CN111051036B - 可与供应热固性聚合物和热塑性聚合物的系统联接的、用于塑料加工的挤出装置 - Google Patents

Abstract

本发明包括一组中空模块，待挤出的材料通过该中空模块流动，至少包括：矩形加热成型模块(6)，其中材料经历温度升高并呈现所需形状；及管状的冷却‑固化模块(8)，其中已呈所需形状的材料从液态变为具有所述形状的固体。加热‑反应模块(2)设置在模块(6)的上游，并且待挤出的材料在所述模块(2)中经历第一次温度升高。加热‑反应模块(2)包括具有外部加热系统(4)的可互换的中空管(3)，待挤压的材料在中空管(3)的内部经历第一次温度升高。加热‑成型模块(6)包括可拆卸的零件(7)，并包括另一个外部加热系统(4)，该外部加热系统(4)用于通过自动加速固化反应和来自所述系统的热量供应来产生新的温度升高(4)，该热量供应可能处于比上一个更高的温度。模块(2)和模块(6)之间的管状部分包括配备有通孔的成形联接器(5)。挤出模块包括回路，聚合物通过该回路流入至少两个驱动腔室(20)。

Description

可与供应热固性聚合物和热塑性聚合物的系统联接的、用于 塑料加工的挤出装置

发明目的

如本说明书的标题中所述，本发明涉及一种用于塑料加工的挤出装置，该挤出装置可以与用于供应热固性聚合物和热塑性聚合物的系统联接，该挤出装置为其预期用途提供在下面详细描述的优点和新颖特征。

本发明的目的主要在于一种用于获得在连续的基础上由树脂制造的产品的装置，该树脂从液体或糊状状态开始并且由一种或多种组分形成，通过与常规挤出相似的过程提供不确定长度的刚性或柔性的恒定截面的聚合物。

挤出装置具有加工熔融、流体、液体或糊状的聚合物(例如热塑性塑料、热固性热塑性塑料或热固性树脂)的能力，而不论其性质和粘度如何。对于热塑性聚合物，本发明的装置用作材料形成系统，并且可以由任何热塑性熔融系统供应或与常规用于热塑性塑料的常规挤出的任何类型的挤出机联接。对于热固性热塑性塑料，其主要功能是充当外部系统，以控制聚合物在供应系统中熔融后的交联，该供应系统可以是任何热塑性熔融系统或任何通常用于常规热塑性塑料挤出的类型的挤出机。对于热固性树脂，本文提供的装置可作为控制树脂聚合和交联的系统，使得固化反应的动力学在其流动状态，随后的产品截面形状的成型和固化过程，以及随后的冷却过程中得到调节，以使在挤出装置出口处完全刚性的产品得以运输和处理。

此外，受保护的主题包括一种挤出机，该挤出机设计用于通过挤出具有一种或多种组分的、液体或糊状聚合物以在连续的基础上获得由刚性或柔性的聚合物制造的产品，该挤出机的特征在于包括至少两个往复式活塞，该往复式活塞在挤出头的出口处产生连续流，在挤出头处，材料从至少两个驱动腔室逐渐向挤出机的出口向前移动，所述活塞在所述两个驱动腔室中操作，所述驱动腔室连续地布置在挤出头之后，因此，用于致动活塞的能量用于使整个聚合物团沿着挤出机和联接装置移动。

本发明的挤出机能够加工聚合物，例如热固性聚合物及液体或糊状的热固性树脂，而无论其性质和粘度如何，在热固性树脂的情况下，通过从单独的催化剂定量给料系统添加精确量的催化剂，以受控方式聚合聚合物，在将催化剂倒入驱动腔室之前随意混合，并通过沿挤出机布置的冷却系统和加热系统施加温度曲线以控制反应。

技术领域

包含本发明的现有技术领域对应于聚合物的连续生产，特别是涉及工业和建筑业中用于不同产品的热固性树脂领域。

背景技术

本说明书将描述与挤出装置的功能有关的基本原理、特性和要解决的问题，其将允许利用热固性树脂制造挤出产品。

当前，由于缺乏有效的技术，热固性树脂通常不用作挤出过程中的原材料。热固性树脂通常用于除挤出之外不是完全自动化的生产模型中，挤出是指将具有更高产量的塑料进行转化的过程，然后进行注塑过程。这种情况意味着用这些原材料制造的产品只能在短时间内用于铸造和注塑应用，与传统的塑料材料相比，这些材料在竞争价格上处于劣势。但是如今，热固性树脂是在3D打印、医学、电子、航空和汽车工业等领域的高科技行业引起巨大兴趣的材料。尽管如此，与常规热塑性材料的主要应用相比，上述应用代表了非常低的消耗量。还有一个需要考虑的事实，也证明了对开发新塑料材料的特殊兴趣，那就是存在一种情况，这种情况特别有利于将使用挤出技术生产的新材料推向产品市场，因为鉴于新的材料轻便以及增加的阻力，例如金属、水泥和陶瓷等的原材料被新的塑料材料制成的产品所取代。

挤出装置的构造设计是最重要的创新，因为其特殊的原理与常用的挤出技术明显不同。关于常规挤出，其原理在于固体材料的熔化以使其在随后的固化过程之后具有形状，本文所述的热固性树脂的挤出基于原材料的使用，该原材料从流体或液体状态开始，经过化学反应过程后，在挤出装置的出口处提供具有一定截面形状的固体。新技术原理上的这种差异所带来的后果不仅对制造过程的特性产生了重大的积极影响，而且还对挤出产品的性能产生了积极的影响，而挤出性能让新应用的创造成为可能，而使用传统的热塑性塑料创造新应用迄今为止是不可能的。因此，用于热固性树脂的新型挤出装置代表了一种创新的挤出概念，因为它允许使用聚酯、聚氨酯、酚醛和环氧树脂等新材料制造现有产品。

本发明的挤出装置的构造解决了在常规挤出机中加工热固性树脂的困难。在常规挤出中，当非常快地冷却几秒钟时，热塑性塑料会从熔融状态转变为固态，这使得可以通过挤出模具以相对于挤出机的长度非常短的路径使材料成型。在热固性树脂的情况下，与热塑性塑料的固化时间相比，固化反应的发生时间要长得多，这就是为什么常规挤出模具无法有效地在诸如热固性树脂等反应体系中使零件成型的原因，这必然涉及使用完全不同的成型系统，在此描述该成型系统的设计。

这项新技术提供的一项重要创新是使用诸如纳米技术和激光技术的先进技术。可以组合使用或单独使用纳米技术和激光技术为挤出装置的元件内壁提供超疏水保护，从而可以消除或最大程度地减少树脂对任何表面的粘附。当树脂从液态转变为固态时，恰恰是树脂的粘附，这导致了过去设计的大多数设备的阻塞，并成为阻碍基于热固性树脂的高效塑料挤出模型的发展的最大挑战之一。

此外，市场上有不同类型的挤出机，取决于材料和应用的类型，它们可以具有非常不同的构造。尽管单螺杆或多螺杆挤出机仅限于使用热塑性原材料的产品，但使用最广泛。因为只要熔融材料不失去其熔融状态，就可以随时对其进行加工，所以热塑性原材料可以在连续的基础上(如挤出)加工，也可以在不连续的基础上(如注射)加工。

其他类型的挤出机包括单活塞挤出机，该单活塞挤出机可以独立使用或与供应活塞挤出机的螺杆挤出机联接使用。在大多数情况下，单活塞挤出机用于加工达到熔融温度或存在溶剂的热塑性材料，如湿法挤出。单活塞挤出机的特殊之处在于，它们用于需要施加较大压力并且在高粘度条件下的不连续过程中，这也使它们适合于热固性树脂的加工，因为活塞推动了整个材料而不会留下附着在容纳活塞的腔室的壁上的反应材料的残留物。

在许多使用热固性树脂的挤出过程中，活塞将反应材料供应到位于活塞腔室出口处的腔体中。该腔体容纳有限数量的材料，该材料由活塞通过喷嘴推入通常与压力机联接的模具中。这就是为什么单活塞挤出机被称为活塞式注射器并在不连续的基础上运行的原因。

由于需要在制造长度不确定的材料的过程中使挤出机连续运行，因此，市场上现有的活塞式挤出机不能用于热固性树脂，因为它们存在连续运行的若干问题。最常见的问题之一是在预先驱动材料向前推动后将活塞拉回去时，无论是熔融的热塑性塑料还是热固性树脂在发生流量波动的情况下起反应，这导致材料在此期间无法沿挤出机的长度以恒定的方式向前移动。在热固性树脂的情况下，这些流量波动的结果是，在多个区域中材料没有以均质的方式固化，因此，由于反应混合物在腔体中的停留时间不同，材料的性能在整个挤出零件中都不同。

热固性树脂的连续挤出是文献中很少提及的过程。即使已描述了一些用于热固性树脂的挤出的过程，但其中许多方法都是在不连续的基础上运行的，例如US4240997中所述的方法，其中挤出是分阶段进行的，代表了使用单活塞挤出机加工热固性树脂的主要特性。

似乎以最实际的方式解决该问题的少数参考文献之一是专利EP0494222B1中所述的。该专利试图解决在热固性树脂的挤出过程中发生的波动，尽管在该专利中使用了两个活塞泵，该活塞泵产生连续且持续的材料流，该材料流以不同的流量流经两个相互连接的软管并汇聚在挤出头中。通过这些软管的反应材料流会产生明显的压降，从而增加了反应材料回路中的粘度。由于由活塞泵产生的大部分驱动力会沿着回路损失，因此该压降会阻止在连续的基础上制造大型零件或加工具有高粘度水平的原材料。

由于在热固性树脂加工中描述的特殊性，因此，在市场上单活塞挤出机几乎仅限于注塑零件的生产就不足为奇了。实际上，市场上几乎没有以树脂为主要原材料的具有不确定长度的热固性的产品。与这些具有热固性和不确定长度的产品最接近的是非常独特的材料，例如交联聚乙烯或交联聚四氟乙烯。这些材料通常是柔性的，并且是用热塑性原材料在连续的基础上生产的，这些原材料在螺杆挤出机或单活塞挤出机中进行的反应性挤出过程中经过化学处理。

此外，在许多情况下，通过使用热固性树脂涂覆预成型件，或在制造过程中通过嵌入这种类型树脂的结构，已经解决了需要具有不确定长度的具有热固性的产品的应用，这与在此描述的本发明的内容无关。

因此，本发明的目的是开发一种改进的挤出装置，通过包括至少两个以协同方式工作的活塞来实现聚合物，特别是热固性树脂的连续加工，如下所述，以防止前述现有装置和系统的缺点。

因此，可以肯定的是，使用现有技术作为参考，没有其他挤出装置具有与本文所要求保护的发明所特有的技术和结构特性相同或相似的技术特征和结构特征。

发明内容

因此，可以与用于供应热固性聚合物和热塑性聚合物的系统联接的本发明提出的用于塑料加工的挤出装置在其应用领域中是新颖的，因为根据其实施，通过在随附于本说明书的最终权利要求中方便地阐明区别于此的表征细节成功地实现了上述目的。

本发明的挤出装置的主要特性是其能够在连续基础上加工热固性树脂，通过沿着装置施加温度曲线以控制反应动力学和挤出产品的性能，而使该热固性树脂在挤出装置内部以受控方式聚合。

具体地并且如上所述，本发明提出了一种挤出装置，该挤出装置可以联接至用于供应经催化的树脂的不同系统，并且其产物可以是纤维、线、杆、棒、管、型材、片、板、块和任何其他类型刚性或柔性材料，通过在连续基础上挤出液体或糊状形式的、具有一种或多种组分的热固性树脂(例如聚酯、环氧树脂、酚醛树脂、聚氨酯、聚脲和其他类似树脂)而制得该刚性或柔性材料。

更精确地，本发明的挤出机基本上包括以下至少一种称为模块的系统，经催化的树脂流经该系统并发生反应，该系统为例如加热-反应系统或模块、加热-成型系统或模块以及冷却-固化系统或模块。这些模块可以是单独的模块，也可以是一个或多个集成模块的一部分，并具有与以下所述相同的功能。

可选的加热-反应模块负责提供加热路径以加速其中的固化反应。取决于待挤出产品的类型，如果其具有细长的几何形状，例如杆、管、型材等，则树脂流过的内部截面的形状优选为圆柱形的，以最小化对内壁的摩擦和粘附。即使其他形状也是可能的，但不建议使用圆柱形以外的形状，因为这种几何形状的传热效果更加均匀。在挤出装置的该区域中，因为所制造的零件将不会成型，所以树脂必须保持在仍为流体的状态。反应装置的圆柱形的另一个优点是，可以通过引入具有不同内部截面积的可互换的中空圆柱体来改变加热-反应系统的内部截面，以使所述区域与被制造的零件的几何截面相适应。如果产品为片状或板状，则加热-反应模块可以采用扁平形状，也可以使用具有扁平几何形状的联接器在液体树脂随着加热-反应模块进入加热-成型模块之后分配液体树脂。

加热-成型模块负责在树脂胶凝的过程中以类似于常规挤出模具功能的方式使零件成型。还可以加热该模块，以确保零件的表面已充分固化，以使其以最小的摩擦沿加热-成型模块的内表面滑动。为了使零件成型，加热-成型模块在其中容纳了插入的可互换的可拆卸的零件，其内部部分形成了挤出产品的几何形状。使用可互换的可拆卸的零件的最重要的优点是，首先，通过相同的加热-成型模块提供具有多种几何形状的产品，其次，在发生阻塞的情况下，可以轻松地卸下和清洁挤出装置。

冷却-固化模块具有与加热-成型模块基本相同的构造特性，不同之处在于所施加的温度必须低得多，以确保输出零件完全刚性并且可以在不变形的情况下进行处理。然而，加热-成型模块和冷却-固化模块可以是温度不同的同一模块的一部分，其中使产品成型的可互换的内部元件的长度穿过整个集成模块。

本发明设计的挤出装置可以由诸如铁、钢、铝、黄铜、青铜的材料或任何具有高传热系数的金属或非金属的其他材料构成。内部元件的内表面(例如加热反应系统的中空圆柱体以及加热-成型和冷却-固化模块的可插入可互换的拆卸的零件)的内表面必须完全光滑，如果是金属，则最好进行镜面抛光，或者制造或涂覆有不粘材料，以使摩擦系数尽可能低，并且树脂沿所述内壁流动而不会产生粘附问题。

作为可选和推荐的元件，并且为了在整个固化过程中最大程度地减少树脂对壁的粘附，可以应用耐热和耐磨的永久性超疏水材料涂层。超疏水涂层的应用很重要，尤其是在加热-成型模块中，由于树脂的胶凝作用，在该加热-成型模块中会产生最大程度的粘附。为了使树脂在加热-成型模块中发生胶凝，必须在胶凝过程中用适当量的催化剂并考虑到沿挤出装置施加的温度曲线来很好地控制催化时间。

当涉及金属表面时，超疏水层的替代方法是在中空圆柱体的内表面和可互换的可拆卸的零件上进行特殊的激光处理。罗彻斯特大学光学研究所的ChunleiGuo和AnatoliyVorobyev描述了这种处理，它将为金属提供永久的超疏水保护。

可选地，由辊、轮或用作输出材料的牵引系统的任何其他类似系统形成的运输系统可以附接在挤出装置的出口处。运输系统将通过降低装置的内部压力来促进零件的输出，从而减少阻塞的可能性并实现产品的后续运输。

可选地，加热系统可以在挤出装置的出口处联接，以使零件经受后固化过程，以便加速在固相的固化并在制造后改善其性能。该系统可以是应用热空气、红外线辐射的装置，也可以是通过对流、传导或电磁辐射传递热量的任何其他系统。

联接到挤出装置的供应系统或挤出模块可选地可以是常规挤出机；由沉淀物、储罐、搅拌器、桨式混合器、液体喷射混合器、活塞泵、齿轮泵、蠕动泵或加压罐组成的系统；连续运行的喷射系统；或提供足够压力以沿挤出装置内部驱动整个反应性树脂团的任何其他系统。为了防止挤出装置的阻塞，由于上述涉及树脂粘附到可互换的可拆卸的零件的内壁的问题，供应系统必须施加的压力是必须控制的非常重要的因素。

优选的供应系统或挤出模块是基于两个活塞的往复运动，该活塞在专门设计的挤出头的出口处产生连续流，从而使材料逐渐朝向挤出机的出口反应。得益于其构造，其中两个驱动腔室在挤出头之后连续排列，因此挤出机可在整个过程中防止压力下降和流量波动。由于这种特殊的构造，几乎所有用于致动活塞的能量都被用于使整个反应混合物的团沿着挤出机和联接装置移动。这种构造为挤出机提供了足够的动力来加工任何类型的聚合物(例如树脂)，而不论其粘度如何，并使制造体积成比例地大于挤出机尺寸的零件成为可能，从而使其能够加工几乎所有市面上现有热固性树脂制剂。

更精确地，本发明的供应系统或挤出模块主要包括至少一条聚合物入口管线，该至少一条聚合物入口管线提供至少两个独立的驱动腔室，每个驱动腔室分别容纳一个活塞并且将聚合物推向在所述驱动腔室之后依次布置的挤出头，在挤出头处来自两个驱动腔室的流汇聚以形成单一连续且持续的聚合物流。

因此，在优选的实施例中，将供应系统或挤出模块准备成挤出热固性树脂，并包括至少一个入口导管，由泵送系统驱动的树脂流通过该入口导管流向外部混合器，在此处与由精确的定量给料装置供应的催化剂系统混合，并通过相应的供应导管驱动树脂和催化剂的混合物至驱动区域，该驱动区域包括两个相邻的圆柱形的腔室，并引入每个驱动腔室，在此处最好通过冷却系统保持在低温，并由两个驱动马达的往复致动来驱动，这两个驱动马达在每个驱动腔室内以同步的方式移动相应的活塞，从而产生两股相等的交替材料流，这些材料流汇聚在位于其末端的挤压头中以及能够与热塑性塑料领域中常见的挤出过程兼容的系统和装置联接。

所描述的供应系统或挤出模块的构造的关键要素是存在独立的精确的定量给料装置，该装置与外部混合器相连接。催化剂定量给料装置的主要功能是启动和停止挤出机。在生产过程的最后阶段，必须使定量给料装置不起作用，以确保树脂保持无催化剂状态，并确保有足够量的非反应性树脂流动。通过流动，不含催化剂的树脂可以清洁整个机器，从外部混合装置到联接装置，在其中可以回收未催化的树脂，从而将其重新加入到供应回路中，并最大程度地减少停止操作造成的材料损失。

另一个非常重要的功能是调节反应混合物的固化速率，其中反应动力学可以根据可联接至挤出机的可选装置而适应于挤出机的长度。催化剂体系可以由单一催化剂或化学性质相同或不同的几种催化剂组成。所使用的催化剂可以是即时、延迟或潜在效应催化剂，其中后者可以通过热、压力、电磁辐射源或通过任何其他内部或外部刺激来激活。

挤出头相对于驱动腔室的布置是挤出机构造中的另一个关键要素，因为由于它位于驱动腔室的正后方，因此所有机械能都用于沿挤出机和可选装置移动材料。挤出头的功能是在其出口处向可联接到挤出机的随后的可选装置提供反应混合物的单一连续流量。头可能包含或可能不包含机械闸门或任何其他打开和关闭材料通道的装置，以确保来自驱动腔室的流保持恒定的流量。

在一种实施例选择中，它具有单个铰接闸门，该单个铰接闸门与每个活塞的致动同步地交替关闭驱动腔室的出口通道。此外，在第二实施例选择中，该闸门是滑动双闸门。

可选地，对于具有一种或多种组分的热固性树脂的加工，这些组分又可以由几种基础原材料或树脂的混合物组成，可以在挤出机前设有带有搅拌槽和室的预混合区，在搅拌槽和室中制备并浓缩由被供应至反应混合装置的添加剂和/或填料制备的非反应配制材料。在具有两种组分的树脂的特定情况下，可以在包含适当量的催化剂的预混合区中预先配制其中一种不与催化剂反应的组分，消除了对定量给料系统的需求，尽管对反应动力学的控制不够精确。

相对于类似的常规热塑性材料挤出过程，该生产过程的优点之一涉及能量消耗。在本发明设计的装置中，最重要的能量消耗因素是活塞的推力，尽管消耗不会像热塑性塑料挤出的情况那样高，在这种情况下，机械能和热能的供应是对产品的最终价格有重大影响的因素。由于传统的挤出过程中使用的高粘度和高温，以及由于摩擦和剪切过程所需的能源消耗，在常规挤出过程中需要大量消耗能源，考虑到在整个过程中释放出的碳足迹，这在环境方面的代价也是相当高的。

另一个优点涉及过程的简易性，在热塑性材料的情况下，从原始材料开始以粉末形式进入反应器直至转化为最终产品的过程中，有几个或多个或至少两个挤出过程。在第一次挤出以获得需要与过程添加剂、增塑剂、抗氧化剂、紫外线防护剂和增强填料添加剂等一起配制的第一颗粒之后，至少进行第二次挤出以使最终产品成型。考虑到过程的简易性和可用于本发明的原材料的特性，就可以在同一设施中制造的产品范围而言，还有明显的优势。

热固性树脂的本性可以实现更高的定制能力，因为应该考虑到热塑性材料加工商必须从原材料制造商那里购买已经配制好的颗粒，这些颗粒在制造商的工厂中在合成反应器中聚合后已经具有预定的特性。结果，热固性树脂加工商可以实时改变性能，例如能够通过简单地改变原材料输入流而在连续的基础上交替具有不同性能的材料段。

就产品而言，与热塑性塑料相比，除了其他的优点，如前所述，取决于所用树脂，热固性材料通常具有更高的耐热性、更高的尺寸稳定性、低的气体和液体渗透性，并且取决于树脂的类型，尤其具有更高的耐化学、耐溶剂和耐腐蚀性，更大的耐用性、更大的硬度、更大的耐磨性。因此，可以用该技术制造的产品表现出能够被用于本发明目的加工的新材料赋予它们的特性优势。

综上所述，使用所述的新型挤出装置的构造，可以获得以下结果：

简化了获得最终产品所需的生产过程和步骤；

从基础原材料到最终产品的转化过程中的能量消耗降低了；

最终的转化能够影响产品的性能，以便根据所需的应用对其进行定制；

通过掺入所述应用中当前不存在的新材料，将现有产品赋予新性能，因为没有适合生产这些新材料的现有技术并解决了迄今为止阻止开发热固性树脂挤出有效技术的问题。

为具有热固性树脂赋予的热固性的产品提供了高生产率的技术；

提供了一种低成本的系统，该系统可以使挤出过程适应热固性树脂的化学反应；

提供了一种简单、通用、易于操作和易于清洁的系统。

因此，可以与提供热固性聚合物和热塑性聚合物的系统联接的、用于塑料加工的挤出装置构成本发明，该发明具有能达到迄今尚未达到的预期目的的特性，这些原因加上其实际实用性，赋予了所述发明有足够的理由获得所寻求的专有特权。

附图说明

为了补充所进行的描述并且为了帮助更好地理解本发明的特征，将几张附图作为本说明书的组成部分附于本说明书，其中以示例性而非限制性的方式描述了以下内容：

图1示出了具有圆柱形的几何形状的完整的挤出装置的示例的示意性透视侧视图，其中可以看到其包括的主要零件和元件；

图2示出了根据图1所示的示例的本发明的装置对象的加热-反应模块(以圆柱形为示例)的示意性透视侧视图，该加热-反应模块可以联接到用于供应聚合物的不同装置，其中可以看到加热-反应模块的主要零件和元件；

图3-A、3-B和3-C分别示出了图2中所示的圆柱形的加热-反应模块的正视示意图，在具有不同尺寸的可互换的中空圆柱体的示例中，所述中空圆柱体允许获得在本发明装置中所设想的不同的内部截面积。

图4示出了在本发明的装置中设想的根据一个示例的成型联接零件的示例的示意性透视侧视图，在该示例中成型联接零件具有圆柱形的几何形状。

图5示出了在本发明的装置中设想的根据另一个示例的成型联接零件的示例的示意性透视侧视图，在另一个示例中成型联接零件具有矩形几何形状。

图6示出了圆柱形的实施例中的加热-成型模块的示意性透视侧视图，该加热-成型模块具有被设计成可以与本发明的冷却-固化模块对象集成在一起的构造，其中可以看到加热-成型模块的主要零件和元件。

图7-A、7-B、7-C和7-D示出了图6中所示的加热成型模块的正视示意图，其中该加热成型模块具有本发明的装置中设想的不同的产品几何形状。

图8示出了矩形实施例中的加热-成型模块的示意性透视侧视图，该加热-成型模块具有被设计为可以与本发明的冷却-固化模块对象集成的构造，其中可以看到加热-成型模块的主要零件和元件。

图9-A、9-B和9-C示出了图8所示的加热-成型模块矩形的正视示意图，其中该加热成型模块具有本发明的装置中设想的不同的产品几何形状。

图10示出了可以联接到挤出装置的挤出模块的基本示例的侧视示意图，其中可以看到形成该挤出模块的主要零件和元件。

图11示出了具有可选地设置在本发明的挤出机中的单个铰接闸门的挤出头的侧视示意图。

图12示出了具有图2所示的单个铰接闸门的挤出头的正视图。

图13示出了具有可选地设置在本发明的挤出机中的滑动双闸门的挤出头的侧视示意图。

图14示出了具有图4所示的根据本发明的滑动双闸门的挤出头的正视图。

图15示出了本发明的挤出机的实施例的侧视示意图，在该实施例中，该挤出机具有设计成用具有一种组分的树脂涂覆基材的构造。

图16示出了根据本发明的挤出机的另一示例的侧视示意图，在该另一示例中，该挤出机具有设计成用于制造用具有两种组分或多种组分的树脂增强的结构材料的构造。

具体实施方式

鉴于所提到的附图并且根据所使用的编号，可以在本文看到用于塑料加工的挤出装置的非限制性示例，该挤出装置可以与本发明的用于供应热固性聚合物和热塑性聚合物的系统联接，该挤出装置包括以下指出并详细描述的零件和元件。

因此，如在所述附图中所观察到的，本发明的挤出装置(100)可以通过供应联接器(1)联接至用于供应处于流体、液体或糊状状态的聚合物的系统，以用于加工塑料材料和用于获得在连续基础上制造的刚性或柔性材料制成的产品，该挤出装置(100)基本上由内部中空模块组构造而成，催化的树脂材料流经该中空模块组，并在其中发生反应，该内部中空模块组至少包括:加热-成型模块(6)，其中材料经历新的温度升高并呈现所需形状；冷却-固化模块(8)，其中成型的材料从液态转变为固态。

优选地，挤出装置还包括在加热-成型模块上游的加热-反应模块(2)，其中材料经历第一次温度升高。

所述挤出装置(100)的完整设计在图1中以圆柱形的构造为例进行了描述，该构造是最简单的几何形状，并且在下面详细说明其基础。在供应联接器(1)所在的装置(100)的入口处，由连续喷射系统或任何其他供应系统提供的催化树脂可选地穿透加热-反应模块(2)，并进入设置在加热-反应模块(2)内的可互换的中空圆柱体(3)的内部，由于为此目的提供的外部加热系统(4)提供的热量，在中空圆柱体内部的树脂在沿其路径经历温度升高，其中外部加热系统可以是电阻、热流体或任何其他加热系统。树脂随后从可互换的中空圆柱体(3)穿过可为圆柱形或矩形的成型联接器(5)的内部，向前朝向加热-反应模块(2)的端部移动，直至到达与联接器(5)具有相同截面的加热-成型模块(6)。

在加热-成型模块(6)内，由于固化反应的自动加速和另一个外部加热系统(4)(可以处于比前一个外部加热系统更高的温度)提供的热量供应使材料经历新的温度升高。加热-成型模块(6)内的粘度增加非常高且突然，这会导致压力迅速增加，增加的压力被供应系统的推动压力所抵消，从而使反应材料在可互换的可拆卸的零件(7)的表面上滑动以得到期望的形状，可互换的可拆卸的零件(7)设置在加热-成型模块(6)中，在该加热-成型模块(6)中发生液态到固体的状态变化。在固化之后，材料向前朝向冷却-固化模块(8)移动，该冷却-固化模块(8)在图1描述的特定示例中与加热-成型模块(6)集成在一起。

具体地，在所述示例中，在冷却-固化模块(8)周围安装了使用水的冷却系统(9)或任何其他冷却系统，该冷却系统(9)冷却零件以确保零件的刚性并防止零件随后在挤出装置(100)的出口处的运输中变形。

图2中描述了可选的加热-反应模块(2)，其中显示了上述元件以及更详细的内部可互换的中空圆柱体(3)，该中空圆柱体(3)的长度比加热-反应模块(2)长，以使该中空圆柱体(3)可以穿过在所述示例中为圆柱形的成型联接器(5)，并且该中空圆柱体(3)的端部可以恰好位于也为圆柱形的加热-成型模块(6)的入口处。如图3-A、3-B和3-C所示，内部可互换的中空圆柱体(3)可具有不同的直径和内部截面积。

考虑图4，示意性地示出了成型联接器(5)的示例，该成型联接器(5)的通孔的两端是圆柱形的，用于将加热-反应模块(2)与通常也是圆柱形的加热-成型模块(6)连接，该加热-成型模块(6)通常用于制造具有相对于产品的长度的较短截面的制品，例如管、棒、型材等。

考虑到图5，示意性地示出了成型联接器(5)的另一示例，该成型联接器的一端是中空的并且是圆柱形的，而另一端是矩形的，以将加热-反应模块(2)与矩形加热-成型模块(6)连接，该矩形加热-成型模块(6)通常用于制造具有相对于产品长度较长的截面的制品，例如片材、板、块等。

图6中描述了圆柱形的加热-成型模块(6)，其中可以看到该加热-成型模块(6)与另一个也为圆柱形的冷却-固化模块(8)集成在一起，在附图7-A至7-D和所述附图中示出了上述元件和零件，可以看出，可互换的可拆卸零件(7)可以呈现出各种形状使从挤出装置输出的产品成型，也可以呈现出具有圆柱形的几何形状的外部形状，与加热-成型模块(6)和冷却-固化模块(8)的形状相同。

依次地，图8示出了矩形的加热-成型模块(6)的选择，其中它还与矩形冷却-固化模块(8)集成在一起，上述加热-成型模块(6)的元件和零件在图中显示，且是更详细地显示，例如可互换的可拆卸的零件(7)，其用于使从挤出装置输出的产品成型，可互换的可拆卸的零件(7)也是矩形的，可以具有如图9-A、9-B和9-C所示的不同的内部截面形状。

最后应该提到的是，用于该装置的聚合物可以是热固性树脂、热塑性聚合物或热固性热塑性塑料。

图10以最简单的构造示出了本发明的挤出模块。由泵送系统(12)驱动的树脂流通过入口导管(11)流向外部混合器(13)，该树脂在该外部混合器中与由精确的定量给料装置(14)供给的催化剂混合，到达反应混合区域。在与催化剂混合期间，不允许空气进入混合装置，以防止最终产品中气泡的出现。具有来自外部混合器(13)的反应混合物流的两个供应导管(15)在其端部到达驱动区域，该驱动区域包括两个相邻的圆柱形的腔室(20)。将反应混合物引入每个驱动腔室(20)，可以通过冷却系统(16)将其保持在低温下。可以将驱动区域保持在足够低的温度下，以使材料缓慢反应，从而使其粘度不会显着增加，并且可以推动反应混合物而使其不会附着在每个驱动管道的壁上。反应混合物由两个驱动马达(17)的往复致动来驱动，该驱动马达(17)以同步的方式移动相应的活塞(18)，从而产生两个同样交替的材料流，这些材料流汇聚在挤出头(19)中，在该挤出头(19)处，此处可以联接与常规的热塑性塑料的挤出兼容的系统和装置。

重要的是要指出存在独立的精确的定量给料装置(14)，该精确的定量给料装置(14)供给硬化树脂的催化剂并连接到外部混合器(13)，从而在不存在催化剂的情况下允许使用树脂来激活和停用驱动系统以清洁整个机器。

需指出的另一个重要元件是冷却装置(16)，该冷却装置(16)允许调节反应混合物的固化速率，其中反应动力学可以适合于挤出机的长度。

同样重要的是指出紧随驱动腔室之后的挤出头(19)的布置，这使得所有机械能均用于使材料沿着挤出机和联接到所述头(19)的可选装置移动。

为了获得具有持续流量的出口，该头优选地具有闸门(21)，在此提供闸门的两个替代实施例选择。

因此，在图11和图12中可见的第一实施例选择中，头(19)具有单个铰接闸门(21)，该单个铰接闸门(21)交替地覆盖一个或另一个驱动腔室(20)的出口。具体而言，其操作如下：在第一活塞(18)拉回正在通过供应管道(15)填充的驱动腔室(20)时，在其出口处有一个铰接闸门(20)，该铰接闸门(20)关闭通道，防止反应混合物由于相邻的驱动腔室的活塞(18)向前运动所施加的压力而被拉回，并且当第二活塞(18)的作用结束并引起第一活塞的向前运动时，铰接闸门(21)通过材料的实际驱动而移动，从而打开被其覆盖的出口并覆盖敞开的出口，依此类推。

铰接闸门(21)与每个活塞(18)的致动同步，并且在驱动腔室(20)的填充期间可以由阻挡系统(22)固定。可选地，铰接闸门的运动可以由控制闸门的关闭和打开的机构或系统控制。

图13和图14描述了第二实施例选择，其中，闸门(21)是滑动双闸门，该闸门(21)的操作包括将其中一个驱动腔室(20)的活塞(18)拉回，因为驱动腔室(20)是通过供应管道(15)填充，在其入口处有一个滑动双闸门(21)，该滑动双闸门(21)以同步方式操作，以垂直于反应混合物的流的方式交替地关闭和打开两个腔室(20)中的通道，防止材料从相邻腔室再次进入材料中。

在该实施例选择中，优选地，在每个供应管道(15)的端部，在每个驱动腔室的入口处，并且在头(19)之前，设有止回阀(23)，该止回阀防止材料被向后拉向混合器(13)。

图15示出了本发明的挤出机的示例的示意图，该挤出机具有两个用于具有一种组分的热固性树脂的往复式活塞，联接到用于涂覆具有不确定的形态和不确定长度的基材的装置。

此外，如在所述图15中可以看到的，挤出机优选地包括原材料供应和混合区(I)、驱动区(II)、反应区(III)、基材涂覆区(IV)和用于涂覆材料的后固化区(V)。

在供应区的开始处，用于供应树脂或液体树脂混合物的供应管线(24)将原材料提供给室(25)，该室(25)又通过入口管道(11)与泵送系统(12)连通，泵送系统(12)将入口流量供应到混合装置(13)中，在该混合装置(13)中，树脂与由精确的定量给料装置(14)供应的催化剂混合。在混合装置(13)的出口处，反应混合物被分成具有相等流量的两股流，所述流通过挤出机的供应管道(15)被输送。当其中一个活塞(8)抽出时，反应混合物的两股流进入相应的等效驱动腔室(20)，并且通过致动马达(17)，马达以往复方式推动活塞(18)，每个腔室由流过冷却回路(16)的其他冷却剂或水冷却。来自每个腔室的反应混合物被驱动向挤出头(19)，从该挤出头(19)在连续且恒定的基础上向反应区输出单一流量。

考虑图16，可以观察到本发明的挤出机的另一个实施例，该挤出机具有两个用于具有两种组分或多组分的热固性树脂的往复式活塞，联接到若干装置，该若干装置允许成型、固化和后固化以制造用固体填料增强的、具有恒定和不确定截面结构产品。

因此，在所述示例中，挤出机包括原材料供应和混合区(I)、驱动区(II)、反应区(III)、成型区(IV)、固化区(V)和用于制造材料的后固化区(V)。

在供应区的起点，用于供应两种液体原材料的供应管线(24)和用于在树脂的每种组分中供应添加剂和/或固体填料的供应料斗(32)将原材料输送到预混合搅拌槽(33)，该预混合搅拌槽(33)在不连续的基础上运行，其中树脂的每种组分的制剂中的所有成分都混合并分散。每个搅拌槽与室(25)连通，该室(25)包含在上槽中制备的树脂的每种成分的制剂，该室(25)又通过入口管道(11)与泵送系统(12)连通，该泵送系统(12)以合适的比例向混合装置(13)提供入口流量，在该混合装置(13)中，树脂的两种组分都与由精确的定量给料装置(14)提供的催化剂混合。在混合装置(13)的出口处，反应混合物被分成具有相等流量的两个流，其通过挤出机的供应管道(15)被输送。当每个活塞(18)被抽出时，反应混合物的两股流进入相应的等效驱动腔室(20)，并通过交替驱动马达(17)来使驱动马达(17)推动活塞(18)，使得每个腔室通过另一种流过冷却系统(16)的回路的冷却剂或水来冷却，每个腔室的反应混合物被驱动向挤压头(19)，从该挤压头(19)在连续且恒定的基础上向反应区输出单一流量。

还应该澄清的是，在某些附图中，包括箭头，该箭头指示所述的元件必须具有的最终位置，不要与材料的滑动方向相混淆，因为这是相反的，它从供应联接器(1)开始，并穿过至另一端，在冷却-固化模块(8)的端部，根据可互换的可拆卸的零件(7)的形状，将元件以所需的形状弹出。

已经充分描述了本发明的性质以及将其付诸实践的方式，扩展其解释以使本领域技术人员能够理解其范围和从中得出的优点被认为没有必要，以及特此声明，在其本质上，本发明可以在与示例所述的方式不同的其他实施例中实施以实现，只要不改变、更改或修改本发明的基本原理，本发明也将由所寻求的保护所覆盖。

Claims (9)

1.用于塑料加工的挤出装置，所述挤出装置能够与用于供应、混合和驱动流体、液体或糊状的热固性树脂以进行加工的系统联接，该系统用于获得由在连续的基础上制造的刚性或柔性材料制成的产品，所述挤出装置包括内部中空的模块和/或模块组，待挤出的材料流过所述模块和/或模块组，所述模块和/或模块组至少包括：

加热-反应模块(2)，所述加热-反应模块包括：具有可变直径的可互换的中空管(3)，所述中空管(3)具有外部加热系统(4)，待挤出的树脂在所述中空管(3)的内部流动，并且由于所述外部加热系统(4)所提供的热量，所述树脂沿所述中空管(3)的路径在所述中空管(3)中经历第一次温度升高；

成型联接器(5)；

加热-成型模块(6)，材料在所述加热-成型模块(6)中经历温度升高并呈现所需的形状；以及

冷却-固化模块(8)，所述材料在冷却-固化模块(8)中经历温度降低并呈现所需的形状，以有利于其刚性和随后在挤出装置的出口处的处理；包括内部中空的可互换的可拆卸的零件(7)，所述零件(7)具有可变的构造，树脂在所述零件(7)内部流动，从而使树脂具有待挤出的产品的形状；

其特征在于，所述内部可互换的中空管(3)的长度大于所述加热-反应模块(2)的长度，使其能够穿过成型联接器(5)，并且所述中空管(3)的末端能够正好位于所述加热-成型模块(6)的入口处。

2.根据权利要求1所述的用于塑料加工的挤出装置，所述挤出装置能够与用于供应、混合和驱动热固性树脂的系统联接，其特征在于，在所述冷却-固化模块(8)之前并与之联接的加热-成型模块(6)，包括可互换的可拆卸的零件或一组两个或多个可互换的可拆卸的零件，这些零件生成中空结构，所述中空结构具有可变的构造，树脂在所述中空结构的内部流动，以提供所需的待挤出产品形状，由于所述外部加热系统(4)提供的热量，树脂沿所述中空结构的路径经历第一次温度升高。

3.根据权利要求1所述的用于塑料加工的挤出装置，所述挤出装置能够与用于供应热固性和热塑性聚合物的系统联接，其特征在于，所述冷却-固化模块(8)与所述加热-成型模块(6)集成在一起。

4.根据权利要求1所述的用于塑料加工的挤出装置，所述挤出装置能够与用于供应热固性和热塑性聚合物的系统联接，其特征在于，所述加热-成型模块(6)是管状的，并且所述成型联接器(5)具有通孔，所述通孔的两端是圆柱形的，用于将所述加热-反应模块(2)与所述管状加热-成型模块(6)连接。

5.根据权利要求4所述的用于塑料加工的挤出装置，所述挤出装置能够与用于供应热固性和热塑性聚合物的系统联接，其特征在于，管状的加热-成型模块(6)还与管状的冷却-固化模块(8)集成在一起。

6.根据权利要求1所述的用于塑料加工的挤出装置，所述挤出装置能够与用于供应热固性和热塑性聚合物的系统联接，其特征在于，所述加热-成型模块(6)是矩形的，并且所述成型联接器(5)具有通孔，所述通孔的第一端是圆柱形的，而另一端是矩形的，用于将加热-反应模块(2)与所述矩形的加热-成型模块(6)连接。

7.根据权利要求1所述的用于塑料加工的挤出装置，所述挤出装置能够与用于供应热固性和热塑性聚合物的系统联接，其特征在于，包括挤出模块，所述挤出模块包括回路，所述聚合物通过所述回路流入至少两个驱动腔室(20)，每个驱动腔室设有往复运动的活塞(18)，所述驱动腔室(20)与挤压头(19)连通，使得所述驱动腔室(20)与所述挤压头(19)向位于驱动腔室(20)之后的挤压头 (19)产生连续的产品流，两个驱动腔室(20)的输出在挤压头(19)汇合，使得用于致动活塞(18)的能量用于移动产品团。

8.根据权利要求7所述的用于塑料加工的挤出装置，所述挤出装置能够与用于供应热固性和热塑性聚合物的系统联接，其特征在于，当所述聚合物是热固性树脂时，所述挤出模块包括夹在活塞(18)的入口导管(11)和供应管道(15)之间的催化剂定量给料装置(41)和混合器(13)。

9.根据权利要求8所述的用于塑料加工的挤出装置，所述挤出装置能够与用于供应热固性和热塑性聚合物的系统联接，其特征在于，所述挤出模块包括泵送系统(12)，以使被驱动的树脂流流向外部混合器(13)，在所述外部混合器(13)中，所述树脂流与由独立的精确的定量给料装置(14)提供的催化剂混合，从而在没有催化剂的情况下使用树脂激活和停用驱动系统，以清洁整个机器。

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