CN212826747U - 生产聚乳酸淀粉颗粒的螺杆组件 - Google Patents

Abstract

本申请属于机械技术领域，涉及一种生产聚乳酸淀粉颗粒的螺杆组件，包括两个相互啮合的螺杆，每个螺杆包括芯轴，所述芯轴上沿物料输送方向依次套装有进料段螺纹组合、熔融段螺纹组合、排气段螺纹组合、混炼段螺纹组合、真空段螺纹组合和均化段螺纹组合；所述混炼段螺纹组合包括若干组混炼组件，若干组混炼组件中至少一组为S形元件，所述若干混炼组件之间均通过混炼段螺纹元件连接。使物料在混炼过程中混合更加充分，提高效率以及塑化效果。

Description

生产聚乳酸淀粉颗粒的螺杆组件

技术领域

本实用新型属于机械技术领域，涉及一种螺杆组件，尤其是涉及一种生产聚乳酸淀粉颗粒的螺杆组件。

背景技术

随着环境问题越来越被重视，生物降解塑料的工业化发展备受关注。聚乳酸淀粉颗粒是一种以淀粉和聚乳酸树脂为原料共混通过双螺杆挤出机进行塑化制成的生物降解塑料，应用在薄膜等产品中，具有良好的生物可降解性，使用后能被自然界中微生物在特定条件下完全降解。由于淀粉中存在很强的氢键，使分子间具有很强的作用力，淀粉在水中的溶解性很差，干燥的淀粉的玻璃化温度及熔点都高于其热分解温度，使得淀粉直接加热不具备热塑加工性能。因此，在淀粉的含量高于40％的配方中，需要在共混挤出过程中进一步提高聚乳酸淀粉材料的塑化效果。

双螺杆挤出机已被广泛地应用于高分子材料中的聚合物共混改性等方面，传统的螺杆组件对于高淀粉比的聚乳酸淀粉颗粒的生产，塑化效果不佳，从而生产所得的聚乳酸淀粉产品的性能。

发明内容

本申请的目的是针对上述问题，提供一种聚乳酸淀粉颗粒的螺杆组件。

为达到上述目的，本实用新型采用了下列技术方案：

本申请创造性地提供了一种生产聚乳酸淀粉颗粒的螺杆组件，包括两个相互啮合的螺杆，每个螺杆包括芯轴，所述芯轴上沿物料输送方向依次套装有进料段螺纹组合、熔融段螺纹组合、排气段螺纹组合、混炼段螺纹组合、真空段螺纹组合和均化段螺纹组合；

所述混炼段螺纹组合包括若干组混炼组件，若干组混炼组件中至少一组为S形元件，所述若干组混炼组件之间均通过混炼段螺纹元件连接。

在上述的生产聚乳酸淀粉颗粒的螺杆组件中，所述混炼段螺纹组合的所述混炼组件沿物料输送方向依次包括第一混炼组件、第二混炼组件、第三混炼组件和第四混炼组件，所述第三混炼组件为所述S形元件；所述第一混炼组件、第二混炼组件均由至少一个正向捏合块构成。

在上述的生产聚乳酸淀粉颗粒的螺杆组件中，所述第四混炼组件由至少一个正向捏合块和一个反向捏合块构成，所述第四混炼组件中，正向捏合块和反向捏合块沿物料输送方向依次排列。

在上述的生产聚乳酸淀粉颗粒的螺杆组件中，所述S形元件由一个正向大导程元件和一个反向大导程元件构成，所述正向大导程元件和反向大导程元件沿物料输送方向依次排列。

在上述的生产聚乳酸淀粉颗粒的螺杆组件中，所述熔融段螺纹组合包括若干熔融捏合组件，所述若干熔融捏合组件之间均通过熔融段螺纹元件连接。

在上述的生产聚乳酸淀粉颗粒的螺杆组件中，所述熔融段螺纹组合的熔融捏合组件沿物料输送方向依次包括第一熔融捏合组件、第二熔融捏合组件和第三熔融捏合组件；且所述第一熔融捏合组件、第二熔融捏合组件和第三熔融捏合组件均由至少一个正向捏合块构成。

在上述的生产聚乳酸淀粉颗粒的螺杆组件中，所述熔融段螺纹组合上与所述排气段螺纹组合的连接端具有至少一个反向螺纹元件。

在上述的生产聚乳酸淀粉颗粒的螺杆组件中，所述进料段螺纹组合由至少一个正向螺纹元件构成，且所述进料段螺纹组合中，正向螺纹元件的导程从加料口对应位置沿物料输送方向逐渐减小。

在上述的生产聚乳酸淀粉颗粒的螺杆组件中，所述排气段螺纹组合、真空段螺纹组合和均化段螺纹组合均由至少一个正向螺纹元件构成。

在上述的生产聚乳酸淀粉颗粒的螺杆组件中，所述真空段螺纹组合和均化段螺纹组合中的正向螺纹元件导程沿物料输送方向逐渐减小。

与现有的技术相比，本申请的优点在于：

1、螺杆以进料段、熔融段、排气段、混炼段、真空段和均化段的顺序排列，物料在熔融后经过自然排气再进行混炼，以排出物料中夹带的空气、水分以及可挥发组分，从而提高杂质的排出效率，并且使物料在混炼过程中混合更加充分，提高效率以及塑化效果；

混炼段采用混炼组件和混炼段螺纹元件交替布置，使熔融物料受到高剪切而分散的同时又在组间保持一定的停留时间，使增塑剂在高温剪切力作用下充分渗透到淀粉分子中，提升塑化效果，并且有效控制温度，避免共混物发生糊化；

混炼段中具有至少一S形元件，通过S形元件对其区域内的流体进行拉伸流动，有利于共混物分散混合，从而进一步提升对聚乳酸淀粉共混物的塑化效果。

2、S形元件由正反向大导程元件构成，螺纹旋转过程中产生 V字形压力分布，从而产生大压力差，引起螺杆周向物料流动，增加螺槽间的物料交换。

3、S形元件与混炼捏合组件配合，使物料交替在混炼捏合组件位置受到高剪切力，并且在S形元件位置拉伸，得到均匀分散，从而使淀粉分子进一步与塑化剂混合。

4、在混炼段下游方向设有正向捏合块与反向捏合块配合的结构，产生极高的剪切力，从而使淀粉的分子结构得到充分破坏，从而使其具备一定的热塑性。

附图说明

图1是本申请提供的螺杆剖面结构示意图。

图2是本申请提供的S形元件结构示意图。

图3是本申请提供的混炼段螺纹组合的结构示意图。

图4是本申请提供的熔融段螺纹组合的结构示意图。

图中，螺杆1、进料段螺纹组合11、熔融段螺纹组合12、熔融捏合组件120、第一熔融捏合组件121、第二熔融捏合组件122 和第三熔融捏合组件123、排气段螺纹组合13、混炼段螺纹组合 14、混炼组件140、第一混炼组件141、第二混炼组件142、第三混炼组件143、正向大导程元件1430、反向大导程元件1431、第四混炼组件144、真空段螺纹组合15、均化段螺纹组合16、芯轴 2、机筒3、加料口30、自然排气口31、真空排气口32。

具体实施方式

通过以下具体实施例进一步阐述；

如图1所示，生产聚乳酸淀粉颗粒的螺杆组件，包括设于机筒3中的两个相互啮合的螺杆1，每个螺杆1包括芯轴2，其特征在于：芯轴2上沿物料输送方向依次套装有进料段螺纹组合11、熔融段螺纹组合12、排气段螺纹组合13、混炼段螺纹组合14、真空段螺纹组合15和均化段螺纹组合16。

如图1所示，机筒3对应于进料段螺纹组合11、排气段螺纹组合13、真空段螺纹组合15的位置分别设有加料口30、自然排气口31和真空排气口32。

如图1所示，进料段螺纹组合11由至少一个正向螺纹元件构成，且进料段螺纹组合11中，正向螺纹元件的导程从加料口30 对应位置沿物料输送方向逐渐减小。

如图1所示，熔融段螺纹组合12包括若干熔融捏合组件120，若干熔融捏合组件120之间均通过熔融段螺纹元件连接。

结合图1和图4所示，熔融段螺纹组合12的熔融捏合组件 120沿物料输送方向依次包括第一熔融捏合组件121、第二熔融捏合组件122和第三熔融捏合组件123；且第一熔融捏合组件121、第二熔融捏合组件122和第三熔融捏合组件123均由至少一个正向捏合块构成。

如图1所示，熔融段螺纹组合12上与排气段螺纹组合13的连接端具有至少一个反向螺纹元件。在排气段前形成高压，与排气段的正向螺纹元件配合使物料正向输送至排气段时产生压降，从而利于气体排出。

如图1所示，排气段螺纹组合13由至少一个正向螺纹元件构成。

结合图1和图3所示，混炼段螺纹组合14的混炼组件140 沿物料输送方向依次包括第一混炼组件141、第二混炼组件142、第三混炼组件143和第四混炼组件144；第一混炼组件141、第二混炼组件142均由至少一个正向捏合块构成；第三混炼组件143 为S形元件。第四混炼组件144由至少一个正向捏合块和一个反向捏合块构成，第四混炼组件144中，正向捏合块和反向捏合块沿物料输送方向依次排列，正向捏合块与反向捏合块配合的结构，产生极高的剪切力，从而使淀粉的分子结构得到充分破坏，从而使其具备一定的热塑性。

如图2所示，S形元件由一个正向大导程元件1430和一个反向大导程元件1431构成，正向大导程元件1430和反向大导程元件1431沿物料输送方向依次排列，且正向大导程元件1430和反向大导程元件1431的正反向螺旋相接处产生V字形，提高物料的轴向分布混合能力。

如图1所示，真空段螺纹组合15由至少一个正向螺纹元件构成。

如图1所示，均化段螺纹组合16由至少一个正向螺纹元件构成。真空段螺纹组合15和均化段螺纹组合16中的正向螺纹元件导程沿物料输送方向逐渐减小。混炼后的物料经过真空段至均化段逐渐压实，使物料以一定压力稳定挤出。

螺杆1长径比为48:1，保证物料充分停留进行熔融混炼，达到塑化要求。

作为其中一种较优的实施方式，螺杆组件的构成如下：

如图1所示，进料段螺纹组合11中沿物料输送方向依次为 32/32螺纹元件、56/56螺纹元件、56/28螺纹元件、32/32螺纹元件、32/32螺纹元件、22/22螺纹元件、22/22螺纹元件和22/22 螺纹元件。其中56/56螺纹元件的位置对应加料口30，以使导程从加料口30对应位置逐渐减小，保证加料顺畅，并且对物料进行压缩。

熔融段螺纹组合12中，第一熔融捏合组件121沿物料输送方向依次为K45°/5/32捏合元件、K45°/5/32捏合元件、K45° /5/22捏合元件、K60°/4/32捏合元件；第一熔融捏合组件121 和第二熔融捏合组件122之间沿物料输送方向依次设有32/32螺纹元件和32/32螺纹元件；第二熔融捏合组件122沿物料输送方向依次为K45°/5/22捏合元件、K45°/5/22捏合元件和K60° /4/22捏合元件；第二熔融捏合组件122和第三熔融捏合组件123 之间沿物料输送方向依次设有48/48螺纹元件和48/48螺纹元件；第三熔融捏合组件123沿物料输送方向依次为K45°/5/32捏合元件、K45°/5/22捏合元件和K60°/4/22捏合元件。第三熔融捏合组件123通过32/16反向螺纹元件和排气段螺纹组合13连接。

排气段螺纹组合13沿物料输送方向依次为48/48螺纹元件、 48/48螺纹元件、48/48螺纹元件、32/32螺纹元件、32/32螺纹元件、32/32螺纹元件。自然排气口31对应其中导程为48的螺纹位置，大导程螺纹使物料充分分散并且具有足够的停留时间，能够有利于排出杂质；并且，通过导程逐渐缩小的螺纹元件对物料进行挤压。

混炼段螺纹组合14中，第一混炼组件141沿物料输送方向依次为K45°/5/22捏合元件、K45°/5/22捏合元件和K60°/4/22 捏合元件；第一混炼组件141和第二混炼组件142之间沿物料输送方向依次连接有22/22螺纹元件和22/22螺纹元件；第二混炼组件142沿物料输送方向依次为K45°/5/32捏合元件、K60° /4/22捏合元件和K45°/5/32捏合元件；第二混炼组件142和第三混炼组件143之间沿物料输送方向依次连接有22/22螺纹元件和22/22螺纹元件；第三混炼组件143为2-M96/48S形元件；第三混炼组件143和第四混炼组件144之间沿物料输送方向依次连接有32/32螺纹元件和22/22螺纹元件；第四混炼组件144沿物料输送方向依次为K45°/5/22捏合元件、K45°/5/22捏合元件和K45°/5/32反向捏合元件。

真空段螺纹组合15沿物料输送方向依次为48/48螺纹元件、 48/48螺纹元件和48/48螺纹元件。通过大导程螺纹，使混炼后的物料进一步充分排出水分、空气或其他挥发性物质。

均化段螺纹组合16沿物料输送方向依次为32/32螺纹元件、 32/32螺纹元件、32/32螺纹元件和32/32螺纹元件。

本领域技术人员应当知晓，上述22/22、32/32、56/28、56/56、 K45°/5/22、K45°/5/32、K60°/4/22、K60°/4/32、2-M96/48 均为双螺杆挤出机组合产品代号及规格参数，例如：22/22螺纹元件中前一个“22”指螺纹式输送元件的导程为22mm，后一个“22”指螺纹式输送元件的长度为22mm；K45°/5/22捏合元件中“K”指片状剪切块，“45°”指错列角为45°，“5”指片数，“22”指长度为22mm；2-M96/48S形元件指S形元件中正向大导程元件1430和反向大导程元件1431均为导程96mm、长度48mm的螺旋形元件。

本实用新型的工作原理如下：

如图1、图2、图3和图4所示，将物料从加料口30加入，两个螺杆1相向转动，物料依次沿进料段螺纹组合11、熔融段螺纹组合12、排气段螺纹组合13、混炼段螺纹组合14、真空段螺纹组合15、均化段螺纹组合16流动，在两个螺杆1的剪切力下进行熔融共混后挤出得到成品。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了螺杆1、进料段螺纹组合11、熔融段螺纹组合12、第一熔融捏合组件121、第二熔融捏合组件122和第三熔融捏合组件123、排气段螺纹组合13、混炼段螺纹组合14、S形元件140、第一混炼组件141、第二混炼组件142、第三混炼组件143、第四混炼组件144、真空段螺纹组合15、均化段螺纹组合16、芯轴2等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本实用新型的本质，把它们解释成任何一种附加的限制都是与本实用新型精神相违背的。

Claims (10)

1.生产聚乳酸淀粉颗粒的螺杆组件，包括两个相互啮合的螺杆(1)，每个螺杆(1)包括芯轴(2)，其特征在于：所述芯轴(2)上沿物料输送方向依次套装有进料段螺纹组合(11)、熔融段螺纹组合(12)、排气段螺纹组合(13)、混炼段螺纹组合(14)、真空段螺纹组合(15)和均化段螺纹组合(16)；

所述混炼段螺纹组合(14)包括若干组混炼组件(140)，若干组混炼组件(140)中至少一组为S形元件，所述若干组混炼组件(140)之间均通过混炼段螺纹元件连接。

2.如权利要求1所述的生产聚乳酸淀粉颗粒的螺杆组件，其特征在于：所述混炼组件(140)沿物料输送方向依次包括第一混炼组件(141)、第二混炼组件(142)、第三混炼组件(143)和第四混炼组件(144)，所述第三混炼组件(143)为所述S形元件；所述第一混炼组件(141)、第二混炼组件(142)均由至少一个正向捏合块构成。

3.如权利要求2所述的生产聚乳酸淀粉颗粒的螺杆组件，其特征在于：所述第四混炼组件(144)由至少一个正向捏合块和一个反向捏合块构成，所述第四混炼组件(144)中，正向捏合块和反向捏合块沿物料输送方向依次排列。

4.如权利要求1所述的生产聚乳酸淀粉颗粒的螺杆组件，其特征在于：所述S形元件由一个正向大导程元件(1430)和一个反向大导程元件(1431)构成，所述正向大导程元件(1430)和反向大导程元件(1431)沿物料输送方向依次排列。

5.如权利要求1所述的生产聚乳酸淀粉颗粒的螺杆组件，其特征在于：所述熔融段螺纹组合(12)包括若干熔融捏合组件(120)，所述若干熔融捏合组件(120)之间均通过熔融段螺纹元件连接。

6.如权利要求5所述的生产聚乳酸淀粉颗粒的螺杆组件，其特征在于：所述熔融捏合组件(120)沿物料输送方向依次包括第一熔融捏合组件(121)、第二熔融捏合组件(122)和第三熔融捏合组件(123)；且所述第一熔融捏合组件(121)、第二熔融捏合组件(122)和第三熔融捏合组件(123)均由至少一个正向捏合块构成。

7.如权利要求1所述的生产聚乳酸淀粉颗粒的螺杆组件，其特征在于：所述熔融段螺纹组合(12)上与所述排气段螺纹组合(13)的连接端具有至少一个反向螺纹元件。

8.如权利要求1所述的生产聚乳酸淀粉颗粒的螺杆组件，其特征在于：所述进料段螺纹组合(11)由至少一个正向螺纹元件构成，且所述进料段螺纹组合(11)中，正向螺纹元件的导程从加料口对应位置沿物料输送方向逐渐减小。

9.如权利要求1所述的生产聚乳酸淀粉颗粒的螺杆组件，其特征在于：所述排气段螺纹组合(13)、真空段螺纹组合(15)和均化段螺纹组合(16)均由至少一个正向螺纹元件构成。

10.如权利要求9所述的生产聚乳酸淀粉颗粒的螺杆组件，其特征在于：所述真空段螺纹组合(15)和均化段螺纹组合(16)中的正向螺纹元件导程沿物料输送方向逐渐减小。

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