CN111016111A - 一种peek厚壁管材挤出生产工艺及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种PEEK厚壁管材挤出生产工艺及装置，该管材挤出生产装置包括支架、机身、料斗、转动组件，所述机身设置在支架上，机身上设置有料斗，机身一端设置有转动组件，所述料斗上设置有感应线圈，本发明科学合理，使用安全方便，料斗对内部的原料进行充分搅拌并通过感应线圈对原料进行加热、烘干，转动组件中的螺杆通过感应线圈使自身加热，并通过螺杆上的螺旋叶片使机身内部的原料均匀受热，相对传统的在机身外部安装加热片使其内部原料受热的方式，即可以使原料充分、均匀的受热，又可以减少生产成本。

Description

一种PEEK厚壁管材挤出生产工艺及装置
技术领域
本发明涉及厚壁管材挤出工艺技术领域，以及厚壁管材挤出生产装置技术领域，具体是一种PEEK厚壁管材挤出生产工艺及装置。
背景技术
PEEK(聚醚醚酮)，是一种热塑性耐高温特种工程塑料，具有较高的玻璃化转变温度(143℃)，负载热变型温度高达316℃，具有耐高温、耐高压、耐腐蚀、耐磨自润滑、高绝缘等特性，成型工艺多样化，可以注塑、模压、挤出，亦可流延、喷涂等。
聚醚醚酮与其他通用工程材料一样，可以与多种其他工程塑料或者无机填料改性，从而达到更高耐磨、强度要求，公司已成功开发多种配方的聚醚醚酮复合料，广泛应用工业泵阀压缩机领域、石油天然气开采领域、纺织印染机械领域、医疗器械领域等。
工业中由于PEEK树脂具有良好的耐摩擦性能和机械性能，作为制造发动机内罩的原材料，用其制造的轴承、垫片、密封件、离合器齿环等各种零部件在汽车的传动、刹车和空调系统中被广泛采用。PEEK树脂是理想的电绝缘体，在高温、高压和高湿度等恶劣的工作条件下，仍能保持良好的电绝缘性能，因此电子信息领域逐渐成为PEEK树脂第二大应用领域，制造输送超纯水的管道、阀门和泵，在半导体工业中，常用来制造晶圆承载器、电子绝缘膜片以及各种连接器件。作为一种半结晶的工程塑料，PEEK不溶于浓硫酸外的几乎所有溶剂，因而常用来制作压缩机阀片、活塞环、密封件和各种化工用泵体、阀门部件。
PEEK管材挤出成型是把原料由料斗加入到挤出机的机筒内，原料在螺杆旋转的挤压推动作用下，通过机筒内壁和螺杆表面的摩擦作用向前输送和压实，通过机筒外部的加热装置和摩擦预热，在高温、高压条件下熔融塑化，然后，连续转动的螺杆再把熔融原料推入机头模具，从机头模具挤出的熔融原料经冷却定型成为所需的PEEK制品。
现在挤出机通常用的是电加热，将加热片装于机身、机脖、机头各部分，加热装置由外部加热筒内的物料，使之升温，以达到工艺操作所需要的温度。
存在的问题有：由外部加热桶内的物料，即使通过螺杆的螺旋作用，使物料与机身接触，但仍会有物料的温度达不到想要的加热效果；通过将加热片安装在机身、机脖、机头等部位使其内部温度升高来实现达到加热的目的，不仅安装时费时费力，而且还大大的增加了生产成本。
所以，人们需要一种PEEK厚壁管材挤出生产工艺及装置来解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种PEEK厚壁管材挤出生产工艺及装置，以解决现有技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种PEEK厚壁管材挤出生产装置，该管材挤出生产装置包括支架、机身、料斗、转动组件，所述机身设置在支架上，机身上设置有料斗，机身一端设置有转动组件，所述料斗上设置有感应线圈，料斗通过感应线圈对其内部原料进行加热、烘干。料斗对内部的原料进行充分搅拌并通过感应线圈对原料进行加热、烘干，转动组件中的螺杆通过感应线圈使自身加热，并通过螺杆上的螺旋叶片使机身内部的原料均匀受热，相对传统的在机身外部安装加热片使其内部原料受热的方式，即可以使原料充分、均匀的受热，又可以减少生产成本。
作为优选技术方案,所述机身上设置有进料口，机身远离转动组件的一端设置有机头，所述机头远离机身的一端设置有成型模具；所述料斗上设置有固定架，料斗通过固定架设置有搅拌机构，料斗的下方设置有电控阀，料斗通过进料口与机身固定，料斗通过进料口实现往机身内送料；所述转动组件包括设置在机身内部的螺杆、对螺杆加热的加热线圈，所述加热线圈设置在螺杆内。进料口使料斗搅拌烘干后的原料进入机身中，机头是将旋转运动的塑料熔体转变为平行直线运动，均匀平稳的导入模套中，并赋予塑料以必要的成型压力，塑化原料在机筒内塑化压实，经过一定的流道通过机头脖颈流入机头成型模具，模具中的模芯模套适当配合，形成截面不断减小的环形空隙，使塑料熔体在芯线的周围形成连续密实的管状包覆层，固定架对搅拌电机起到支撑作用，电控阀用来控制料斗与进料口之间的通道，螺杆与机身相互配合对原料的粉碎、软化、熔融、塑化、排气和压实，并向机头、模具中连续均匀输送胶料，加热线圈通过涡流效应使螺杆感应加热。
作为优选技术方案,所述搅拌机构包括设置在固定板上的搅拌电机、设置在料斗内部的搅拌杆，所述搅拌电机通过联轴器与搅拌杆轴连接，所述搅拌杆上设置有多组搅拌板。搅拌电机为原料的搅拌提供动力，搅拌杆进行力量传递使搅拌板在料斗在转动，实现对原料的搅拌。
作为优选技术方案,多组所述搅拌板上阵列有多组搅拌孔。搅拌板与搅拌杆之间在轴向上倾斜60°，搅拌孔与搅拌板之间相对于板平面向上倾斜30°，搅拌孔通过搅拌板实现与搅拌杆之间相互垂直，当搅拌板带动原料在料斗中搅拌烘干时，搅拌板前端的原料通过搅拌板上端以及搅拌孔移动到搅拌板的后端，在原料下落的时，由于呈垂直下落，所以在下落的过程中可以与料斗中的高温充分接触，使原料在料斗中的烘干效果达到最佳。
作为优选技术方案,转动组件还包括转动电机、齿轮传动组、固定盘、转动盘，所述齿轮传动组的一端与转动电机轴连接，齿轮传动组的另一端与螺杆轴连接，所述转动盘设置在螺杆伸出机身的一端，所述固定盘设置在螺杆上并与机身的外壁固定，所述转动盘设置在固定盘的内部。转动电机为螺杆在机身内转动提供动力，齿轮传动组进行齿轮比转换以及转动电机输出转速的转换，通过齿轮传动组实现对螺杆转速的控制，固定盘为一种绝缘材质的圆盘，固定盘中设置有两组直径不同的金属片，金属片与外接电线电性连接，固定盘的作用相当于插座，转动盘上设置有两组在不同直径上的往外凸出的电性连接头，连接头与金属片相互配合进行导电，螺杆内的加热线圈通过转动盘及固定盘与外接电线电性连接，实现对螺杆的加热。
作为优选技术方案,所述螺杆包括内螺杆和外螺杆，所述内螺杆上设置有加热线圈，所述外螺杆上设置有螺旋叶片，所述内螺杆设置在外螺杆内部，内螺杆与外螺杆之间通过导热材质进行填充。加热线圈的导线包裹层选用耐高温的材质制作，加热线圈缠绕在内螺杆上，使内螺杆通过涡流效应自动感应加热，内螺杆与外螺杆之间通过导热材质进行填充，导热材质将内螺杆产生的热量传递到外螺杆上，外螺杆在通过螺旋叶片进行快速的散热，使机身内部快速的升温，并且进入机身中的原料不仅会与螺杆接触受热，而且还会与螺旋叶片接触受热，原料多方受热，使原料的受热、熔融塑化的效果达到最佳。
一种PEEK厚壁管材挤出生产工艺，该管材挤出工艺包括：1)向料斗中投入原材料；2)对原材料进行加热烘干；3)塑化挤出；4)定型/成型，在所述步骤1)中，及时的将原料投入料斗中，确保料斗不会空，而且不同的原料不能投入同一料斗中，保证原料不混用；步骤2)中，料斗内部温度升高，原料在搅拌机构的不断搅拌下，充分与高温接触，加快对原料的烘干处理；步骤3)过程中，原料在料斗中烘干后进入机身中，通过机身与螺杆及螺杆温度的作用，原料转变为具有一定流动性的均匀连续溶体被挤出；步骤4)的过程中，由于螺杆的旋转挤压，具有流动性的均匀溶体进入机头，并按照一定形状的型胚成型、定型后被挤出模具。
作为优选技术方案,步骤2)中，通过感应线圈使料斗的温度升高并保持在130°～150°的范围内，并经过搅拌机构持续4～6个小时的搅拌烘干后，送入机身中进行加热塑化。
作为优选技术方案,步骤3)中，通过加热线圈使螺杆及螺旋叶片的温度升高并保持在350°～380°的范围内，并且螺杆的转速为10～12r/min，螺杆长径比为28:1。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、料斗对内部的原料进行充分搅拌并通过感应线圈对原料进行加热、烘干，转动组件中的螺杆通过感应线圈使自身加热，并通过螺杆上的螺旋叶片使机身内部的原料均匀受热，相对传统的在机身外部安装加热片使其内部原料受热的方式，即可以使原料充分、均匀的受热，又可以减少生产成本。
2、搅拌板与搅拌杆之间在轴向上倾斜60°，搅拌孔与搅拌板之间相对于板平面向上倾斜30°，搅拌孔通过搅拌板实现与搅拌杆之间相互垂直，当搅拌板带动原料在料斗中搅拌烘干时，搅拌板前端的原料通过搅拌板上端以及搅拌孔移动到搅拌板的后端，在原料下落的时，由于呈垂直下落，所以在下落的过程中可以与料斗中的高温充分接触，使原料在料斗中的烘干效果达到最佳。
3、加热线圈缠绕在内螺杆上，使内螺杆通过涡流效应自动感应加热，内螺杆与外螺杆之间通过导热材质进行填充，导热材质将内螺杆产生的热量传递到外螺杆上，外螺杆在通过螺旋叶片进行快速的散热，使机身内部快速的升温，并且进入机身中的原料不仅会与螺杆接触受热，而且还会与螺旋叶片接触受热，原料多方受热，使原料的受热、熔融塑化的效果达到最佳。
附图说明
图1为本发明一种PEEK厚壁管材挤出生产装置的整体结构前视图；
图2为本发明一种PEEK厚壁管材挤出生产装置的整体结构左视图；
图3为本发明一种PEEK厚壁管材挤出生产装置的料斗与搅拌机构连接示意图；
图4为本发明一种PEEK厚壁管材挤出生产装置的转动盘与固定盘结构示意图；
图5为本发明一种PEEK厚壁管材挤出生产装置的螺杆内部剖面图；
图6为本发明一种PEEK厚壁管材挤出生产装置的齿轮传动组结构剖视图。
附图标号如下：1、支架；2、机身；3、料斗；4、转动组件；2-1、进料口；3-1、感应线圈；3-3、固定架；3-4、电控阀；3-21、搅拌电机；3-22、搅拌杆；3-23、搅拌板；3-24、搅拌机；4-1、转动电机；4-2、齿轮传动组；4-3、固定盘；4-4、转动盘；4-5、螺杆；4-51、内螺杆；4-52、外螺杆；4-6、加热线圈；4-7、螺旋叶片。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例：如图1-6所示，一种PEEK厚壁管材挤出生产装置，该管材挤出生产装置包括支架1、机身2、料斗3、转动组件4，机身2固定在支架1上，机身2上方固定有料斗3，机身2一端安装有转动组件4，料斗3上安装有感应线圈3-1，料斗3通过感应线圈3-1对其内部原料进行加热、烘干，本装置中的转动电机4-1、搅拌电机3-21、感应线圈3-1、加热线圈4-6以及电控阀3-4均外接控制系统。
机身2上加工有进料口2-1，机身2远离转动组件4的一端通过螺丝固定有机头，机头远离机身2的一端通过螺丝固定有成型模具。
料斗3上方开口处焊接有固定架3-3，料斗3通过固定架3-3固定有搅拌机构3-2，搅拌机构3-2包括通过螺丝固定在固定板3-3上端面的搅拌电机3-21、位于在料斗3内部的搅拌杆3-22，搅拌电机3-21通过联轴器与搅拌杆3-22轴连接，并且搅拌电机3-21通过螺丝与联轴器固定，搅拌杆3-22通过螺丝与联轴器的另一端固定，在搅拌杆3-22的外表面固定有多组倾斜的搅拌板3-23，且每一块搅拌板3-23上都阵列有多组搅拌孔3-24，搅拌板3-23与搅拌杆3-22之间在轴向上倾斜60°，搅拌孔3-24与搅拌板3-23之间相对于板平面向上倾斜30°，搅拌孔3-24通过搅拌板3-23实现与搅拌杆3-22之间相互垂直，当搅拌板3-23带动原料在料斗中搅拌烘干时，搅拌板3-23前端的原料通过搅拌板3-23上端以及搅拌孔3-24移动到搅拌板3-23的后端，在原料下落的时，由于呈垂直下落，所以在下落的过程中可以与料斗3中的高温充分接触，使原料在料斗3中的烘干效果达到最佳。
料斗3的下方通过螺丝固定有电控阀3-4，电控阀3-4的另一端与进料口2-1通过螺丝固定，电控阀3-4用来控制料斗3与进料口2-1之间的通道，当电控阀3-4关闭后，进入料斗3中的原料在料斗3中被充分烘干后再会进入机身2，电控阀3-4起到防止未被烘干的原料进行机身2中的作用，料斗3通过进料口2-1与机身2用螺丝固定，料斗3通过进料口2-1实现往机身2内送料。
转动组件4包括设置在机身2内部的螺杆4-5、对螺杆4-5加热的加热线圈4-6，加热线圈4-6设置在螺杆4-5内，转动组件4还包括转动电机4-1、齿轮传动组4-2、固定盘4-3、转动盘4-4；
齿轮传动组4-2包括传动外壳、与转动电机4-1轴连接的小斜齿轮、进行斜齿轮传动的两组大斜齿轮以及提供传动支撑的传动轴、轴支撑架，齿轮传动组4-2还包括与螺杆4-5轴连接的斜齿轮，两组大斜齿轮之间的齿轮比不同，通过不同的齿轮比可以得到不同的输出转速。
齿轮传动组4-2的一端与转动电机4-1轴连接并通过螺丝固定，齿轮传动组4-2的另一端与螺杆4-5轴连接并通过螺丝固定，齿轮传动组4-2进行齿轮比转换以及转动电机4-1输出转速的转换，通过齿轮传动组4-2实现对螺杆4-5转速的控制，转动盘4-4安装在螺杆4-5伸出机身2的一端，并且转动盘4-4与螺杆4-5接触的表面均加工有键槽，且键槽中安装有平键，固定盘4-3安装在螺杆4-5上并与机身2的外壁通过螺丝固定，转动盘4-4位于固定盘4-3的内部。
固定盘4-3为一种绝缘材质的圆盘，固定盘4-3中设置有两组直径不同的金属片，金属片呈半圆状，金属片与外接电线电性连接，固定盘4-3的作用相当于插座，转动盘4-4上安装有两组在不同直径上的往外凸出的电性连接头，连接头与金属片接触的位置设置成往内凹陷的半圆状，连接头与金属片相互配合进行导电，并且螺杆4-5内的加热线圈4-6通过转动盘4-4及固定盘4-3与外接电线电性连接，实现对螺杆4-5的加热。
螺杆4-5包括内螺杆4-51和外螺杆4-52，加热线圈4-6的导线包裹层选用耐高温的材质制作，加热线圈4-6缠绕在内螺杆4-51上，使内螺杆4-51通过涡流效应自动感应加热，内螺杆4-51与外螺杆4-52之间通过导热材质进行填充，内螺杆4-51与外螺杆4-52通过螺丝进行固定，导热材质将内螺杆4-51产生的热量传递到外螺杆4-52上，外螺杆4-52在通过螺旋叶片4-7进行快速的散热，使机身2内部快速的升温，并且进入机身2中的原料不仅会与螺杆4-5接触受热，而且还会与螺旋叶片4-7接触受热，原料多方受热，使原料的受热、熔融塑化的效果达到最佳。
一种PEEK厚壁管材挤出生产工艺，该管材挤出工艺包括：1)向料斗中投入原材料；2)对原材料进行加热烘干；3)塑化挤出；4)定型/成型，在步骤1)中，及时的将原料投入料斗中，确保料斗不会空，而且不同的原料不能投入同一料斗中，保证原料不混用；步骤2)中，料斗内部温度升高，原料在搅拌机构的不断搅拌下，充分与高温接触，加快对原料的烘干处理；步骤3)过程中，原料在料斗中烘干后进入机身中，通过机身与螺杆及螺杆温度的作用，原料转变为具有一定流动性的均匀连续溶体被挤出；步骤4)的过程中，由于螺杆的旋转挤压，具有流动性的均匀溶体进入机头，并按照一定形状的型胚成型、定型后被挤出模具。
步骤2)中，通过感应线圈使料斗的温度升高并保持在130°～150°的范围内，并经过搅拌机构持续4～6个小时的搅拌烘干后，送入机身中进行加热塑化。
步骤3)中，通过加热线圈使螺杆及螺旋叶片的温度升高并保持在350°～380°的范围内，并且螺杆的转速为10～12r/min，螺杆长径比为28:1。
本发明的工作原理：向料斗3中放入原料时，电控阀3-4首先被关闭，然后感应线圈3-4开始通电，料斗3内部由于涡流效应产生高温，搅拌电机3-21带动搅拌板3-23转动，搅拌板3-23由于搅拌电机3-21的带动，开始在料斗3中旋转，使料斗3中产生转动的高温气流，将原料投入料斗3中，原料在搅拌板3-23的带动下，由搅拌板3-23的前端通过搅拌板3-23上端以及搅拌孔3-24移动到搅拌板3-23的后端，原料在下落的时候，由于呈垂直下落，所以在下落的过程中可以与料斗3中的高温气流充分接触，使原料的烘干达到想要的效果。
原料烘干好后，将电控阀3-4打开，使原料通过进料口2-1进入机身2中。
转动电机4-1通过齿轮传动组4-2使螺杆4-5按照一定的转速转动，而且螺杆4-5通过加热线圈4-6使自身以及螺旋叶片4-7的温度升高到成产工艺的要求，并通过螺旋叶片4-7使机身2内充满高温，原料进入机身2后，在高温螺杆4-5与机身2的相互作用下，使原料的粉碎、软化、熔融、塑化、排气和压实，并向机头、模具中连续均匀输送胶料，机头将旋转运动的塑料熔体转变为平行直线运动，均匀平稳的导入模套中，并赋予塑料以必要的成型压力，塑化原料在机筒内塑化压实，经过一定的流道通过机头脖颈流入机头成型模具，模具中的模芯模套适当配合，形成截面不断减小的环形空隙，使塑料熔体在芯线的周围形成连续密实的管状包覆层，最后在经过外置的冷却装置、牵引装置、切割装置，使管状包覆层变成一段段符合生产要求的厚壁管材。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (9)

1.一种PEEK厚壁管材挤出生产装置，其特征在于：该管材挤出生产装置包括支架(1)、机身(2)、料斗(3)、转动组件(4)，所述机身(2)设置在支架(1)上，机身(2)上设置有料斗(3)，机身(2)一端设置有转动组件(4)，所述料斗(3)上设置有感应线圈(3-1)，料斗(3)通过感应线圈(3-1)对其内部原料进行加热、烘干。
2.根据权利要求1所述的一种PEEK厚壁管材挤出生产装置，其特征在于：所述机身(2)上设置有进料口(2-1)，机身(2)远离转动组件(4)的一端设置有机头，所述机头远离机身(2)的一端设置有成型模具；所述料斗(3)上设置有固定架(3-3)，料斗(3)通过固定架(3-3)设置有搅拌机构(3-2)，料斗(3)的下方设置有电控阀(3-4)，料斗(3)通过进料口(2-1)与机身(2)固定，料斗(3)通过进料口(2-1)实现往机身(2)内送料；所述转动组件(4)包括设置在机身(2)内部的螺杆(4-5)、对螺杆(4-5)加热的加热线圈(4-6)，所述加热线圈(4-6)设置在螺杆(4-5)内。
3.根据权利要求2所述的一种PEEK厚壁管材挤出生产装置，其特征在于：所述搅拌机构(3-2)包括设置在固定板(3-3)上的搅拌电机(3-21)、设置在料斗(3)内部的搅拌杆(3-22)，所述搅拌电机(3-21)通过联轴器与搅拌杆(3-22)轴连接，所述搅拌杆(3-22)上设置有多组搅拌板(3-23)。
4.根据权利要求3所述的一种PEEK厚壁管材挤出生产装置，其特征在于：多组所述搅拌板(3-23)上阵列有多组搅拌孔(3-24)。
5.根据权利要求2所述的一种PEEK厚壁管材挤出生产装置，其特征在于：转动组件(4)还包括转动电机(4-1)、齿轮传动组(4-2)、固定盘(4-3)、转动盘(4-4)，所述齿轮传动组(4-2)的一端与转动电机(4-1)轴连接，齿轮传动组(4-2)的另一端与螺杆(4-5)轴连接，所述转动盘(4-4)设置在螺杆(4-5)伸出机身(2)的一端，所述固定盘(4-3)设置在螺杆(4-5)上并与机身(2)的外壁固定，所述转动盘(4-4)设置在固定盘(4-3)的内部。
6.根据权利要求5所述的一种PEEK厚壁管材挤出生产装置，其特征在于：所述螺杆(4-5)包括内螺杆(4-51)和外螺杆(4-52)，所述内螺杆(4-51)上设置有加热线圈(4-6)，所述外螺杆(4-52)上设置有螺旋叶片(4-7)，所述内螺杆(4-51)设置在外螺杆(4-52)内部，内螺杆(4-51)与外螺杆(4-52)之间通过导热材质进行填充。
7.一种PEEK厚壁管材挤出生产工艺，其特征在于：该管材挤出工艺包括：1)向料斗中投入原材料；2)对原材料进行加热烘干；3)塑化挤出；4)定型/成型，在所述步骤1)中，及时的将原料投入料斗中，确保料斗不会空，而且不同的原料不能投入同一料斗中，保证原料不混用；所述步骤2)中，料斗内部温度升高，原料在搅拌机构的不断搅拌下，充分与高温接触，加快对原料的烘干处理；所述步骤3)过程中，原料在料斗中烘干后进入机身中，通过机身与螺杆及螺杆温度的作用，原料转变为具有一定流动性的均匀连续溶体被挤出；所述步骤4)的过程中，由于螺杆的旋转挤压，具有流动性的均匀溶体进入机头，并按照一定形状的型胚成型、定型后被挤出模具。
8.根据权利要求7所述的一种PEEK厚壁管材挤出生产工艺，其特征在于：所述步骤2)中，通过感应线圈使料斗的温度升高并保持在130°～150°的范围内，并经过搅拌机构持续4～6个小时的搅拌烘干后，送入机身中进行加热塑化。
9.根据权利要求7所述的一种PEEK厚壁管材挤出生产工艺，其特征在于：所述步骤3)中，通过加热线圈使螺杆及螺旋叶片的温度升高并保持在350°～380°的范围内，并且螺杆的转速为10～12r/min，螺杆长径比为28:1。
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