CN201338392Y

CN201338392Y - 片材连续成型装置

Info

Publication number: CN201338392Y
Application number: CNU2009200496069U
Authority: CN
Inventors: 冯彦洪; 瞿金平
Original assignee: South China University of Technology SCUT; Guangzhou Huaxinke Industrial Co Ltd
Current assignee: South China University of Technology SCUT; Guangzhou Huaxinke Industrial Co Ltd
Priority date: 2009-01-04
Filing date: 2009-01-04
Publication date: 2009-11-04
Anticipated expiration: 2019-01-04

Abstract

本实用新型公开了一种片材连续成型装置，包括挤出机口模以及相对设置的工作辊，挤出机口模上设有出料口，相对设置的工作辊之间为辊压间隙，在挤出机口模与工作辊之间设有气体冷却套，该气体冷却套与挤出机口模相对独立，气体冷却套上设有进气口、出气道及过料道，进气口与出气道相通且出气道朝向过料道。本实用新型在加工过程中，可以用气体进行冷却，并对冷却的温度进行控制，所加工材料的力学性能好，且本实用新型拆卸及调试方便。

Description

片材连续成型装置

技术领域

本实用新型涉及一种片材连续成型装置。

背景技术

聚合物成型加工过程中的热机械历程影响最终聚合物制品中的凝聚态结构，对制品的性能影响很大。对于无定形聚合物，成型加工过程影响无定形材料分子取向，对于半结晶型聚合物还会影响晶型、结晶形态、结晶度、取向度。因此，成型加工过程可以在很大程度上调节制品的性能，在聚合物成型加工过程中对温度以及应力的适当控制可以在不改变配方的条件下改变制品的性能，甚至生产自增强/增韧材料，避免通过共混、填充等方法改性所存在的分散性、相容性以及成本问题，因而成为当今的研究热点之一。目前的片材生产主要用的是三辊压光机来冷却定型。片材过第一对辊时温度远远高于其熔点，而且片材厚度与口模厚度相比变化不大，三辊压光机温度一般设置较低，片材冷却速度快。由于处于黏流状态的大分子松弛时间短，大分子在机加工过程中产生的取向大部分得到松弛，而口模与辊距的差别不大，也使得作用在熔体上的应力应变较小，不足以诱导特殊的结晶形态，因而用该法生产的片材力学性能不高。为了获得较高的力学性能，目前常用的技术有拉伸定向技术。拉伸定向成型要求挤出坯料首先要骤冷以得到无定形态，这样做是为了便于拉伸，避免因为局部结晶点造成拉伸材料的破裂；然后再加热到高弹态进行拉伸取向。拉伸定向成型需要多次冷却、再加热过程，能量消耗大，且在无约束的拉伸应力作用下制品容易出现缺陷，要获得高的拉伸比难度较大。与拉伸定向成型相比，固态辊压成型在压应力下进行，避免了拉伸过程造成片材内部的空穴缺陷，且对坯料的结晶度限定少，因而成为近来聚合物自增强成型的重要手段之一。其生产过程为先用常规挤出方法生产片材坯料，冷却、放置，然后预热至所需温度(低于片材熔点)，再在保温的条件下经辊压牵伸制成高强度片材。虽然固态辊压可以大幅度提高片材的力学性能，但由于固态辊压时片材温度低于熔点，挤出速度低，因而无法与高速的挤出作业相适应，且片材经过加热、冷却、再加热、冷却过程，能耗大，对设备的要求也高，因而规模生产受限，尚处于小批量、实验室阶段。

ZL200620033120.2公开了一种气辅润滑超高黏度聚合物挤板成型装置，该装置在挤出机口模内设有气辅口模，加工过程中，在片材与气辅口模之间形成空气垫层，使原来的非滑移粘着口模挤出方式转化为气垫完全滑移非粘着口模挤出方式，从而可取得明显的口模减粘降阻的效果，片材在通过气辅口模过程中，慢慢变成柱塞流，熔体内部剪切取向得到松弛，使出模处的挤出胀大大大减小；这里主要是利用了气体来减粘降阻与定型的作用，对于高粘性材料能大大提高其成型性能，但是由于这种气辅口模与挤出机口模为一体式结构，该结构存在如下缺陷：

1、气体压力必须能够克服片材对挤出机口模的粘着力才能形成稳定的气垫，因此，由挤出工艺决定的片材压力与压缩空气的压力存在匹配的关系，当螺杆转速较高，致使气辅口模入口处的粘着力大于气体压力时，容易造成气膜形成困难；

2、气体的温度也很重要，较低的气体温度会使熔体黏度迅速增加，也易造成片材拥堵，因而气辅气体温度不宜过低，且一体式结构也使气体温度调节不便；

3、一旦发生拥堵现象，拆卸清洗工作繁琐。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种片材连续成型装置，本实用新型在加工过程中，可以用气体进行冷却，并对冷却的温度进行控制，所加工材料的力学性能好，且本实用新型拆卸及调试方便，不存在气辅口模所述拥堵后拆卸清洗的麻烦，使用方便。

本实用新型是通过以下技术方案来实现的：

一种片材连续成型装置，包括挤出机口模以及相对设置的工作辊，挤出机口模上设有出料口，相对设置的工作辊之间为辊压间隙，在挤出机口模与工作辊之间设有气体冷却套，该气体冷却套与挤出机口模相对独立，气体冷却套上设有进气口、出气道及过料道，进气口与出气道相通且出气道朝向过料道。

挤出成型时，熔体经片材口模挤出后依次牵引至各工作辊，待挤出牵引稳定后，再在挤出机口模与工作辊之间的片材上套上气体冷却套，由于气体冷却套中通入了压缩空气，可在挤出片材表面形成稳定的气流，使挤出片材悬浮，且可直接使片材表面逐步冷却至适宜的温度，而片材内部物料处于无定型态，就可以在后序的辊压成型过程中采用较高的压缩比，片材通过辊压产生大变形、大应力，诱导产生适宜的晶型和结晶形态，从而控制材料的力学性能。另外，由于厚片材外冷内热，在挤压取向过程中流动变形性能较传统固态挤出好，压缩辊的受力较小，而片材在与压缩定型辊的接触过程中，温度达到平衡，在低于片材熔点的温度条件下，将分子链取向结构冻结，可制成高性能片材。

所述气体冷却套包括冷却套壳体，在冷却套壳体上设有所述进气口，在冷却套壳体内并行设有上气道板、下气道板，上气道板与下气道板之间为所述过料道，在上气道板与下气道板上均设有所述出气道。

在所述冷却套壳体上并行设有两个滑槽，所述上气道板、下气道板分别装入两个滑槽内并安装固定。

所述上气道板、下气道板上的所述出气道均为多个。

所述出气道在所述上气道板、下气道板上可均匀设置、也可以按照冷却的要求非均匀设置，如靠近挤出机口模的部分密一些。

在所述上气道板、下气道板上均设有相互平行的多个开槽，所述出气道为该开槽。

所述工作辊至少包括相对设置的两个成型辊，该两个成型辊中，至少一个成型辊上设置有定型槽。

在所述冷却套壳体上设有加热元件。

所述冷却套包括相对独立的冷却套上件、冷却套下件；且所述冷却套上件、冷却套下件的连接边通过铰接活页连接。

本实用新型具有如下优点：

1、不存在挤出压力与气体压力的匹配问题，适用于不同的挤出产量；

2、气体温度可以根据片材的需求调节，挤出过程产生的分子取向可以通过气体的冷却作用，有效冻结下来，并在后序的辊压成型过程中采用较高的压缩比，片材通过辊压产生大变形、大应力，诱导产生适宜的晶型和结晶形态，从而控制材料的力学性能，使其力学性能更好；

3、结构简单，加工方便。

附图说明

图1是本实用新型的结构图；

图2是图1中，加工片材时的结构图；

图3是气体冷却套的结构图；

图4是图3的侧视图；

图5是冷却套壳体的结构图；

图6是相对设置的两个成型辊的结构图；

附图标记说明：

1、挤出机口模，2、出料口，3、辊压间隙，4、气体冷却套，5、进气口，6、出气道，7、过料道，8、冷却套壳体，9、上气道板，10、下气道板，11、滑槽，12、导轨，13、成型辊，14、牵引辊，15、加热元件，16、片材，17、铰接活页，18定型槽。

具体实施方式

如图1至图5所示，一种片材连续成型装置，包括挤出机口模1以及相对设置的工作辊，挤出机口模1上设有出料口2，相对设置的工作辊之间为辊压间隙3，在挤出机口模1与工作辊之间设有气体冷却套4，该气体冷却套4与挤出机口模1相对独立，气体冷却套4上设有进气口5、出气道6及过料道7，进气口5与出气道6相通且出气道6朝向过料道7。

其中，工作辊包括依次设置的导辊12、成型辊13、牵引辊14，成型辊13为至少两个且相对设置，该两个成型辊13中，其中一个成型辊13上设置有定型槽18；所述冷却套包括相对独立的冷却套上件、冷却套下件；且所述冷却套上件、冷却套下件的连接边通过铰接活页17连接，具体而言，冷却套包括冷却套壳体8(为分体式结构)，在冷却套壳体8上设有所述进气口5，在冷却套壳体8内并行设有上气道板9、下气道板10，上气道板9与下气道板10之间为所述过料道7，在上气道板6与下气道板10上均设有所述出气道6，在冷却套壳体8上设有加热元件15；在冷却套壳体8上并行设有两个滑槽11，上气道板9、下气道板10分别装入两个滑槽11内并安装固定；在上气道板9、下气道板10上均设有相互平行、间距均匀的相互平行的多个开槽，所述出气道6为该开槽。

挤出成型时，熔体经片材口模1挤出后依次牵引至导辊12、成型辊13、牵引辊14，挤出牵引稳定后，将分体式结构的气体冷却套下件移至片材口模出口下方约1至2mm处固定，此时由于气体冷却套已加热至设定温度，合上气体冷却套4上、下件，在气体冷却套4中通入压缩空气，气体经出气道6吹出，在挤出片材16表面形成稳定的气流，使熔体片材16悬浮，由于压缩空气设定温度较低，在流动空气的作用下，刚出口模的熔体温度逐渐降低，直至片材16外表面温度低于熔体的熔点。厚片材16经导辊12的轻微压缩(压缩比约1.2∶1)牵引，进入具有较大压缩比(压缩比约4∶1)的成型辊14，片材16在成型辊13的作用下沿挤出纵向、横向变形，使高聚物沿纵、横向均得到取向。另外成型辊13上开有定型槽18，可限定片材16的宽度尺寸。挤出片材16强度随温度降低而增加，调节工作辊的牵引速度，则可使气体冷却套4中片材16厚度接近口模厚度。

该实施例中，气体冷却套4结构简单，如图3，起到冷却的作用，而不用于定型，由于气体冷却套4与片材16不直接接触，对片材16尺寸适应性强，挤出机口模1的宽度小于片材16的宽度，因此即使挤出宽幅片材，挤出机口模1的设计难度也减小，对挤出机口模1流动平衡的要求降低。另外可调控气体冷却套4的温度、入气量改变冷却效果，片材16的力学性还可以通过调节牵引速度、辊距来调节。

本实施例不需要骤冷，可直接使片材16表面冷却至适宜的温度，即使内部较热的熔体也可快速降低至设定温度(小于这种晶型的结晶时间)，在压力、牵引力作用下晶片取向，诱导结晶。

实施例中成型辊温度设定因加工材料而异，设定为低于片材熔点的一定范围内，由于厚片材外冷内热，在挤压取向过程中流动变形性能较传统固态挤出好，成型辊的受力较小，而片材16在与成型辊13的接触过程中，温度达到平衡，在低于片材熔点的温度条件下，将分子链取向结构冻结，可制成高性能片材。

另外该实用新型的冷却套还可以应用在传统的挤出机上生产异型材。

总体而言，本实施例具有如下优点：

2、气体温度可以根据片材的需求调节，挤出过程产生的分子取向可以通过气体的冷却作用，有效冻结下来，在后序的辊压成型过程中采用较高的压缩比，片材通过辊压产生大变形、大应力，诱导产生适宜的晶型和结晶形态，从而控制材料的力学性能，使其力学性能更好；

3、结构简单，加工方便。

Claims

1、一种片材连续成型装置，包括挤出机口模以及相对设置的工作辊，挤出机口模上设有出料口，相对设置的工作辊之间为辊压间隙，其特征在于，在挤出机口模与工作辊之间设有气体冷却套，该气体冷却套与挤出机口模相对独立，气体冷却套上设有进气口、出气道及过料道，进气口与出气道相通且出气道朝向过料道。

2、如权利要求1所述片材连续成型装置，其特征在于，所述气体冷却套包括冷却套壳体，在冷却套壳体上设有所述进气口，在冷却套壳体内并行设有上气道板、下气道板，上气道板与下气道板之间为所述过料道，在上气道板与下气道板上均设有所述出气道。

3、如权利要求2所述片材连续成型装置，其特征在于，在所述冷却套壳体上并行设有两个滑槽，所述上气道板、下气道板分别装入两个滑槽内并安装固定。

4、如权利要求2所述片材连续成型装置，其特征在于，所述上气道板、下气道板上的所述出气道均为多个。

5、如权利要求4所述片材连续成型装置，其特征在于，在所述上气道板、下气道板上均设有相互平行的多个开槽，所述出气道为该开槽。

6、如权利要求1至5中任一项所述片材连续成型装置，其特征在于，所述工作辊至少包括相对设置的两个成型辊，该两个成型辊中，至少一个成型辊上设置有定型槽。

7、如权利要求1至5中任一项所述片材连续成型装置，其特征在于，在所述冷却套壳体上设有加热元件。

8、如权利要求1至5中任一项所述片材连续成型装置，其特征在于，所述冷却套包括相对独立的冷却套上件、冷却套下件。

9、如权利要求8所述片材连续成型装置，其特征在于，所述冷却套上件、冷却套下件的连接边通过铰接活页连接。