CN109501026A - 功能性塑料密炼方法和密炼机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种功能性塑料密炼方法和密炼机。密炼机包括顶部开口的锅体,其特征在于,还包括伸入锅体内的搅拌机构和套设在锅体外的保温壳,搅拌机构包括位于锅体底部的内搅拌桨及其顶部罩设的外搅拌桨,外搅拌桨传动连接在齿圈上,内搅拌桨传动连接在太阳轮上,太阳轮和齿圈通过固定的行星架相连而形成行星减速机构;保温壳的内壁和锅体的外壁围成封闭的油浴空间,油浴空间内设置有附着在锅体外壁上的相变材料,相变材料抵接有热管,热管的冷端连接有电加热器。内、外搅拌桨的同向和反向搅拌可提高搅拌效率潜热状态的相变材料可对锅体高速加热,利用温差提高加热效率;加热效率和搅拌效率的提高可降低整个密炼过程的能耗。

Description

功能性塑料密炼方法和密炼机
技术领域
本发明属于化工原料熔炼领域,尤其涉及一种功能性塑料密炼方法和专用于该密炼方法的密炼机。
背景技术
功能性塑料母料是将树脂和多种混合助剂通过密炼等多个工序加工而成,其中的树脂和助剂的熔点往往相差较大,低熔点的助剂很早即融化以液体形式存在于密炼锅中。现有工艺中,功能性塑料母料的熔炼通常采用将树脂和助剂直接加入密炼机进行密炼的方法,如在先专利CN105345940B——上悬式自动翻转塑料母料筒式密炼机。这种熔炼工艺存在的缺陷是:能耗较高,持续的高温加热会极大增高整个母料熔炼过程所需的能耗,尤其是持续保持助剂的液相状态,将急剧增大所需能耗,与我国现阶段节能减排的工业发展理念相违背;熔炼效率低,虽然在熔炼机上,加热温度和搅拌速率是可调的,但调整的范围和灵敏度是极其有限的,很难在极快的范围内将温度和搅拌速率调整到合适的范围,从而引起熔炼效率降低的问题。
发明内容
本发明旨在提供一种能耗低且熔炼效率高的功能性塑料密炼方法,其技术方案如下:
功能性塑料密炼方法,包括如下步骤:
预热,油浴加热锅体至助剂熔点;
加入助剂,向锅体中加入助剂,并开启锅体内搅拌机构,搅拌机构包括内搅拌桨及其顶部罩设的外搅拌桨,外搅拌桨传动连接在齿圈上,内搅拌桨传动连接在太阳轮上,太阳轮和齿圈通过固定的行星架相连而形成行星减速机构,太阳轮主动且传动比为1;
升温,用热管加热锅体外附着的相变材料至潜热状态,潜热状态的温度高于树脂的熔点,并且在助剂融化为液相状态后,进入下一步;
加入树脂,向锅体内加入树脂,并将行星减速机构的传动比调整为1.5~4,直至树脂融化为液相。
本发明的另一目的是提供一种专用于实施上述功能性塑料密炼方法的密炼机,其技术方案如下:
密炼机,包括顶部开口的锅体,其特征在于,还包括伸入锅体内的搅拌机构和套设在锅体外的保温壳,搅拌机构包括位于锅体底部的内搅拌桨及其顶部罩设的外搅拌桨,外搅拌桨传动连接在齿圈上,内搅拌桨传动连接在太阳轮上,太阳轮和齿圈通过固定的行星架相连而形成行星减速机构;保温壳的内壁和锅体的外壁围成封闭的油浴空间,油浴空间内设置有附着在锅体外壁上的相变材料,相变材料抵接有热端与相变材料热传导连接、冷端从保温壳外伸出的热管,热管的冷端连接有电加热器,并且在保温壳的底部设置有与油浴空间相通的油口。
进一步地,内搅拌桨和外搅拌桨的桨叶倾斜方向相反。
进一步地,内搅拌桨连接在内搅拌轴的底部,外搅拌桨连接在外搅拌筒的底部,外搅拌筒空套在内搅拌轴的外围,外搅拌筒的内壁上固定有倾斜向下悬伸的引力桨叶,并且在外搅拌筒上开设有贯通内外的贯通孔,贯通孔有多圈并呈层状分布。
进一步地,贯通孔为自内向外逐渐向上倾斜的斜孔,并且最高一圈贯通孔高于最高一圈引力桨叶。
进一步地,引力桨叶的倾斜方向与外搅拌桨的倾斜方向相反。
本发明的有益效果是:
1、内、外搅拌桨的同向搅拌可增大搅拌面积,提高搅拌效率;
2、内、外搅拌桨的反向搅拌可在内搅拌桨外围形成局部小空间,一方面可利用该局部小空间位于锅体底部且流速高的特点而提高搅拌、加热效率,另一方面可提高树脂和助剂的混合效率;
3、油浴可保证锅体温度的恒定,提高保温效率;
4、潜热状态的相变材料可对锅体高速加热,利用温差提高加热效率;
5、加热效率和搅拌效率的提高可降低整个密炼过程的能耗。
附图说明
图1是密炼机的结构示意图;
图2是图1的密炼机在去除保温壳及加热系统后的立体视图;
图3是图2中搅拌机构的示意图;
图4是图3中外搅拌筒的示意图;
图5是图2中梁架的示意图。
具体实施方式
下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是,在不冲突的情况下,本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
参照图1,示出了本发明中专用于功能性塑料密炼的密炼机的结构示意图,其主体结构保持现有密炼机的结构,改进之处主要在于加热方式和搅拌方式的创新。下面结合附图,对其主要结构进行说明。
该密炼机主要由保温壳1、锅体2、加热系统和搅拌系统组成。
保温壳1采用筒状结构,其筒壁上设置有夹层,夹层内填充有保温材料,该保温材料需耐受的温度无需太高,这主要是由树脂的熔点决定的,所以采用一般的保温材料即可,如聚氨酯、玻璃棉、发泡水泥等。同时,该保温壳1需具备一定的承载能力,其作为整个设备与地面基础连接的基础,为整个密炼机在地面安装提供必要的安装基础。
参照图2,锅体2采用传统的圆底坩埚结构,其顶部设置有搭接在保温壳1边缘的翻沿,锅体2和的总高度低于保温壳1的高度,以在其外围预留一环空和底空,该两处空间形成了位于保温壳1和锅体2之间的封闭的油浴空间3,油浴空间3内设置有附着在锅体2外壁上的相变材料4,相变材料4抵接有热端与相变材料4热传导连接、冷端从保温壳1外伸出的热管5,热管5的冷端连接有电加热器,该电加热器可采用集中加热的方式,也可以采用单独加热的方式,也就是各个热管5的冷端可集中在一起通过同一电加热器进行加热,也可以相互独立的分别设置一电加热器进行加热,但是考虑到后期检修,可优先考虑单独加热的方式,这样电加热器和热管5可集成为一个模块进行安装和调试,方便后期检修。保温壳1的底部还设置有供导热油进出的油口6,在向该油浴空间3充入导热油后,导热油的液面会没过全部的热管5,保证热管5位于导热油内,这样热管5在加热相变材料4的同时,也可以加热导热油,提高导热油的保温效果,也提高相变材料4周围的聚热效应。
加热系统主要由导热油、热管5和相变材料4组成。三者的结构和功能在上段已进行了说明,在此不再单独说明。
搅拌系统位于锅体2的顶部,其主要由支架及其上设置的搅拌机构、驱动机构组成。支架包括扣盖在锅体2顶部开口上的锅盖7,锅盖7由四块盖板拼接而成,四块盖板拼合而成的锅盖7并不是一个完整的圆形,而是在中心留出一条矩形的缺口,该缺口内封装有跨界在锅盖7上方的梁架8,梁架8的两端通过支座9支撑在保温壳1上,并且在一侧的支座9上设置电机支架10。梁架8为矩形框架,其沿长边方向被隔板分割为三个区域,分别为位于两侧的加料口11和位于中央的传动箱12,加料口11上可拆卸的螺栓连接有加料盖,传动箱12内安装有行星减速器。驱动机构包括竖向安装在电机支架10上的驱动电机13,驱动电机13的输出轴位于顶部,输出轴通过带传动机构14连接内搅拌轴15。参照图3,搅拌机构主要由所述行星减速器16及其传动连接的内搅拌轴15、外搅拌筒17组成。行星减速器16的太阳轮18连接在内搅拌轴15上,内搅拌轴15的上端连接从动皮带轮,内搅拌轴15下伸至锅体2的底部,内搅拌轴15的底部同轴连接有内搅拌桨19;行星减速器16的行星架固定在传动箱12内(此处所谓的固定并非行星轮20不能转动而是指行星轮20只能自传而不能公转);行星减速器16的齿圈21通过转盘轴承转动安装在传动箱12内,传动箱12的底部开设有仅与齿圈21对应的环形开口,该环形开口可供外搅拌筒17穿过而实现连接。参照图5,为避让行星减速器16的齿圈21,在传动箱12的箱壁上开设有弧形的避让豁口22。
参照图4,本发明的主要创新在于外搅拌筒17的结构,外搅拌筒17的上端穿过传动箱12底部的环形开口连接在齿圈21上,外搅拌筒17的下端连接有外伸且下倾的外搅拌桨23,内搅拌桨19和外搅拌桨23的桨叶倾斜方向相反。外搅拌筒17空套在内搅拌轴15的外围,外搅拌筒17的内壁上固定有倾斜向下悬伸的引力桨叶24,并且在外搅拌筒17上开设有贯通内外的贯通孔25,贯通孔25有多圈并呈层状分布。贯通孔25为自内向外逐渐向上倾斜的斜孔,并且最高一圈贯通孔25高于最高一圈引力桨叶24。引力桨叶24的倾斜方向与外搅拌桨23的倾斜方向相反。
在使用时,工作过程如下:
预热,油浴加热锅体2至助剂熔点;
加入助剂,向锅体2中加入助剂,并开启锅体2内搅拌机构,行星减速器16的传动比为1;
升温,用热管5加热锅体2外附着的相变材料4至潜热状态,潜热状态的温度高于树脂的熔点,并且在助剂融化为液相状态后,进入下一步;
加入树脂,向锅体2内加入树脂,并将行星减速器16的传动比调整为1.5~4,直至树脂融化为液相。
最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.功能性塑料密炼方法,其特征在于,包括如下步骤:
预热,油浴加热锅体至助剂熔点;
加入助剂,向锅体中加入助剂,并开启锅体内搅拌机构,搅拌机构包括内搅拌桨及其顶部罩设的外搅拌桨,外搅拌桨传动连接在齿圈上,内搅拌桨传动连接在太阳轮上,太阳轮和齿圈通过固定的行星架相连而形成行星减速机构,太阳轮主动且传动比为1;
升温,用热管加热锅体外附着的相变材料至潜热状态,潜热状态的温度高于树脂的熔点,并且在助剂融化为液相状态后,进入下一步;
加入树脂,向锅体内加入树脂,并将行星减速机构的传动比调整为1.5~4,直至树脂融化为液相。
2.密炼机,包括顶部开口的锅体,其特征在于,还包括伸入锅体内的搅拌机构和套设在锅体外的保温壳,搅拌机构包括位于锅体底部的内搅拌桨及其顶部罩设的外搅拌桨,外搅拌桨传动连接在齿圈上,内搅拌桨传动连接在太阳轮上,太阳轮和齿圈通过固定的行星架相连而形成行星减速机构;保温壳的内壁和锅体的外壁围成封闭的油浴空间,油浴空间内设置有附着在锅体外壁上的相变材料,相变材料抵接有热端与相变材料热传导连接、冷端从保温壳外伸出的热管,热管的冷端连接有电加热器,并且在保温壳的底部设置有与油浴空间相通的油口。
3.根据权利要求2所述的密炼机,其特征在于,内搅拌桨和外搅拌桨的桨叶倾斜方向相反。
4.根据权利要求2或3所述的密炼机,其特征在于,内搅拌桨连接在内搅拌轴的底部,外搅拌桨连接在外搅拌筒的底部,外搅拌筒空套在内搅拌轴的外围,外搅拌筒的内壁上固定有倾斜向下悬伸的引力桨叶,并且在外搅拌筒上开设有贯通内外的贯通孔,贯通孔有多圈并呈层状分布。
5.根据权利要求4所述的密炼机,其特征在于,贯通孔为自内向外逐渐向上倾斜的斜孔,并且最高一圈贯通孔高于最高一圈引力桨叶。
6.根据权利要求4所述的密炼机,其特征在于,引力桨叶的倾斜方向与外搅拌桨的倾斜方向相反。
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