CN200970885Y - 制备交替多层高分子复合材料的叠合装置 - Google Patents

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王明
李姜
沈佳斌
许双喜
杜芹
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Abstract

本实用新型公开了一种用于制备交替多层结构高分子复合材料的叠合装置，包括有两个连接器、一个汇流器和一个分叠器，连接器的进口与挤出机挤出口相连接，出口与汇流器进口相连，汇流器的出口与分叠器进口相连，所述分叠器含有数个由单元模块和与单元模块匹配的单元壳体构成的将熔体分层叠合的分叠单元，前一分叠单元出口与后一分叠单元进口对接相连。熔体在每一个分叠单元内经历分流—变流—叠合过程，每经一个分叠单元层数就曾加一倍，经历n个分叠单元后层数就增加到2(n+1)层，被加工成交替多层结构的复合材料。本实用新型具有结构简单，加工制作容易，拆装方便，复合材料层数和层厚比易于控制，可广泛用于生产制备交替多层结构复合薄膜、板材等。

Description

制备交替多层高分子复合材料的叠合装置
一、发明领域
本实用新型涉及一种高分子材料层叠加工技术，更具体地说，是涉及一种用于高分子材料层叠加工的交替多层叠合装置。
二、背景技术
经交替多层复合制备的高分子材料由于其力学性能、阻隔性能、导电性能、光学性能等方面具有独特的优点，有广泛的用途，越来越受到人们的重视，因此制备和开发具有此种结构的高分子复合材料在二十世纪六七十年代就已成为高分子材料领域的热点课题，很多国家投入了大量的人力、物力与财力进行研究开发，并取得了一些研究成果，设计出了用于生产制备交替多层复合高分子材料的多层挤出模具，有的已申请了专利，如W.J.Shrenk等人申请的美国专利3557265、3565985、3773882、3884606，以及后来的中国专利CN1511694A。现有技术生产制备交替多层复合高分子材料的叠合装置，在分层上基本上都采用多流道结构(即一个流道控制一层)，结构设计复杂(层数越多越复杂)，设计精度要求高，且在使用过程中容易出现漏料或层间物料互窜等问题。
三、发明内容
针对现有技术的生产制备交替多层高分子复合材料的多层叠合装置存在的不足，本实用新型的目的旨在提供一种结构简单、操作方便、层数和层厚度比更易控制的生产制备交替多层高分子复合材料的叠合装置。
可以实现上述发明目的的生产制备交替多层高分子复合材料的叠合装置，其具体技术方案如下：
用于制备交替多层高分子复合材料的叠合装置，包括有两个连接器、一个汇流器和一个分叠器，连接器进口与挤出机挤出口相连、出口与汇流器进口相连，汇流器的出口与分叠器进口相连，所述分叠器含有数个由单元模块和与单元模块匹配的单元壳体构成的将熔体分层叠合的分叠单元，单元模块设计有与单元壳体共同形成完整的将进入分叠单元的熔体分割成两股的进口结构、使熔体层逐渐变宽的出口宽度相同的上下两层流道或左右两层流道，和将两层熔体汇叠在一起的出口，相互比邻的两个分叠单元，前一分叠单元出口与后一分叠单元进口对接连接。熔体在每一个分叠单元内经历分流-变流-叠合过程，由一层变为两层，每经一个分叠单元其层数就曾加一倍，当材料经历n个分叠单元后，其层数就增加到2(n+1)层，被加工成交替多层结构的复合材料。
在上述技术方案中，分叠单元中的单元模块与单元壳体形成的上下或左右两层流道，一般为相互平行设计，最好是相互对称平行设计。流道沿熔体流动方向的上下主流道面或左右主流道面最好设计为曲面。曲面流道面可设计为由弧面和出口段的平面构成，即流道面的进口与中间部分为圆弧面，出口部分为平面，由原弧面逐渐过渡到平面。所述圆弧面优先采用圆柱面。
在上述技术方案中，当分叠单元为水平设置时，单元模块与单元壳体形成的两层流道为上下两层流道，熔体在水平方向内进行叠合。当分叠单元为垂直设置时，单元模块与单元壳体形成的两层流道为左右两层流道，熔体在垂直方向内进行叠合。
在上述技术方案中，分叠单元的进口厚度与宽度和出口厚度与宽度一般设计为一致，厚度一般为0.1mm-50mm，宽度一般为10mm-800mm。
在上述技术方案中，汇流器中的两个分流道均设计为矩形分流道，两个矩形分流道逐渐汇流为一个矩形流道。最好是两个矩形分流道上下地汇流为一个矩形流道，以便使进入分叠单元的熔体在水平方向内进行叠合。
在上述技术方案中，连接器中的流道可设计成为由进口段的圆柱型流道逐渐过渡到出口段的矩形流道。连接器中的流道出口设计成矩形，能更便于层厚度比的控制。
本实用新型还采取了其他的一些技术措施。
本实用新型提供的制备交替多层高分子复合材料叠合装置，其汇流器与连接器相连的分流道为独立的流道，既可用于同一种类高分子材料的层叠复合加工，也可用于不同种类高分子材料的层叠复合加工。两个分流道可以设计成不同的尺寸，用于加工不同层厚度比的层叠复合材料。分叠器由数个独立的分叠单元相互联接组装构成，构成独立分叠单元的单元模块的巧妙结构，使进入分叠单元的熔体经切割分流-变流-叠合挤出后，被加工的材料由一层被复合加工成二层，每增加一个分叠单元，其层数就增加一倍。当分叠器含有n个分叠单元，材料熔体在分叠器中从第一个分叠单元进口进去到由最后一个分叠单元出口出来，即被加工制备成交替复合层数为2(n+1)层的高分子复合材料。本实用新型较之现有技术的生产制备交替多层复合高分子材料的叠合装置，一层一流道(即一个流道控制一层)的多流道结构设计，结构大为简单，加工制作容易，分叠单元增减组装方便，制造成本低，使用过程中清理和维护十分方便。
本实用新型提供的制备交替多层复合材料的叠合装置，可以用于生产制备不同层数和不同层厚度比的高分子材料的薄膜、片材、板材和异性材等。也可用于对其他可熔体加工材料进行薄膜、片材、板材和异性材等加工。
四：附图说明
图1是叠合装置的外观结构示意图
图2-1、图2-2和图2-3是叠合装置汇流器的结构示意图。其中图2-2是图2-1的A-A向剖视图，图2-3是图2-1的俯视图。
图3-1、图3-2和图3-3是另外一种结构的叠合装置汇流器的结构示意图。其中图3-2是图1-1的B-B向剖视图，图3-3是图3-1的俯视图。
图4-1、图4-2和图4-3是分叠器的分叠单元的结构示意图。其中图4-1是分叠单元的外观示意图，图4-2是分叠单元的单元模块立体结构示意图，图4-3是是分叠单元沿熔体流动方向的剖视图。
图5是挤出物垂直于挤出方向的截面形貌结构示意图。
上述附图中的图示标号的标识对象为：1、2挤出机；3、4连接器；5汇流器，5-1、5-2为汇流器的两个分流道，5-3为汇流流道；6分叠器；7冷却装置；8牵引装置；9复合材料制品；10分叠单元；11单元模块；12单元壳体；13分叠单元流道。
五：具体实施方式
实施例1
本实施例公开的制备交替多层高分子复合材料的叠合装置，整体结构外形如附图1所示，包括两个与挤出机挤1、2出口固定联结的连接器3、4，一个与连接器固定联结的汇流器5，和一个与汇流器固定联结的分叠器6。连接器中的流道为由进口段的圆柱型流道逐渐过渡到出口段的矩形流道。汇流器的结构如附图2-1、2-2和2-3所示，其与两个连接器3、4的矩形流道出口相联接的两个进口5-1、5-2左右错位设置，即两个进口既不上下对齐也不左右对齐，两个矩形分流道逐渐汇流为一个与分叠器相联接的矩形流道5-3。分叠器的结构如附图4-1、4-2、4-3所示，含有数个由单元模块11和与单元模块匹配的单元壳体12构成的将熔体分层叠合的分叠单元10，单元模块的结构如附图4-2所示，设计有与单元壳体12共同形成完整的将进入分叠单元的熔体分割成两股的进口、使熔体层逐渐变宽的出口宽度相同的上下两层流道13，和将两层熔体汇叠在一起的出口。分叠单元的进口厚度与宽度和出口厚度与宽度相一致，厚度为10mm，宽度100mm，相互比邻的两个分叠单元，前一分叠单元出口与后一分叠单元进口对接联接。分叠单元之间通过定位结构与固定连接件组装在一起构成分叠器，分叠器与地面平行设置，即使制备的复合材料交替叠合面与地面平行。
实施例2
本实施例公开的制备交替多层高分子复合材料的叠合装置，其整体结构与实施例1基本相同，不同的地方是汇流器的结构和分叠器设置方式。本实施例的汇流器的结构如附图3-1、图3-2和图3-3所示，其与两个连接器3、4的矩形流道出口相联接的两个进口5-1、5-2左右对齐设置，两个矩形分流道逐渐汇流为一个与分叠器相联接的矩形流道5-3，矩形流道面与地面垂直。所述分叠器与地面垂直设置，即使制备的复合材料交替叠合面与地面垂直。这种设置方式有利于挤出机的安装设置。
采用本实用新型制备交替多层高分子复合材料的工艺过程为，两股不同或相同的高分子塑性熔体分别由挤出机1和挤出机2挤出，两股熔体分别经过连接器3和连接器4从汇流器5的两个独立流道5-1和5-2进入汇流器，在汇流器汇合为一个公共流道5-3，由汇流器出来得到两层熔体，然后进入由数个分叠单元10构成的分叠器6，待加工熔体在每个分叠单元内都依次经过切割分流-变流-叠合，由进入时的一层加工为两层，经历n个分叠单元后加工后，两种材料交替层叠的层数就增加到2(n+1)层，由分叠器加工挤出来的复合材料在牵引装置牵引下，经冷却装置冷却后，即被加工成交替多层复合材料产品。
以下是用本实用新型制备交替多层高分子复合材料的几个具体实例。
实施例1
制备厚度均匀的32层交替复合的LLDPE/PP薄膜。将含有4个分叠单元的分叠器装配在汇流器出口处，设置好挤出机和该模具温度，达到温度后调节挤出机的螺杆转速到达相同转速。正常后与流延模具相连，即可制备32层交替层状结构的薄膜。
实施例2
制备HDPE层与PA层厚度比为2∶1的64层交替复合的HDPE/PA片材。将含有5个分叠单元的分叠器装配在汇流器出口处，设置好挤出机和该模具温度，达到温度后调节挤出机的螺杆转速到达挤HDPE的螺杆转速是挤PA的螺杆转速的两倍。正常后与冷却装置7和牵引装置8相连，即可制备HDPE层与PA层厚度比为2∶1的64层交替层状结构的片材。
实施例3
制备厚度均匀的1024层交替复合的PS/PMMA片材。将含有9个分叠单元的分叠器装配在汇流器出口处，设置好挤出机和该模具温度，达到温度后调节挤出机的螺杆转速到达相同转速。正常后与冷却装置7和牵引装置8相连即可制备厚度均匀的1024层交替复合的PS/PMMA片材。
实施例4
制备HDPE层与PP层厚度比为3∶1的128层交替复合的HDPE/PP板材。将含有6个分叠单元的分叠器装配在汇流器出口处，设置好挤出机和该模具温度，达到温度后调节挤出机的螺杆转速到达挤HDPE的螺杆转速是挤PP的螺杆转速的三倍。正常后与冷却装置7和牵引装置8相连即可制备HDPE层与PP层厚度比为3∶1的128层交替层状结构的板材。

Claims (10)

1、一种制备交替多层高分子复合材料的叠合装置，包括有两个连接器、一个汇流器和一个分叠器，连接器进口与挤出机挤出口相连、出口与汇流器进口相连，汇流器的出口与分叠器进口相连，其特征在于分叠器含有数个由单元模块和与单元模块匹配的单元壳体构成的将熔体分层叠合的分叠单元，单元模块设计有与单元壳体共同形成的将进入分叠单元的熔体分割成两股的进口结构、与两进口相连的逐渐变宽的具有相同出口宽度的上下或左右两层流道和将两层熔体汇叠在一起的出口，前一分叠单元出口与后一分叠单元进口对接相连。
2、根据权利要求1所述的制备交替多层高分子复合材料的叠合装置，其特征在于单元模块与单元壳体形成的上下或左右两层流道相互平行。
3、根据权利要求2所述的制备交替多层高分子复合材料叠合装置，其特征在于单元模块与单元壳体形成的上下或左右两层流道相互对称平行。
4、根据权利要求1或2或3所述的制备交替多层高分子复合材料的叠合装置，其特征在于单元模块与单元壳体形成的流道沿熔体流动方向的上下或左右流道面为曲面。
5、根据权利要求4所述的制备交替多层高分子复合材料的叠合装置，其特征在于单元模块与单元壳体形成的曲面流道面为由弧面和出口段的平面构成。
6、根据权利要求5所述的制备交替多层高分子复合材料的叠合装置，其特征在于所述弧面为圆柱面弧面。
7、根据权利要求4所述的制备交替多层高分子复合材料的叠合装置，其特征在于单元模块与单元壳体形成的流道进出口厚度为0.1mm-50mm，进出口宽度为10mm-800mm。
8、根据权利要求4所述的制备交替多层高分子复合材料的叠合装置，其特征在于所述汇流器中的两个矩形分流道逐渐汇流为一个矩形流道。
9、根据权利要求8所述的制备交替多层高分子复合材料的叠合装置，其特征在于所述汇流器中的两个矩形分流道上下地汇流为一个矩形流道。
10、根据权利要求4所述的制备交替多层高分子复合材料的叠合装置，其特征在于所述连接器的流道为由进口段的圆柱型流道逐渐过渡到出口段的矩形流道。
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