CN108790104A - 正反向螺旋组合脉动塑化螺杆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了正反向螺旋组合脉动塑化螺杆，包括单根或双根螺杆，每根所述螺杆包括螺杆功能结构和和分设在螺杆功能结构两端的螺杆驱动部分和辅助部分，其中，螺杆功能结构沿轴向依次由输送段、塑化段、真空段、二次塑化段和均化段组成，输送段、真空段和均化段由一系列的正向螺旋结构组成，塑化段和二次塑化段均由一系列的正向螺旋结构与反向螺旋结构交替连接组成，每根螺杆上对应的正向螺旋结构和反向螺旋结构在轴向任意位置处的截面形状可以为椭圆形或多边形或圆形。本发明的优点是：对塑料多相性的分散效果明显，使得机筒出口处的熔体相态均匀，且能保证熔体内部的温度场，压力场和速度场均匀一致。

Description

正反向螺旋组合脉动塑化螺杆

技术领域

本发明涉及塑料产品制备领域，具体的说是涉及一种正反向螺旋组合的脉动塑化螺杆。

背景技术

通常聚合物加工流程如下，首先将配混好的粉料或者粒料送入机筒，然后通过螺杆的输送，分散，压缩和塑化，在外部加热的协助下，机筒内的塑料形成高温熔体。高温熔体通过模具的定型，可以成为不同形状的塑料制品。在这些过程中，塑料的输送，分散，压缩和塑化与核心部件螺杆的结构方式有很大的关联，即螺杆的结构决定了塑料制品的物理性能和外观性能，同时也决定了生产能耗。目前各类塑料加工设备中使用的机筒螺杆的塑化过程是基于剪切流变原理工作的，即依靠对物料的剪切、撕扯以及发热、拖拽等作用完成对物料的塑化。

实际生产过程中发现，这种无体积变化的螺杆有如下缺点：1、纯正向位移的螺棱和螺槽对塑料的分散程度有限，不能让塑料分散均匀；2、塑化能力有限，螺杆需要制作成较大的长径比，生产过程中能耗大；3、因分散能力有限，不能将多成分组成的混合物料均匀塑化，难以提高塑料制品的物理性能；4、共轭螺棱螺槽在旋转过程中，很容易造成局部过热，进而损伤，破坏分子链，造成塑料制品性能下降，再生利用率低。

本发明设计了一种正反向螺旋组合的脉动塑化螺杆，螺杆旋转过程中，塑料周期性的正反料流交互汇聚，以正向位移输送塑料，反向位移帮助分散和塑化塑料，以脉动形式旋转运动，将物料输送至机筒出口。从而可以快速的将塑料分散均匀，同时增强塑化能力，提高塑料制品的物理性能，缩短螺杆的长度，降低生产能耗。

发明内容

为解决上述背景技术中提出的问题，本发明的目的在于提供一种正反向螺旋组合的脉动塑化螺杆。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

正反向螺旋组合脉动塑化螺杆，包括单根或双根螺杆，每根所述螺杆包括螺杆功能结构以及分设在螺杆功能结构两端的螺杆驱动部分和辅助部分；

所述螺杆功能结构沿轴向依次由输送段、塑化段、真空段、二次塑化段和均化段组成，所述输送段、真空段和均化段均由一系列的正向螺旋结构构成，所述塑化段和二次塑化段均由一系列的正向螺旋结构与反向螺旋结构相互交替连接而成；

每根螺杆上对应的正向螺旋结构和反向螺旋结构在轴向任意位置处的横截面形状为椭圆形或多边形或圆形。

上述技术方案中，每根所述螺杆上的正向螺旋结构和反向螺旋结构的轴心线与每根螺杆自身的旋转轴线相重合。

上述技术方案中，位于所述输送段处的正向螺旋结构的螺距大于位于所述真空段处的正向螺旋结构的螺距，位于所述真空段处的正向螺旋结构的螺距大于位于所述均化段处的正向螺旋结构的螺距。

上述技术方案中，在位于所述塑化段和二次塑化段中的正向螺旋结构的螺距均大于反向螺旋结构的螺距。

上述技术方案中，当所述螺杆为两根时，其中一根螺杆上所对应的输送段、塑化段、真空段、二次塑化段和均化段与另一根螺杆上所对应的输送段、塑化段、真空段、二次塑化段和均化段彼此之间相互一一对应异向啮合；

所述的两根螺杆上的螺杆功能结构在轴向任意位置处的截面形状均为大小相同且彼此相切的椭圆形或多边形或圆形。

上述技术方案中，所述螺杆功能结构的外径沿轴向均等或依次递减。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、采用正向螺旋和反向螺旋相叠加的作用，加强了螺杆的塑化能力，使得螺杆的长度大幅缩短，生产时能耗得到降低。

2、塑料经过一系列的正向螺旋结构和反向螺旋结构作用，在塑化段和二次塑化段内形成脉动塑化，脉动塑化利用体积形变的优点，使得成型的塑料制品物理性能和外观性能大幅提高。

3、对塑料多相性的分散效果明显，使得经过本发明提供的正反向螺旋组合脉动塑化螺杆处理后的熔体相态均匀，熔体内部的温度场，压力场和速度场均匀一致。

附图说明

图1为本发明第一种实施例的结构示意图；

图2a为图1中的螺杆的截面形状为椭圆形时的A-A向的剖面图；

图2b为图1中的螺杆的截面形状为多边形时的A-A向的剖面图；

图2c为图1中的螺杆的截面形状为圆形时的A-A向的剖面图；

图3为本发明第二种实施例的结构示意图；

图4a为图3中的螺杆的截面形状为椭圆形时的B-B向的剖面图；

图4b为图3中的螺杆的截面形状为多边形时的B-B向的剖面图；

图4c为图3中的螺杆的截面形状为圆形时的B-B向的剖面图；

图5为本发明第三种实施例的结构示意图；

图6为本发明第四种实施例的结构示意图；

图7为第一种实施例的实际应用例的结构示意图；

图8为第二种实施例的实际应用例1的结构示意图；

图9为第三种实施例的实际应用例的结构示意图；

图10为第四种实施例的实际应用例的结构示意图；

图11为第二种实施例的实际应用例2的结构示意图；

附图标记说明：

1、螺杆驱动部分；2、螺杆功能结构；3、辅助部分；21、输送段；22、塑化段；23、真空段；24、二次塑化段；25、均化段；4、正向螺旋结构；5、反向螺旋结构。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合附图和具体实施方式，进一步阐述本发明是如何实施的。

实施例1：如图1所示，本实施例提供的一种正反向螺旋组合脉动塑化螺杆，包括单根螺杆，其由螺杆功能结构2和分设在螺杆功能结构2两端的螺杆驱动部分1和辅助部分3构成，螺杆驱动部分1用于与螺杆驱动装置(图中未示出)相连接，辅助部分3用于熔体输出。

其中，螺杆功能结构沿轴向依次由输送段21、塑化段22、真空段23、二次塑化段24和均化段25组成，输送段21、真空段23和均化段25均由一系列的正向螺旋结构4组成，塑化段22和二次塑化段24均由一系列的正向螺旋结构4与反向螺旋结构5相交替连接而成；

如图2a～2c所示，该单根螺杆上对应的正向螺旋结构4和反向螺旋结构5在轴向任意位置处的横截面形状可为椭圆形或多边形或圆形，且椭圆形或多边形或圆形的面积均相等。

其中，螺杆上一系列的正向螺旋结构4和反向螺旋结构5的轴心线均与螺杆自身的旋转轴线相重合。

其中，如图1所示，位于真空段23的正向螺旋结构4的螺距大于位于均化段25的正向螺旋结构4的螺距，位于塑化段22和二次塑化段24中的正向螺旋结构4的螺距大于反向螺旋结构5的螺距。

在本实施例中，该单根螺杆上的螺杆功能结构外径在轴向任意位置处的均相等。

实施例2：如图3所示，本实施例提供的一种正反向螺旋组合脉动塑化螺杆，包括两根螺杆，每根均由螺杆功能结构2以及分设在螺杆功能结构2两端的螺杆驱动部分1和辅助部分3组成，螺杆驱动部分1用于与螺杆驱动装置(图中未示出)相连接；辅助部分3用于熔体输出。

其中，每根螺杆的螺杆功能结构沿轴向均依次由输送段21、塑化段22、真空段23、二次塑化段24和均化段25组成，其中一根螺杆上所对应的输送段21、塑化段22、真空段23、二次塑化段24和均化段25与另一根螺杆1上所对应的输送段21、塑化段22、真空段23、二次塑化段24和均化段25彼此之间相互一一对应异向啮合；

其中，输送段21、真空段23和均化段25均由一系列的正向螺旋结构4组成，塑化段22和二次塑化段24均由一系列的正向螺旋结构4与反向螺旋结构5相互交替连接而成。

其中，每根螺杆上的一系列的正向螺旋结构4和反向螺旋结构5的轴心线均与每根螺杆自身旋转轴线相重合。

其中，位于真空段23的正向螺旋结构4的螺距大于位于均化段25的正向螺旋结构4的螺距，位于塑化段22和二次塑化段24中的正向螺旋结构4的螺距均大于反向螺旋结构5的螺距。

如图4a～4c所示，两根螺杆上的螺杆功能结构2在轴向任意位置处的截面形状可以为两个尺寸相等且相切的椭圆形或多边形或圆形。

在本实施例中，两根螺杆在外形、尺寸结构均相同，且每根螺杆上的螺杆功能结构2的外径在轴向任意位置处均相等。

实施例3：如图5所示，本实施例与实施例1结构类似，区别在于：在本实施例中，螺杆上的螺杆功能结构2的外径沿轴向依次递减。

实施例4：如图6所示，本实施例与实施例2结构类似，区别在于：在本实施例中，每根螺杆上的螺杆功能结构2的外径沿轴向均依次递减。

本发明的工作原理如下：

首先，塑料在螺杆的作用下，由输送段21传送至塑化段22，在塑化段22中，塑料由塑化段22的正向螺旋结构4强力推送至反向螺旋结构5，此时塑料在正向螺旋结构4的正位移趋势被反向螺旋结构5打散，当正向螺旋结构4的速度，压力场越过反向螺旋结构5时，塑料被均匀分散，同时被强力塑化；然后，在经过下一段正向螺旋结构4和反向螺旋结构5时，继续循环重复上述过程；当塑料在塑化段22内经过多次塑化和均匀分散成基本熔融状态后，进入真空段23，此时位于机筒内塑料的挥发物产生的气体会在真空段23被真空泵抽走；接着，塑料熔体会进入二次塑化段24，在二次塑化段24内，熔体塑料又经历正向螺旋结构4和反向螺旋结构5的塑化历程，经交替分散均匀和塑化完成后，由均化段25输送至机筒出口。

如图7所示，为本发明在单螺杆正反向螺旋组合脉动塑化挤出机6中的应用：即塑化装置运用实施例1中的单根正反向螺旋组合脉动塑化螺杆结构，与其它部件一起组成单螺杆正反向螺旋组合脉动塑化挤出机，通过利用正向螺旋结构4和反向螺旋结构5的特性，可增强塑化，出口熔体相态均匀。

如图8所示，为本发明在双螺杆平行正反向螺旋组合脉动塑化挤出机7中的应用：即塑化装置运用实施例2中的两根正反向螺旋组合脉动塑化螺杆结构，与其它部件一起组成双螺杆平行正反向螺旋组合脉动塑化挤出机，通过利用正向螺旋结构4和反向螺旋结构5的特性，使得机筒出口塑料熔体塑化好，且保持均匀一致。

如图9所示，为本发明在单螺杆锥型正反向螺旋组合脉动塑化挤出机8中的应用：即塑化装置运用实施例3中的单螺杆锥型正反向螺旋组合脉动塑化螺杆结构(如图6所示，螺杆中的螺杆功能结构2呈锥形)，与其它部件一起组成单螺杆锥形正反向螺旋组合脉动塑化挤出机，通过锥形螺杆结合正向螺旋结构4和反向螺旋结构5的原理，产生交替塑化。

如图10所示，为本发明在双螺杆锥型正反向螺旋组合脉动塑化挤出机9中的应用：即塑化装置运用实施例4中的双螺杆锥型正反向螺旋组合脉动塑化螺杆结构(如图7所示，每根螺杆中螺杆功能结构2均呈锥形)，与其它部件一起组成双螺杆锥型正反向螺旋组合脉动塑化挤出机；塑料在塑化推进的过程中，通过两根锥型正反向螺旋组合脉动塑化螺杆共厄，和结合正向螺旋结构4和反向螺旋结构5的功能，产生交替塑化，可大幅度缩短螺杆长度，并使挤出机达到大幅度降低。

如图11所示，为本发明在另一新型双螺杆正反向螺旋组合脉动塑化注塑机10中的应用：即塑化装置运用实施例2中的正反向螺旋组合脉动塑化螺杆，与其它部件一起组成新型双螺杆正反向螺旋组合脉动塑化挤出机；根据正反向螺旋脉动塑化原理，使得新型正反向螺旋组合脉动塑化注塑机10同样具有塑化好，塑化均匀，能耗低的优点。

实际生产证明，正向螺旋和反向螺旋的叠加作用，能有效加强螺杆的塑化能力，使得螺杆的长度大幅缩短，生产时能耗得到大幅度降低。塑料经过系列的正向螺旋结构4和反向螺旋结构5，在塑化段22和二次塑化段24内形成脉动塑化，该脉动塑化结合了剪切流变和拉伸流变的优点，使得成型的塑料制品物理性能和外观性能大幅提高。

本发明提供的正反向螺旋组合脉动塑化螺杆对塑料多相性的分散效果明显，使得机筒出口处的熔体相态均匀，且使得熔体内部的温度场，压力场和速度场保持均匀一致。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。

Claims (5)

1.正反向螺旋组合脉动塑化螺杆，其特征在于：包括单根或双根螺杆，每根所述螺杆包括螺杆功能结构(2)和分设在螺杆功能结构(2)两端的螺杆驱动部分(1)和辅助部分(3)；

所述螺杆功能结构(2)沿轴向依次由输送段(21)、塑化段(22)、真空段(23)、二次塑化段(24)和均化段(25)组成，所述输送段(21)、真空段(23)和均化段(25)均由一系列的正向螺旋结构(4)构成，所述塑化段(22)和二次塑化段(24)均由一系列的正向螺旋结构(4)与反向螺旋结构(5)交替连接而成；

每根螺杆上对应的正向螺旋结构(4)和反向螺旋结构(5)在轴向任意位置的横截面形状为椭圆形或多边形或圆形。

2.根据权利要求1所述的正反向螺旋组合脉动塑化螺杆，其特征在于：每根所述螺杆(1)上的正向螺旋结构(4)和反向螺旋结构(5)对应的轴心线均与每根螺杆(1)自身的旋转轴线相重合；

位于所述真空段(23)处的正向螺旋结构(4)的螺距大于位于所述均化段(25)处的正向螺旋结构(4)的螺距。

3.根据权利要求1所述的正反向螺旋组合脉动塑化螺杆，其特征在于：在位于所述塑化段(22)和二次塑化段(24)中的正向螺旋结构(4)的螺距均大于反向螺旋结构(5)的螺距。

4.根据权利要求1所述的正反向螺旋组合脉动塑化螺杆，其特征在于：当所述螺杆为两根时，其中一根螺杆上所对应的输送段(21)、塑化段(22)、真空段(23)、二次塑化段(24)和均化段(25)与另一根螺杆上所对应的输送段(21)、塑化段(22)、真空段(23)、二次塑化段(24)和均化段(25)彼此之间相互一一对应异向啮合；

两根所述螺杆上的螺杆功能结构(2)在轴向上任意位置处的截面形状均为大小相同且彼此相切的椭圆形或多边形或圆形。

5.根据权利要求1所述的正反向螺旋组合脉动塑化螺杆，其特征在于：所述螺杆功能结构(2)外径沿轴向均等或依次递减。