CN110576582A - 用于塑料挤出机的高填充螺杆 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种用于塑料挤出机的高填充螺杆，包括杆体和螺棱，杆体具有沿从尾部至头部方向依次连接的喂料段、压缩段、剪切段以及出料段，螺棱沿周向布置在杆体上且从喂料段螺旋延伸至部分出料段，螺棱的间距与杆体之间形成螺槽，压缩段具有逐渐变大的外径，在剪切段上，螺槽内设置有多个沿径向方向向外突出的波状部，多个波状部沿螺槽的走向布置，各个波状部均具有在径向方向上远离杆体的波峰以及在径向方向上靠近杆体的波谷，波状部的波谷处的螺槽深度大于波状部的波峰处的螺槽深度。经过多个波峰处的螺槽和多个波谷处的螺槽的交替循环后，能够使得物料在剪切段上达到更好的塑化和混合效果。
Description
技术领域
本发明涉及塑料挤出技术领域，特别涉及一种用于塑料挤出机的挤出螺杆，主要用于SPC地板、WPC地板、PP波纹管等高填充制品的挤出生产。
背景技术
SPC是Stone Plastic Composites（石塑复合材料）的缩写，主要原材料是聚氯乙烯树脂，是由挤出机结合T型模具挤出SPC基材，用三辊或四辊压延机分别把PVC耐磨层、PVC彩膜和SPC基材，一次性加热贴合、压纹而成，生产过程完全不使用胶水。WPC是一种新兴复合材料，特点是绿色环保，以塑代木。木质塑料复合材料 (Wood Plastic Composite--WPC)是一类新兴的材料，在最通常的意义上讲，首字母缩写WPC代表了范围相当宽的一类复合材料，这些材料是用纯净的或者回收的塑料与天然的纤维填料制成的，其中的塑料可以是高密度聚乙烯（HDPE）,聚丙烯(PP），聚苯乙烯（PS）以及聚氯乙烯（PVC）等各种塑料，而天然纤维则包括了木粉和麻布纤维。聚丙烯简称PP，是一种无色、无臭、无毒、半透明固体物质。聚丙烯（PP）是一种性能优良的热塑性合成树脂，为无色半透明的热塑性轻质通用塑料。具有耐化学性、耐热性、电绝缘性、高强度机械性能和良好的高耐磨加工性能等，这使得聚丙烯自问世以来，便迅速在机械、汽车、电子电器、建筑、纺织、包装、农林渔业和食品工业等众多领域得到广泛的开发应用。
传统的挤出螺杆通常包括杆体和螺棱，杆体具有沿尾部至头部方向依次连接的喂料段、压缩段、剪切段以及出料段，螺棱沿周向布置在杆体上且从杆体的尾部螺旋延伸至头部，螺棱的间距与杆体之间形成螺槽，压缩段通常具有沿其长度方向逐渐变大的外径，从而使得螺杆与机筒之间的螺槽深度逐渐缩小，从而对物料进行挤压。通常情况下，物料通过喂料段喂入并沿杆体的尾部至头部方向输送，经压缩段挤压，然后受到剪切段剪切热作用而塑化熔融，最后通过出料段挤出制品。为了降低塑料制品的生产成本以及改善塑料制品的某些性能，如提高刚性、降低收缩率、改善着色效果等，塑料成型的原料中会加入一定比例的填充料。普通的螺杆结构对于这种高填充物料的挤出，塑化效果差，喂料不稳定，且剪切温度高，物料容易产生分解，且物料受到的挤出压力较大，物料波动较大不利于物料的塑化和混合，导致制品不合格品率居高不下。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种塑化和混合效果更好的用于塑料挤出机的高填充螺杆。
为了实现上述发明的目的，本发明采用如下技术方案：
一种用于塑料挤出机的高填充螺杆，包括杆体和螺棱，所述的杆体具有沿从尾部至头部方向依次连接的喂料段、压缩段、剪切段以及出料段，所述的螺棱沿周向布置在所述的杆体上且从所述的喂料段螺旋延伸至部分所述的出料段，所述螺棱的间距与所述的杆体之间形成螺槽，所述的压缩段具有逐渐变大的外径，在所述的剪切段上，所述的螺槽内设置有多个沿径向方向向外突出的波状部，多个所述的波状部沿所述螺槽的走向布置，各个所述的波状部均具有在径向方向上远离所述杆体的波峰以及在径向方向上靠近所述杆体的波谷，所述波状部的波谷处的螺槽深度大于所述波状部的波峰处的螺槽深度。
上述技术方案中，优选的，所述的出料段包括沿从所述杆体的尾部至头部方向依次连接的屏障段、计量段以及混炼段，所述的屏障段上设置有沿周向螺旋延伸的主棱和副棱，所述的主棱与所述的副棱相交错布置，所述的主棱与所述的副棱之间设置有并排布置的进料槽和出料槽，所述的主棱与所述的副棱在径向方向上具有高度差，所述的螺棱延伸到所述的计量段，所述的混炼段上设置有沿其长度方向排列的多排销钉，各排所述的销钉均沿周向布置。
上述技术方案中，优选的，所述的高度差与所述高填充螺杆的直径的比值为0.008-0.012:1。
上述技术方案中，优选的，所述的喂料段、所述的压缩段、所述的剪切段、所述的屏障段、所述的计量段以及所述的混炼段之间长度的比值为7-8:3-4:10-12:2-3:3-4:2-3。
上述技术方案中，优选的，所述计量段的直径与所述高填充螺杆的直径的比值为0.85-0.92:1。
上述技术方案中，优选的，所述混炼段的直径与所述高填充螺杆的直径的比值为0.75-0.85:1。
上述技术方案中，优选的，所述波状部的波峰在径向方向上的最大高度小于所述的螺棱在径向方向上的高度。
上述技术方案中，优选的，相邻两个所述的波状部在径向方向上相互背离设置。
上述技术方案中，优选的，所述波状部的波峰处的螺槽深度与所述高填充螺杆的直径的比值为0.02-0.05:1。
上述技术方案中，优选的，所述波状部的波谷处的螺槽深度与所述高填充螺杆的直径的比值为0.05-0.1：1。
上述技术方案中，优选的，所述喂料段的直径与所述高填充螺杆的直径的比值为0.6-0.8:1。
上述技术方案中，优选的，所述剪切段的直径与所述高填充螺杆的直径的比值为0.85-0.92:1。
上述技术方案中，优选的，所述高填充螺杆的直径为65-120㎜。
本发明通过在剪切段上的螺槽内设置多个沿径向方向向外突出的波状部，多个波状部沿螺槽的走向布置，各个波状部均具有在径向方向上远离杆体的波峰以及在径向方向上靠近杆体的波谷，且波谷处的螺槽深度大于波峰处的螺槽深度，从而物料在波峰处的螺槽内受到的剪切作用大于在波谷处的螺槽内受到的剪切作用，且物料在波谷处的螺槽内受到的剪切作用变弱而使得物料受到的挤出压力得以释放，温度得以缓和，不至于物料受到过多的剪切热而产生分解，经过多个波峰处的螺槽和多个波谷处的螺槽的交替循环后，能够使得物料在剪切段上达到更好的塑化和混合效果。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的剪切段的结构示意图；
图3是图2中A处的局部放大示意图；
图4是图2中沿B-B线的剖面结构示意图；
图5是图2中沿C-C线的剖面结构示意图；
图6是本发明的屏障段的结构示意图；
图7是本发明的屏障段的横断面示意图；
图8是本发明的混炼段的结构示意图；
图9是本发明的混炼段的横断面示意图；
其中：1、杆体；11、喂料段；12、压缩段；13、剪切段；14、屏障段；15、计量段；16、混炼段；111、头部；112、尾部；
2、螺棱；21、主棱；22、副棱；23、销钉；
3、螺槽；31、进料槽；32、出料槽；
4、波状部；41、波峰；42、波谷。
具体实施方式
为详细说明发明的技术内容、构造特征、所达成目的及功效，下面将结合实施例并配合附图予以详细说明。
本发明主要用于塑料挤出机上，对高填充物料进行挤出作业。
如图1所示，高填充螺杆包括杆体1和螺棱2，杆体1具有沿从尾部112至头部111方向依次连接的喂料段11、压缩段12、剪切段13、屏障段14、计量段15以及混炼段16。其中，屏障段14、计量段15以及混炼段16三者作为出料段来使用，物料到达该三段时，基本上处于熔融待出料状态，少部分未完全熔融的物料在该三段上进一步塑化、混合，最终达到熔融状态。螺棱2沿周向布置在杆体1上且从喂料段11螺旋延伸至部分出料段。具体的，喂料段11、压缩段12、剪切段13以及计量段15上均设置有螺棱2，螺棱2的间距与杆体1之间形成螺槽3。该高填充螺杆装配在塑料挤出机上使用时，与塑料挤出机机筒的内孔配合，物料沿着螺槽3的走向沿从尾部112方向至头部111方向行进，在压缩段12上进行挤压，在剪切段13上受到剪切作用，塑化、混合以及熔融，最终达到出料段上，进一步完全塑化以至熔融，以备挤出制品。本例中，该高填充螺杆的直径D的取值为65-120㎜，适用于多种规格挤出机的高填充物料的挤出作业。
为了增加高填充物料的输送能力，提高喂料效率，喂料段11的结构为深槽底径，即杆体1在该段上的直径较小，螺槽3深度较大，喂料段11的直径d1为0.6-0.8D。
压缩段12具有逐渐变大的外径d2，在该段上，螺槽3的深度沿从杆体1的尾部112至头部111方向逐渐变小，物料在该段上受到挤压作用，逐渐被压实。
如图2、图3所示，在剪切段13上，螺槽3内设置有多个沿径向方向向外突出的波状部4，多个波状部4沿螺槽3的走向布置，相邻两个波状部4在径向方向上相互背离设置。各个波状部4均具有在径向方向上远离杆体1的波峰41以及在径向方向上靠近杆体1的波谷42，波状部4的波峰41在径向方向上的最大高度小于螺棱2在径向方向上的高度，从而波状部4的波峰41与螺棱2之间形成间距，物料可从波峰41与螺棱2的间距中穿过，物料在波峰41处的螺槽受到的剪切作用加剧。结合图4、图5所示，波状部4的波峰41与螺棱2之间的间距（即波峰41处的螺槽深度H1）小于波状部4的波谷42与螺棱2之间的间距（即波谷42处的螺槽深度H2），从而波状部4的波谷42处的螺槽深度大于波状部4波峰41处的螺槽深度，物料在波谷42处的螺槽受到的剪切作用相对减弱，使得物料受到的挤出压力得以释放，温度得以缓和，不至于物料受到过多的剪切热而产生分解，经过多个波峰41处的螺槽和多个波谷42处的螺槽的交替循环后，能够使得物料在剪切段13上达到更好的塑化和混合效果。其中，剪切段13的直径d3为0.85-0.92D，波状部4的波峰41处的螺槽深度H1为0.02-0.05D，而波状部4的波谷42处的螺槽深度H2为0.05-0.1D。
如图6、图7所示，屏障段14上设置有沿周向螺旋延伸的主棱21和副棱22，且主棱21、副棱22的旋向与螺棱2的旋向是一致的，主棱21与副棱22相交错布置，主棱21与副棱22之间设置有并排布置的进料槽31和出料槽32，主棱21与副棱22在径向方向上具有间距，物料在经过屏障段14时，能够从进料槽31内进入，并越过主棱21与副棱22之间的间距流入出料槽32，未完全熔融的物料经高填充螺杆的旋转带动下，能够在进料槽31和出料槽32之间形成涡流，涡流的流向与物料的行进方向相反，这使得少部分未完全熔融的物料能够在该段上受到较高的剪切作用，进一步塑化，而完全熔融的物料则沿出料槽32行进至计量段15上。其中，屏障段14的直径d4与高填充螺杆的直径D是等同的，主棱21与副棱22在径向方向上的高度差δ为0.008-0.012D。
螺棱2延伸到计量段15上，喂料段11的长度L1、压缩段12的长度L2、剪切段13的长度L3、屏障段14的长度L4、计量段15的长度L5以及混炼段16的长度L6之间的比值为7-8:3-4:10-12:2-3:3-4:2-3，从而计量段15设计的较长，物料经计量段15输送后逐步建立起平稳的压力，减小了挤出的拨动。如图8、图9所示，混炼段16上设置有沿其长度方向排列的多排销钉23，各排销钉23均沿周向布置。物料经过销钉23的分散混合，熔融的物料分成多股后再次汇合，起到了良好的分散混合的作用，同时能够适当的降低熔体的温度，消除了温度波动的影响。其中，计量段15的直径d5为0.85-0.92D，混炼段16的直径d6为0.75-0.85D。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (13)
1.一种用于塑料挤出机的高填充螺杆，包括杆体（1）和螺棱（2），所述的杆体（1）具有沿从尾部至头部方向依次连接的喂料段（11）、压缩段（12）、剪切段（13）以及出料段，所述的螺棱（2）沿周向布置在所述的杆体（1）上且从所述的喂料段（11）螺旋延伸至部分所述的出料段，所述螺棱（2）的间距与所述的杆体（1）之间形成螺槽（3），所述的压缩段（12）具有逐渐变大的外径，其特征在于：在所述的剪切段（13）上，所述的螺槽（3）内设置有多个沿径向方向向外突出的波状部（4），多个所述的波状部（4）沿所述螺槽（3）的走向布置，各个所述的波状部（4）均具有在径向方向上远离所述杆体（1）的波峰（41）以及在径向方向上靠近所述杆体（1）的波谷（42），所述波状部（4）的波谷（42）处的螺槽深度大于所述波状部（4）的波峰（41）处的螺槽深度。
2.根据权利要求1所述的用于塑料挤出机的高填充螺杆，其特征在于：所述的出料段包括沿从所述杆体（1）的尾部至头部方向依次连接的屏障段（14）、计量段（15）以及混炼段（16），所述的屏障段（14）上设置有沿周向螺旋延伸的主棱（21）和副棱（22），所述的主棱（21）与所述的副棱（22）相交错布置，所述的主棱（21）与所述的副棱（22）之间设置有并排布置的进料槽（31）和出料槽（32），所述的主棱（21）与所述的副棱（22）在径向方向上具有高度差，所述的螺棱（2）延伸到所述的计量段（15），所述的混炼段（16）上设置有沿其长度方向排列的多排销钉（23），各排所述的销钉（23）均沿周向布置。
3.根据权利要求2所述的用于塑料挤出机的高填充螺杆，其特征在于：所述的高度差与所述高填充螺杆的直径的比值为0.008-0.012:1。
4.根据权利要求2所述的用于塑料挤出机的高填充螺杆，其特征在于：所述的喂料段（11）、所述的压缩段（12）、所述的剪切段（13）、所述的屏障段（14）、所述的计量段（15）以及所述的混炼段（16）之间长度的比值为7-8:3-4:10-12:2-3:3-4:2-3。
5.根据权利要求2所述的用于塑料挤出机的高填充螺杆，其特征在于：所述计量段（15）的直径与所述高填充螺杆的直径的比值为0.85-0.92:1。
6.根据权利要求2所述的用于塑料挤出机的高填充螺杆，其特征在于：所述混炼段（16）的直径与所述高填充螺杆的直径的比值为0.75-0.85:1。
7.根据权利要求1所述的用于塑料挤出机的高填充螺杆，其特征在于：所述波状部（4）的波峰（41）在径向方向上的最大高度小于所述的螺棱（2）在径向方向上的高度。
8.根据权利要求1所述的用于塑料挤出机的高填充螺杆，其特征在于：相邻两个所述的波状部（4）在径向方向上相互背离设置。
9.根据权利要求1所述的用于塑料挤出机的高填充螺杆，其特征在于：所述波状部（4）的波峰（41）处的螺槽深度与所述高填充螺杆的直径的比值为0.02-0.05:1。
10.根据权利要求1所述的用于塑料挤出机的高填充螺杆，其特征在于：所述波状部（4）的波谷（42）处的螺槽深度与所述高填充螺杆的直径的比值为0.05-0.1：1。
11.根据权利要求1所述的用于塑料挤出机的高填充螺杆，其特征在于：所述喂料段（11）的直径与所述高填充螺杆的直径的比值为0.6-0.8:1。
12.根据权利要求1所述的用于塑料挤出机的高填充螺杆，其特征在于：所述剪切段（13）的直径与所述高填充螺杆的直径的比值为0.85-0.92:1。
13.根据权利要求1所述的用于塑料挤出机的高填充螺杆，其特征在于：所述高填充螺杆的直径为65-120㎜。
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