CN208993021U - 一种高黏度材料的熔融挤出-流/压延成型装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种高黏度材料的熔融挤出‑流/压延成型装置，包括依次连接的料筒、套筒和模头，料筒内设有柱塞杆，柱塞杆与料筒的内壁之间形成挤压流道，套筒内设有拉伸组件，拉伸组件中拉伸流道的径向截面面积呈周期性的放大缩小变化或曲折变化，模头中均化流道的径向截面逐渐趋向扁平化。先利用柱塞杆往复运动产生的挤压作用力将物料送至拉伸组件内；利用拉伸组件中拉伸流道径向截面面积的周期性变化，使拉伸组件对通过的物料产生拉伸作用力，进行高效熔融塑化运输和分散混合；随后利用模头中均化流道的逐渐扁平化，完成物料的均化分散和挤出。本实用新型利用挤压作用和拉伸作用的结合，可有效提高高黏度、流动性差的聚合物的加工效率。

Description

一种高黏度材料的熔融挤出-流/压延成型装置

技术领域

本实用新型涉及高分子材料加工技术领域，特别涉及一种高黏度材料的熔融挤出-流/压延成型装置。

背景技术

高分子材料加工成型是一种高分子材料在外力场作用下发生形变，获得所需要的产品的过程，其加工方法与设备在很大程度上决定了产品的性能。压延与流延技术是生产聚合物薄膜与片材的主要方法。传统的生产方法主要是通过螺杆挤出机或其他设备将高分子材料加热塑化并进行共混，随后通过衣架式、T型或燕尾式流延模头进行流延，或使其通过若干平行转动的辊筒之间的间隙，对材料进行挤压和延展，由此制成表面光洁度较好的薄膜或片材。

在聚合物加工过程中，物料流动形态主要包括剪切流动与拉伸流动。在传统的螺杆加工过程中，物料的速度梯度方向与流动方向垂直，混合塑化过程受到剪切形变支配，因此存在热机械历程长、能耗高、设备体积及重量大、混合混炼效果差、物料体系适应性差等缺点。与之相比，基于拉伸流场的高分子材料加工方法具有物料特性依赖小、塑化输送效率高、节能降耗等优点。

高黏度材料制成的制品具有优越的使用性能，如被称为“塑料王”的聚四氟乙烯、超高分子量聚乙烯、高填充聚合物复合体系等，其具有无色、无毒、耐高低温范围宽、化学惰性和摩擦因数小等多种优异性能。但同时由于其高黏度，此类材料的线膨胀系数较大，尺寸稳定性差，热导率低，耐蠕变性差，耐磨损性差、成型和二次加工困难，因此限制了其实用化和功能化。若能将拉伸流场应用到材料的塑化混合加工过程，则可以有效提高此类高黏度、流动性差的聚合物的加工效率。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种高黏度材料的熔融挤出-流/压延成型装置，该装置利用挤压作用和拉伸作用的结合，可有效提高高黏度、流动性差的聚合物的加工效率。

本实用新型的技术方案为：一种高黏度材料的熔融挤出-流/压延成型装置，包括依次连接的料筒、套筒和模头，料筒内设有柱塞杆，柱塞杆与料筒的内壁之间形成挤压流道(该流道即为挤压作用区域)，套筒内设有拉伸组件，拉伸组件中拉伸流道的径向截面面积呈周期性的放大缩小变化或曲折变化，模头中均化流道的径向截面逐渐趋向扁平化。

所述料筒上设有进料斗，进料斗的出口端与挤压作用区域连通。

所述拉伸组件包括依次连接的若干个拉伸模块，各拉伸模块的内腔均为光滑面，且各拉伸模块的内腔光滑连接形成径向截面呈周期性变化的拉伸流道，该流道即为拉伸作用区域。

所述拉伸模块的内腔在轴线方向上呈圆锥形，拉伸流道的径向截面形状呈圆形，相邻两个拉伸模块之间呈镜像对称设置。

所述拉伸组件中，各拉伸模块的内腔在轴线上形成连续的波浪形，拉伸流道的径向截面形状呈月牙形，相邻两个拉伸模块之间绕拉伸模块的轴线呈中心对称设置。

上述两种截面形状不同的拉伸模块中，其内腔的径向截面面积均呈“由大到小-由小到大”的周期性交替变化。

所述模头中的均化流道包括多个腔室、连接通道和末端流道，沿物料的输送方向，腔室和连接通道交替连接，位于最末端的腔室与末端流道连接；沿物料输送方向，各腔室的截面直径逐渐减小，各腔室的截面宽度逐渐增大。其中，连接通道和末端流道的截面高度(即流道间隙)相等，且间隙大小可调，模头为直角式或直通式的结构，其外形呈衣架状，一般采用上模头和下模头组合形成，通过调节上模头和下模头之间的间隙，即可调节连接通道和末端流道的截面高度。

所述柱塞杆的轴线与拉伸组件的轴向水平相接或垂直相接；模头的轴线与拉伸组件的轴向水平相接或垂直相接。

所述料筒与套筒之间设有第一连接座，且料筒与套筒、拉伸模块之间均通过第一连接座连接；套筒与模头之间设有第二连接座，且套筒、拉伸模块与模头之间均通过第二连接座连接。此外，料桶外周、套筒外周和模头外周均可设置加热组件，通过挤出机控制系统的设置，各加热组件的温度控制可独立调节。

通过上述装置可实现一种高黏度材料的熔融挤出-流/压延成型方法，先利用柱塞杆往复运动产生的挤压作用力将物料送至拉伸组件内；然后利用拉伸组件中拉伸流道径向截面面积的周期性变化，使拉伸组件对通过的物料产生拉伸作用力，从而对物料进行高效熔融塑化运输和分散混合；随后物料进入模头，利用模头中均化流道的逐渐扁平化，完成物料的均化分散和挤出。

所述柱塞杆处形成挤压作用区域，拉伸组件处形成拉伸作用区域，模头处形成均化区域，挤压作用区域、拉伸作用区域和均化区域依次连通。

上述高黏度材料的熔融挤出-流/压延成型方法及装置使用时，其原理是：物料依次经过挤压作用区域、拉伸作用区域和均化区域，在挤压作用区域，柱塞通过往复运动不断将料斗中的物料往前输运产生挤压力；在拉伸作用区域，物料通过截面积“由小到大-由大到小”周期性变化的拉伸流道，产生拉伸力，可有效提高材料的传质传热效果，提高熔融塑化运输和分散混合；在均化区域，流道从圆形逐渐过渡到方形，截面积“由大到小”，促使物料均化分散和挤出。

本实用新型相对于现有技术，具有以下有益效果：

本高黏度材料的熔融挤出-流/压延成型装置主要基于“挤压-拉伸”作用，利用挤压作用和拉伸作用的结合，可有效提高高黏度、流动性差的聚合物的加工效率。

本高黏度材料的熔融挤出-流/压延成型装置结构简单、操作方便，可在拉伸作用下对聚合物材料进行高效塑化共混，可实现拉伸流场下通过高粘度材料制备高质量薄膜与片材制品。

本高黏度材料的熔融挤出-流/压延成型装置结构简单、适应性广，可广泛应用于各种高分子材料，特别是高粘度材料的加工。

本高黏度材料的熔融挤出-流/压延成型装置还具有柱塞杆速率范围广、拉伸模块可换、各部件温度可调、挤出厚度可调等优点。

附图说明

图1为本高黏度材料的熔融挤出-流/压延成型装置实施例1的结构示意图。

图2为图1中单个拉伸模块的径向截面示意图。

图3为图1中模头的轴向截面示意图。

图4为模头中下模头的结构示意图。

图5为本高黏度材料的熔融挤出-流/压延成型装置实施例2的结构示意图。

图6为图2中单个拉伸模块的径向截面示意图。

上述各图中，各标号所表示部件如下：1为柱塞杆，2为料筒，3为料斗，4为第一连接座，5为拉伸模块，6为加热组件，7为套筒，8为第二连接座，9为模头，9-1为腔室，9-2为连接通道，9-3为末端流道，I为拉伸作用区域。

具体实施方式

下面结合实施例，对本实用新型作进一步的详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例1

本实施例一种高黏度材料的熔融挤出-流/压延成型装置，如图1所示，其主要部件包括柱塞杆1、料筒2、料斗3、第一连接座4、拉伸模块5、加热组件6、套筒7、第二连接座8和模头9。

柱塞杆位于料筒内部，若干个拉伸模块组合后置于套筒内，并通过第一连接座与料筒连接。第二连接座位于拉伸作用区域I之后，用于连接拉伸作用区域与模头。料筒、套筒和模头外周分别设有加热组件。料斗内物料在重力作用下进入料筒后，柱塞杆在料筒内进行往返运动时，将物料向前推送，使物料进入拉伸作用区域；在拉伸作用区域内，物料在拉伸模块的拉伸作用下，结合加热组件的作用，物料变为粘流态，同时，物料在拉伸作用区域中充分熔融混合，随后通过模头均化并挤出。

在本实施例中，拉伸作用区域由10个拉伸模块组合而成。拉伸模块的内腔在轴线方向上呈圆锥形(如图1所示)，拉伸流道的径向截面形状呈圆形(如图2所示)，相邻两个拉伸模块之间呈镜像对称设置。拉伸模块的径向截面面积呈“先变小再变大”的周期性变化(即上述周期性的放大缩小变化)，产生拉伸作用力，使得物料在拉伸流场下高效混合，其中拉伸模块置于套筒内，在末端通过第二连接座固定。

在本实施例中，模头的外形为衣架式，模头为直通式结构(即模头与拉伸模块之间水平连接)，沿物料前进方向，模头中均化流道的轴向截面分为腔室9-1、连接通道9-2和末端流道9-2，如图3所示，腔室与连接通道交替连接，位于最末端的腔室与末端流道连接，各腔室的截面面积随物料前进方向逐渐减小，连接通道和末端流道的间隙可调节。物料在模头内经过连接通道时，受到一定阻力，产生一定的压力，因此向两侧流动，均化流道的径向宽度逐渐增大(如图4所示)，经过若干次均化流道面积由大变小再变大的变化过程，物料在其拉伸作用下进一步混合，并在模头的末端流道均匀流出。

实施例2

本实施例一种高黏度材料的熔融挤出-流/压延成型装置，与实施例1相比较，其不同之处在于：料筒设置方式、拉伸模块的截面形状、模头连接方式。

如图5或图6所示，本实施例中，料筒采用立式，柱塞杆进行上下往返运动进料，拉伸作用区域内的拉伸模块使拉伸流道呈现曲折变化，其中，各拉伸模块的内腔在轴线上形成连续的波浪形(如图5所示)，拉伸流道的径向截面形状呈月牙形(如图6所示)，相邻两个拉伸模块之间绕拉伸模块的轴线呈中心对称设置。产生拉伸作用力。其装置末端模头的安装方式为直角式(即模头与套筒相垂直连接)。

此外，根据聚合物材料熔融挤出-流/压延成型的实际需要，拉伸模块的径向截面也可采用其它形状。

如上所述，便可较好地实现本实用新型，上述实施例仅为本实用新型的较佳实施例，并非用来限定本实用新型的实施范围；即凡依本实用新型内容所作的均等变化与修饰，都为本实用新型权利要求所要求保护的范围所涵盖。

Claims (8)

1.一种高黏度材料的熔融挤出-流/压延成型装置，其特征在于，包括依次连接的料筒、套筒和模头，料筒内设有柱塞杆，柱塞杆与料筒的内壁之间形成挤压流道，套筒内设有拉伸组件，拉伸组件中拉伸流道的径向截面面积呈周期性的放大缩小变化或曲折变化，模头中均化流道的径向截面逐渐趋向扁平化。

2.根据权利要求1所述一种高黏度材料的熔融挤出-流/压延成型装置，其特征在于，所述料筒上设有进料斗，进料斗的出口端与挤压作用区域连通。

3.根据权利要求1所述一种高黏度材料的熔融挤出-流/压延成型装置，其特征在于，所述拉伸组件包括依次连接的若干个拉伸模块，各拉伸模块的内腔均为光滑面，且各拉伸模块的内腔光滑连接形成径向截面呈周期性变化的拉伸流道。

4.根据权利要求3所述一种高黏度材料的熔融挤出-流/压延成型装置，其特征在于，所述拉伸模块的内腔在轴线方向上呈圆锥形，拉伸流道的径向截面形状呈圆形，相邻两个拉伸模块之间呈镜像对称设置。

5.根据权利要求3所述一种高黏度材料的熔融挤出-流/压延成型装置，其特征在于，所述拉伸组件中，各拉伸模块的内腔在轴线上形成连续的波浪形，拉伸流道的径向截面形状呈月牙形，相邻两个拉伸模块之间绕拉伸模块的轴线呈中心对称设置。

6.根据权利要求1所述一种高黏度材料的熔融挤出-流/压延成型装置，其特征在于，所述模头中的均化流道包括多个腔室、连接通道和末端流道，沿物料的输送方向，腔室和连接通道交替连接，位于最末端的腔室与末端流道连接；沿物料输送方向，各腔室的截面直径逐渐减小，各腔室的截面宽度逐渐增大。

7.根据权利要求1所述一种高黏度材料的熔融挤出-流/压延成型装置，其特征在于，所述柱塞杆的轴线与拉伸组件的轴向水平相接或垂直相接；模头的轴线与拉伸组件的轴向水平相接或垂直相接。

8.根据权利要求1所述一种高黏度材料的熔融挤出-流/压延成型装置，其特征在于，所述料筒与套筒之间设有第一连接座，且料筒与套筒、拉伸模块之间均通过第一连接座连接；套筒与模头之间设有第二连接座，且套筒、拉伸模块与模头之间均通过第二连接座连接。