CN201172269Y - 塑料混炼注射装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种塑料混炼注射装置，它包括混炼注射系统、加热及控温系统、成型模具，机筒内部截面呈∞型，机筒与第一螺杆、第二螺杆外侧配合，第一螺杆、第二螺杆分别与第一轴承、第四推力轴承、第二推力轴承、第三推力轴承连接，第一轴承、第四推力轴承、第二推力轴承、第三推力轴承固定在活塞上，第一螺杆上的第二传动齿轮分别与第一传动齿轮、第五传动齿轮相接，电动机与轴相连，第一螺杆的第二传动齿轮相连，第一螺杆和第二传动齿轮分别与第一传动齿轮、第二螺杆的第五传动齿轮相接。本实用新型实现了混炼注射工艺一体化，大幅减少电耗，避免了二次污染。

Description

塑料混炼注射装置

技术领域

本实用新型涉及一种混炼型塑料注射装置，本装置将不同组分的塑料树脂与助剂进行有效的分散与融合，并完成注射成型。可以免去通常采用的混炼、注塑两次加热、冷却过程，显著节约能源消耗，避免中途污染、提高工效。

背景技术

注射模塑是通过注射机来实现的。注射机的种类很多，无论那种注射机其基本作用均为两个：(1)加热塑料，使其达到融化状态；(2)对熔融塑料施加高压，使其射出而充满模具型腔。为了更好地满足上述两个基本作用，注射机的结构已经历了不断改进和发展的过程。最早出现的柱塞式注射机结构简单，是通过一料筒和活塞来达到塑化与注射两个基本作用的，但是控制温度和压力比较困难。当前最常用是移动螺杆式注射机，它是由一根螺杆和一个料筒组成的。加入的塑料依靠螺杆在料筒内的转动而加热塑化，并不断地被推向料筒前端靠近喷嘴处，因此螺杆在转动的同时就缓慢地向后移动，退到预定位置和限位开关接触时，螺杆即停止转动。此时，螺杆接受液压油缸柱塞传递的高压而进行轴向位移，将积存在料筒端部的熔化塑料推过喷嘴而以高压注射如模腔。

现有移动螺杆式注射机的螺杆是注射机的重要部件。它的作用是对塑料进行输送、压实、塑化和施压。螺杆在料筒中旋转时，首先将料斗来的塑料卷入料筒，并逐步向前推送、压实、排气和塑化，随后熔融的塑料就不断地被推到螺杆顶部与喷嘴之间，而螺杆本身则因有熔料的压力而缓慢后移。当积存的熔料达到一次注射量时，螺杆停止转动。注射时螺杆将液压和机械力传给熔料使它注入模具、产品得以成型。

以上这些塑料注射机由于只有一根螺杆，故只有熔融、注射的功能，而不能对不同成分的配方系统进行有效的混合。

发明内容

本实用新型的目的是在于提供了一种塑料混炼注射装置，实现了混炼与注射工艺的一体化，大幅节省电耗，避免了二次污染。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术措施：

一种塑料混炼注射装置，它包括成型模具、注射系统、加热及控温系统，具体由混炼塑化部分-异向旋转或同向旋转且可作轴向往复运动的双螺杆、机筒、传动系统(包括轴承、传动齿轮、电动机)、注射系统(包括活塞、注射油缸、液压油管、背压表)、加热及控温系统(包括加热装置)组成，在机筒外部加热状态下，螺杆能在熔融塑料树脂的同时完成树脂与各助剂-色料、填料、稳定剂、增塑剂、增强剂等添加剂之间的混合，不同树脂的混合，色料包括颜料、色粉(如钛白粉、钛青绿等)，填料包括碳酸钙等各种无机粉末，稳定剂包括耐紫外线(如羟基苯基二苯甲酮)及抗氧剂(如硫撑二丙酸二月桂酸酯)等，增塑剂包括邻苯二甲酸二辛酯等，增强剂包括玻璃纤维等。双螺杆的熔融带有高剪切的混炼元件，以强化各组分的混合均匀与分散程度。在混炼完成后，在本实用新型的装置上接续完成注射充模，其特征在于：机筒内部截面形状呈∞型，机筒与第一螺杆、第二螺杆外侧相配合，机筒与第一螺杆、第二螺杆间的配合间隙与本实用新型装置的规格大小有关，其范围在0.15-0.80mm之间，第一螺杆、第二螺杆呈平行形状或锥状，两根异向旋转第一螺杆、第二螺杆分别与第一轴承、第四推力轴承、第二推力轴承、第三推力轴承连接，第一轴承、第四推力轴承、第二推力轴承、第三推力轴承固定在活塞上，使得第一螺杆、第二螺杆都可以承受轴向压力；第一螺杆上的第二传动齿轮分别与第一传动齿轮、第二螺杆上的第五传动齿轮相接，电动机与第四传动齿轮相连，第四传动齿轮与第三传动齿轮相接，第三传动齿轮与轴相连，电动机的动力通过第四传动齿轮传递给第三传动齿轮，第三传动齿轮通过与之连接的轴将旋转扭矩传递给第一传动齿轮，第一螺杆与第二传动齿轮相连，第一螺杆和第二传动齿轮分别与第一传动齿轮、第二螺杆上的第五传动齿轮相接，这样就可以带动第一螺杆和第二螺杆旋转，其螺棱部分对机筒的物料施加推动和挤压作用。在加热装置的加热作用下，使物料熔融。

本装置采用双螺杆替代单螺杆，其主要是在一个∞字形筒体内，由两根互相啮合的螺杆所组成的装置，双螺杆的工作原理与单螺杆挤出机完全不同。物料在单螺杆挤出机中的输送主要是依靠物料与料筒之间产生的摩擦力，而双螺杆挤出机则为正向“输送”，有强制将物料推向前进的作用。另一方面，双螺杆挤出机在两根螺杆的啮合处还对物料产生剪切作用。例如，当螺杆旋转时，一根螺杆的螺棱象楔子一样地深入到另一螺杆的螺槽中，因此物料不能由该螺槽继续进入到邻近的螺槽中去，而只能被迫地从一根螺杆的螺槽流到另一根螺槽中去。由于物料必然要经过夹口，螺杆的继续的转动而反复强迫物流转向的结果，遂使物料受到相当良好的剪切混合作用(如图3所示)。

双螺杆也需要一定的压缩比，这是为了补偿物料在螺杆中所产生的密度变化及强化螺杆的剪切混合作用。实现压缩比的途径有：(A)变动螺棱的高度或导程；(B)螺杆的根径由小变大或外径由大变小。

双螺杆不仅有平行和锥形之分，而且有同转与反转之别。螺杆的结构可根据用途分为以下几种。(A)低压缩比螺杆：螺杆的混合、剪切作用较弱，主要用于加工聚氯乙烯。(B)通用螺杆：压缩比和剪切作用适中，具有较大的通用性能，可以用来加工一般性热塑性塑料。(C)高剪切、捏和螺杆：此类螺杆不仅具有较大的压缩比(1∶2以上)，而且在螺杆上设置特殊形状的混炼元件，以强化混合和剪切效果。同时通过混炼元件能将机械能有效地转化成热能，完成各种塑料的配料、共混及填充、增强改性等。

双螺杆混炼注塑机比单螺杆注塑机具有如下优点：1、由摩擦产生的热量较少；2、塑料所受的剪切比较均匀；3、螺杆的输送量大，塑料在料筒中的停止时间较短；4、料筒可以自动清洗。

本装置具有如下优点：

1、将通常采用的混炼工艺、注塑工艺独立进行变为混炼、注塑工艺一体化，从而将两次加热(冷却)变为一次加热(冷却)，使每加工注塑件的用电成本节省40％-45％；

2、可避免混炼工艺向注塑工艺所需要的包装、运输、搬运费用，节省仓储费用；

3、可避免混炼工艺与注塑工艺之间的抛洒浪费和中间污染。

附图说明

图1为一种混炼型注塑装置结构示意图，螺杆处于注塑完毕状态。

图2为图1的配合示意图，螺杆处于预塑状态。

图3为一种混炼元件工作示意图。

其中：1-成型模具，2-第一螺杆，3-机筒，4-混炼元件，5-料斗，6-第二螺杆，7-第一轴承，8-轴，9-第一传动齿轮，10-第二传动齿轮，11-第三传动齿轮，12-第四传动齿轮，13-第二轴承，14-电动机，15-第一螺栓，16-第一挡圈，17-第一推力轴承，18-第一蝶形弹簧垫圈，19-背压表，20-活塞，21-注射油缸，22-液压油管，23-第二蝶形弹簧垫圈，24-第二推力轴承，25-第二挡圈，26-第三推力轴承，27-第四推力轴承，28-第二螺栓，29-第一计量装置，30-凸肩，31-第二计量装置，32-第五传动齿轮，33-第一加热装置，34-第二加热装置，35-第三加热装置，36-喷嘴。

以上各零部件均能从市场上购置。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详细描述：

根据图1、图2和图3可知，塑料混炼注射装置包括混炼塑料部分、螺杆传动系统、加热及控温系统。成型模具1与喷嘴36相连。

A、混炼塑化部分-由第一螺杆2及第二螺杆6并列布置的可旋转的双螺杆2、6与机筒3组成，机筒3内部截面形状呈∞型，机筒3与第一螺杆2、第二螺杆6外侧相配合，机筒3与第一螺杆2、第二螺杆6间的配合间隙与本实用新型的装置规格大小有关，其范围在0.15-0.80mm之间。第一螺杆2和第二螺杆6呈平行形状或锥形状，两根异向旋转的第一螺杆2、第二螺杆6分别与推力轴承17、推力轴承27及推力轴承24、推力轴承26连接，推力轴承17、推力轴承27及推力轴承24、推力轴承26固定于活塞20上，这使得第一螺杆2、第二螺杆6都可以承受轴向压力。第一螺杆2上的第二传动齿轮10分别与第一传动齿轮9及第二螺杆6上的第五传动齿轮32相配合，电动机14的动力通过第四传动齿轮12传递给第三传动齿轮11，第三传动齿轮11通过与之连接的轴8将旋转扭矩传递给第一传动齿轮9，第一螺杆2的第二传动齿轮10分别与第一传动齿轮9及第二螺杆6上的第五传动齿轮32相配合，这样就可以带动第一螺杆2及第二螺杆6旋转，其螺棱部分对机筒3内的物料施加向前的推力和挤压作用，在第一加热装置33、第二加热装置34、第三加热装置35加热作用下，使物料熔融。第一螺杆2及第二螺杆6旋转时，在两根螺杆的啮合处对物料产生剪切作用，当螺杆旋转时，一根螺杆的螺棱象楔子一样地深入到另一螺杆的螺槽中，因此物料不能由该螺槽继续进入到邻近的螺槽中去，而只能被迫地从一根槽杆的螺槽流到另一根螺槽中去。第一螺杆2及第二螺杆6中部设有混炼元件4(其截面如图3所示)，物料必须要经过其夹口，螺杆的继续的转运而反复强迫物流转向的结果，遂使物料受到相当良好的剪切混合作用。第二传动齿轮10与第一传动齿轮9在螺杆停止旋转时可作轴向相对位移运动。

料斗5固定于机筒3上，第一轴承7及第二轴承13安装在轴8两端，与机体配合，第一挡圈16及第二挡圈25分别安装于第四推力轴承27及第三推力轴承26端部，第一螺栓15及第二螺栓28分别处于注射油缸21及机体的联接处，第一蝶形弹簧垫圈18及第二蝶形弹簧垫圈23分别安装于第一推力轴承17及第二推力轴承24端部。

B、注射系统，主要由活塞20、注射油缸21、第一计量装置29、第二计量装置31组成。连接关系是：第一推力轴承17、第四推力轴承27、第二推力轴承24、第三推力轴承26固定在活塞20上，注射油缸21分别与活塞20、液压油管22相接，在凸肩30的一端装有第一计量装置29、在另一端装有第二计量装置31。

第一螺杆2及第二螺杆6旋转时，受到物料的反作用力向后退，当塑化量达到设定的量时，第二螺杆6的凸肩30压合第一计量装置29(即限位行程开关)，就会切断螺杆的动力源电动机14，螺杆停转。接下来，压力油通过液压油管22进入注射油缸21，推动第一螺杆2及第二螺杆6实现注射，注射的止点就是第二计量装置31与第二螺杆6的凸肩30的接触点。背压表19与注射油缸21相连，其作用是调整塑化混炼时的轴向力。

至此，本装置完成了对塑料的熔融、混合、注射的一个完整周期。

C、加热及控温系统。机筒3外侧套有第一加热装置33、第二加热装置34、第三加热装置35，根据不同的塑料熔点，其加热温度范围为200-350℃之间，控温精度为±5℃。

塑化混炼注射的工作方式

A、(如图1所示)，塑料树脂及添加的助剂经料斗加入至机筒3，在旋转的双螺杆螺棱推动下，将物料向前输送；双螺杆在反向推力的作用下向后作轴向运动。

B、在机筒3外套有第一加热装置33、第二加热装置34、第三加热装置35，逐步提高温度，塑料树脂及添加的助剂经此开始熔融，熔体在截面为∞形的空间内、在两根螺杆间转移、撮揉，达到混合的目的。

C、当熔体经过螺杆中段的混炼元件4时，受其剪切作用而使得各组分更加分散、形成均相结构。达到改性的目的。

D、经熔化、充分混合后的熔体推到机筒3前端，形成熔料池，计量装置上的限位开关指令螺杆停止旋转，这时液压系统启动推动螺杆将熔料池中的熔体经喷嘴36高速注入模腔，并向模腔补料、保压。制件冷却后开模取出制件，整个加工周期完成。

节能效果

我国是世界上第二大塑料制品生产国，目前在塑料加工行业对需要改性原料的场合还普遍采用混炼造粒与注塑分为两步生产，仅中国改性塑料，2005年300多万吨，发展到2010年将达到500万吨。其中每年改性塑料用于注塑加工的产品重量占50％以上，到2010年将达250万吨。按本装置改为一步法加工塑料制品后，减少了混炼造粒工序，平均加工每吨注塑产品节电280度，则一年可节省用电7亿度。

Claims (3)

1、一种塑料混炼注射装置，它包括混炼注射系统包括活塞(10)、注射油缸(21)、液压油管(22)、加热及控温系统、成型模具(1)，其特征在于：机筒(3)内部截面呈∞型，机筒(3)与第一螺杆(2)、第二螺杆(6)外侧配合，第一螺杆(2)、第二螺杆(6)呈平行形状或锥状，第一螺杆(2)、第二螺杆(6)分别与第一轴承(17)、第四推力轴承(27)、第二推力轴承(24)、第三推力轴承(26)连接，第一轴承(17)、第四推力轴承(27)、第二推力轴承(24)、第三推力轴承(26)固定在活塞(20)上，第一螺杆(2)上的第二传动齿轮(10)分别与第一传动齿轮(9)、第二螺杆(6)上的第五传动齿轮(32)相接，电动机(14)与轴(8)相连，第一螺杆(2)与第二传动齿轮(10)相连，第一螺杆(2)和第二传动齿轮(10)分别与第一传动齿轮(9)、第二螺杆(6)、第五传动齿轮(32)相接。

2、根据权利要求1所述的一种塑料混炼注射装置，其特征在于：注射油缸(21)分别与活塞(20)、液压油管(22)相接，在凸肩(30)的一端装有第一计量装置(29)、另一端装有第二计量装置(31)。

3、根据权利要求1所述的一种塑料混炼注射装置，其特征在于：机筒(3)外侧套有第一加热装置(33)、第二加热装置(34)、第三加热装置(35)。

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