7a，7b)交替设置在所述混料头(7)上，以使所述第一和第二沟槽部分相互不连通。

6．如权利要求1或5的塑炼螺杆，其特征在于，所述凹槽(2，3)包括：

设置在所述混料头(7)的前端部分上的第一凹槽(2)，和

设置在所述混料头(7)的尾端部分的第二凹槽(3)，

其特征在于，将所述第一凹槽(2)设置成与所述第一沟槽部分(7a)相通，而所述第二凹槽(3)与所述第二沟槽部分(7b)相通。

7．如权利要求1的塑炼螺杆，其特征在于，将所述沟槽部分(7f)做成与所述混料头(7)的前端部分和尾端部分相通。

8．如权利要求1或7的塑炼螺杆，其特征在于，所述凹槽(4)被分别设置在所述沟槽部分(7f、7f)之间，而所述凹槽(4)被做成与所述沟槽部分(7f)相通，从转动方向看，沟槽部分(7f)位于其前方，而且该凹槽(4)分布在所述沟槽部分(7f)的整个长度上。