CN215396788U - 用于淀粉基全生物降解材料生产的螺杆组件 - Google Patents

Abstract

本申请属于机械技术领域，涉及一种用于淀粉基全生物降解材料生产的螺杆组件，包括两个相互啮合的螺杆，每个螺杆包括芯轴和套设在芯轴外侧的筒体，所述芯轴上沿物料输送方向设有进料段螺纹组合、熔融段螺纹组合、排气段螺纹组合、第一混炼段螺纹组合、第一真空段螺纹组合和均化段螺纹组合。第一真空段螺纹组合与均化段螺纹组合之间还沿物料输送方向设有第二混炼段螺纹组合和第二真空段螺纹组合。第二混炼段螺纹组合中包括一个强剪切捏合组件，该强剪切捏合组件中具有至少一个具有异形捏合元件。螺杆组件分为多段混炼，使淀粉基全生物降解材料充分分散和分布。

Description

用于淀粉基全生物降解材料生产的螺杆组件

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，尤其是涉及一种用于淀粉基全生物降解材料生产的螺杆组件。

背景技术

随着环境问题越来越被重视，淀粉基全生物降解材料的需求逐渐增大。双螺杆挤出机已被广泛应用于高分子材料的聚合物共混物改性等方面。

例如，专利申请号为CN201911273491.6的中国发明专利申请文件中披露了一种颗粒状全降解环保淀粉和变性淀粉母粒及其生产方法，将淀粉母粒A、PBAT和助剂放入高速混合机中充分搅拌混合，然后将混合物加入双螺杆挤出机中，物料经挤出、切粒、包装得到改性料母粒B。

传统的双螺杆挤出机中的出厂螺杆组件针对传统的树脂母粒，而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，对混合挤出的要求不同于传统的树脂材料，采用出厂配套的螺杆组件难以生产淀粉基全生物降解材料或影响淀粉基全生物降解材料的性能，现缺少一种针对淀粉基全生物降解材料生产的螺杆组件。

发明内容

本申请的目的是针对上述问题，提供一种用于淀粉基全生物降解材料生产的螺杆组件。

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用于淀粉基全生物降解材料生产的螺杆组件，包括两个相互啮合的螺杆，每个螺杆包括芯轴和套设在芯轴外侧的筒体，所述芯轴上沿物料输送方向设有进料段螺纹组合、熔融段螺纹组合、排气段螺纹组合、第一混炼段螺纹组合、第一真空段螺纹组合和均化段螺纹组合。

所述第一真空段螺纹组合与均化段螺纹组合之间还沿物料输送方向设有第二混炼段螺纹组合和第二真空段螺纹组合。

所述第二混炼段螺纹组合中包括一个强剪切捏合组件，该强剪切捏合组件中具有至少一个具有异形捏合元件。

在上述的用于淀粉基全生物降解材料生产的螺杆组件中，所述强剪切捏合组件沿物料输送方向依次包括K45°/5/56捏合元件、K60°/4/44捏合元件、K45°/5/56捏合元件和K90°/5/56捏合元件。

在上述的用于淀粉基全生物降解材料生产的螺杆组件中，所述熔融段螺纹组合沿物料输送方向依次包括第一熔融捏合组件和第二熔融捏合组件，第一熔融捏合组件中具有错列角沿物料输送方向增大的若干正向捏合元件，第二熔融捏合组件中至少具有一个反向捏合元件。

在上述的用于淀粉基全生物降解材料生产的螺杆组件中，所述第一熔融捏合组件沿物料输送方向依次包括K30°/7/72捏合元件、K45°/5/56捏合元件、K45°/5/56捏合元件和K60°/4/44捏合元件；

所述第二熔融捏合组件沿物料输送方向依次包括K45°/5/56捏合元件、K45°/5/56捏合元件、K60°/4/44捏合元件和K45°/5/56L捏合元件。

在上述的用于淀粉基全生物降解材料生产的螺杆组件中，所述筒体上对应进料段螺纹组合位置设有第一加料口，所述筒体上对应熔融段螺纹组合位置设有第二加料口，所述筒体上对应排气段螺纹组合位置设有排气口，所述筒体上对应第一真空段螺纹组合位置设有第一真空口，所述筒体上对应第二真空段螺纹组合位置设有第二真空口。

在上述的用于淀粉基全生物降解材料生产的螺杆组件中，所述第二加料口对应第一熔融捏合组件的位置设置。

在上述的用于淀粉基全生物降解材料生产的螺杆组件中，所述第一混炼段螺纹组合包括第一混炼捏合组件和第二混炼捏合组件，所述第一混炼捏合组件和第二混炼捏合组件分别具有错列角沿物料输送方向增大的若干正向捏合元件，所述第二混炼捏合组件的下游端连接有至少一个反向螺纹元件。

在上述的用于淀粉基全生物降解材料生产的螺杆组件中，所述第一混炼捏合组件沿物料输送方向依次包括K45°/5/56捏合元件、K45°/5/56捏合元件和K90°/5/56；

所述第二混炼捏合组件沿物料输送方向依次包括K45°/5/56捏合元件、K45°/5/56捏合元件和K60°/4/44捏合元件。

在上述的用于淀粉基全生物降解材料生产的螺杆组件中，所述第二混炼段螺纹组合中还包括位于强剪切捏合组件下游端的第三混炼捏合组件，该第三混炼捏合组件沿物料输送方向依次包括K45°/5/56捏合元件、K45°/5/56捏合元件和K90°/5/56，且该第三混炼捏合组件的下游端连接有至少一个反向螺纹元件。

在上述的用于淀粉基全生物降解材料生产的螺杆组件中，所述强剪切捏合组件中的K60°/4/44捏合元件为异形捏合元件，该异形捏合元件具有4个双头剪切捏合盘，该双头剪切捏合盘的两端侧面具有波纹形槽。

与现有的技术相比，本申请的优点在于：

1、螺杆组件分为多段混炼，使淀粉基全生物降解材料充分分散和分布，并且分段排气真空，充分排出物料中的可挥发组分，避免糊化，增加强剪切捏合组件，增强共混物分散混合，充分减小粒径。

2、异形捏合元件使产品具有高剪切力，达到更好的分散。并且能够使乳液的粒径分布更窄，更为均一，进一步提升对淀粉基全生物降解材料的力学性能。

2、在熔融段螺纹组合位置设置第二加料口，使液体物料在固体物料熔融至一定程度后加入，从而有助于提升混合的均度，提高生产效率。

3、在两个混炼段下游方向设有正向捏合块与反向螺纹元件配合的结构，产生极高的剪切力，从而使淀粉的分子结构得到充分破坏，从而使其具备更优的热塑性。

附图说明

图1是本申请提供的螺杆剖面结构示意图。

图2是本申请提供的局部结构示意图。

图3是本申请提供的混炼段螺纹组合的结构示意图。

图中，螺杆1、芯轴2、进料段螺纹组合21、熔融段螺纹组合22、第一熔融捏合组件221、第二熔融捏合组件222、排气段螺纹组合23、第一混炼段螺纹组合24、第一混炼捏合组件241、第二混炼捏合组件242、第一真空段螺纹组合25、第二混炼段螺纹组合26、强剪切捏合组件261、异形捏合元件2610、双头剪切捏合盘2611、波纹形槽2612、第三混炼捏合组件262、第二真空段螺纹组合27、均化段螺纹组合28、筒体3、第一加料口31、第二加料口32、排气口33、第一真空口34、第二真空口35。

具体实施方式

通过以下具体实施例进一步阐述；

如图1、图2和图3所示，一种用于淀粉基全生物降解材料生产的螺杆组件，包括两个相互啮合的螺杆1，每个螺杆1包括芯轴2和套设在芯轴2外侧的筒体3，芯轴2上沿物料输送方向设有进料段螺纹组合21、熔融段螺纹组合22、排气段螺纹组合23、第一混炼段螺纹组合24、第一真空段螺纹组合25和均化段螺纹组合28，第一真空段螺纹组合25与均化段螺纹组合28之间还沿物料输送方向设有第二混炼段螺纹组合26和第二真空段螺纹组合27；第二混炼段螺纹组合26中包括一个强剪切捏合组件261，该强剪切捏合组件261中具有至少一个具有异形捏合元件2610。

螺杆组件分为多段混炼，使淀粉基全生物降解材料充分分散和分布，充分排出物料中的可挥发组分，避免糊化，增加强剪切捏合组件，增强共混物分散混合，充分减小粒径。从而提升产品的性能。

筒体3上对应进料段螺纹组合21位置设有第一加料口31，筒体3上对应熔融段螺纹组合22位置设有第二加料口32，筒体3上对应排气段螺纹组合23位置设有排气口33，筒体3上对应第一真空段螺纹组合25位置设有第一真空口34，筒体3上对应第二真空段螺纹组合27位置设有第二真空口35。

具体而言，进料段螺纹组合21由至少一个正向螺纹元件构成，且进料段螺纹组合21中，正向螺纹元件的导程从第一加料口31对应位置沿物料输送方向减小。

优选地，进料段螺纹组合21沿物料输送方向依次包括44/44T螺纹元件、80/80螺纹元件、80/80螺纹元件、72/72螺纹元件、64/64螺纹元件、56/56螺纹元件和56/56螺纹元件。

熔融段螺纹组合22沿物料输送方向依次包括第一熔融捏合组件221和第二熔融捏合组件222，第一熔融捏合组件221中具有错列角沿物料输送方向增大的若干正向捏合元件，第二熔融捏合组件222中至少具有一个反向捏合元件。

优选地，第一熔融捏合组件221沿物料输送方向依次包括K30°/7/72捏合元件、K45°/5/56捏合元件、K45°/5/56捏合元件和K60°/4/44捏合元件；

第二熔融捏合组件222沿物料输送方向依次包括K45°/5/56捏合元件、K45°/5/56捏合元件、K60°/4/44捏合元件和K45°/5/56L捏合元件。

第一熔融捏合组件221和第二熔融捏合组件222之间通过若干螺纹元件连接，具体地，第一熔融捏合组件221和第二熔融捏合组件222之间沿物料输送方向设有56/56螺纹元件和44/44螺纹元件。使熔融段产生的应力得到释放，避免糊化。

第二加料口32对应第一熔融捏合组件221的位置设置。具体地，第二加料口32对应于第一熔融捏合组件221中两个K45°/5/56捏合元件之间。使液体物料在固体物料熔融至一定程度后加入，从而有助于提升混合的均度，提高生产效率。

排气段螺纹组合23由至少一个正向螺纹元件构成。

优选地，排气段螺纹组合23沿物料输送方向依次包括72/72螺纹元件、72/72螺纹元件、64/64螺纹元件和56/56螺纹元件。排气口33位于两个72/72螺纹元件之间。

第一混炼段螺纹组合24包括第一混炼捏合组件241和第二混炼捏合组件242，第一混炼捏合组件241和第二混炼捏合组件242分别具有错列角沿物料输送方向增大的若干正向捏合元件。

优选地，第一混炼捏合组件241沿物料输送方向依次包括K45°/5/56捏合元件、K45°/5/56捏合元件和K90°/5/56；

第二混炼捏合组件242沿物料输送方向依次包括K45°/5/56捏合元件、K45°/5/56捏合元件和K60°/4/44捏合元件。

第一混炼捏合组件241和第二混炼捏合组件242之间通过若干螺纹元件连接，具体地，第一混炼捏合组件241和第二混炼捏合组件242之间沿物料输送方向设有56/56螺纹元件和44/44螺纹元件。对第一次混炼产生的应力得到释放。

第二混炼捏合组件242的下游端连接有至少一个反向螺纹元件。具体地，第二混炼捏合组件242通过44/22L螺纹元件与第一真空段螺纹组合25连接。

第一真空段螺纹组合25由至少一个正向螺纹元件构成。

优选地，第一真空段螺纹组合25沿物料输送方向依次包括72/72螺纹元件、72/72螺纹元件、64/64螺纹元件和56/56螺纹元件。第一真空口34位于两个72/72螺纹元件之间。

第二混炼段螺纹组合26沿物料输送方向依次包括强剪切捏合组件261和第三混炼捏合组件262。

优选地，强剪切捏合组件261沿物料输送方向依次包括K45°/5/56捏合元件、K60°/4/44捏合元件、K45°/5/56捏合元件和K90°/5/56捏合元件。

第三混炼捏合组件262沿物料输送方向依次包括K45°/5/56捏合元件、K45°/5/56捏合元件和K90°/5/56。

强剪切捏合组件261和第三混炼捏合组件262之间通过若干螺纹元件连接，具体地，强剪切捏合组件261和第三混炼捏合组件262之间设有56/56螺纹元件。对第二次混炼产生的应力得到释放。

第三混炼捏合组件262的下游端连接有至少一个反向螺纹元件。具体地，第三混炼捏合组件262通过44/22L螺纹元件与第二真空段螺纹组合27连接。

正向捏合块与反向螺纹元件配合的结构，产生极高的剪切力，从而使淀粉的分子结构得到充分破坏，从而使其具备更优的热塑性。

第二真空段螺纹组合27由至少一个正向螺纹元件构成。

优选地，第二真空段螺纹组合27沿物料输送方向依次包括72/72螺纹元件、72/72螺纹元件和64/64螺纹元件。第二真空口35位于两个72/72螺纹元件之间。

均化段螺纹组合28沿物料输送方向依次为56/56螺纹元件、44/44螺纹元件、44/44螺纹元件、44/44螺纹元件和44/44螺纹元件。

如图3所示，强剪切捏合组件261中的K60°/4/44捏合元件具有4个双头剪切捏合盘2611，该双头剪切捏合盘2611的两端侧面具有波纹形槽2612。异形捏合元件2610通过其复杂的边缘结构与流体进行摩擦和扰动，使产品具有高剪切力，达到更好的分散。并且能够使乳液的粒径分布更窄，更为均一，进一步提升对淀粉基全生物降解材料的力学性能。

本领域技术人员应当知晓，上述44/44、56/56、64/64、72/72、80/80、K30°/7/72、K45°/5/56、K60°/4/44、K90°/5/56等均为双螺杆挤出机组合产品代号及规格参数，例如：44/44螺纹元件中前一个“44”指螺纹式输送元件的导程为44mm，后一个“44”指螺纹式输送元件的长度为44mm；K45°/5/56捏合元件中“K”指片状剪切块，“45°”指错列角为45°，“5”指片数，“56”指长度为56mm。

本实用新型的工作原理如下：

如图1、图2和图3所示，将固体原料从第一加料口31加入，两个螺杆1相向转动，物料沿进料段螺纹组合21进入熔融段螺纹组合22中熔融到一定程度后，将液体原料从第二加料口32加入，进一步熔融后依次经过排气段螺纹组合23、第一混炼段螺纹组合24、第一真空段螺纹组合25、第二混炼段螺纹组合26、第二真空段螺纹组合27和均化段螺纹组合28。在两个螺杆1的剪切力下进行分段混炼，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、芯轴2、进料段螺纹组合21、熔融段螺纹组合22、第一熔融捏合组件221、第二熔融捏合组件222、排气段螺纹组合23、第一混炼段螺纹组合24、第一混炼捏合组件241、第二混炼捏合组件242、第一真空段螺纹组合25、第二混炼段螺纹组合26、强剪切捏合组件261、异形捏合元件2610、双头剪切捏合盘2611、波纹形槽2612、第三混炼捏合组件262、第二真空段螺纹组合27、均化段螺纹组合28、筒体3、第一加料口31、第二加料口32、排气口33、第一真空口34、第二真空口35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)

1.一种用于淀粉基全生物降解材料生产的螺杆组件，包括两个相互啮合的螺杆(1)，每个螺杆(1)包括芯轴(2)和套设在芯轴(2)外侧的筒体(3)，所述芯轴(2)上沿物料输送方向设有进料段螺纹组合(21)、熔融段螺纹组合(22)、排气段螺纹组合(23)、第一混炼段螺纹组合(24)、第一真空段螺纹组合(25)和均化段螺纹组合(28)，其特征在于：

所述第一真空段螺纹组合(25)与均化段螺纹组合(28)之间还沿物料输送方向设有第二混炼段螺纹组合(26)和第二真空段螺纹组合(27)；

所述第二混炼段螺纹组合(26)中包括一个强剪切捏合组件(261)，该强剪切捏合组件(261)中具有至少一个具有异形捏合元件(2610)，该异形捏合元件(2610)具有4个双头剪切捏合盘(2611)，该双头剪切捏合盘(2611)的两端侧面具有波纹形槽(2612)。

2.如权利要求1所述的用于淀粉基全生物降解材料生产的螺杆组件，其特征在于：所述强剪切捏合组件(261)沿物料输送方向依次包括K45°/5/56捏合元件、K60°/4/44捏合元件、K45°/5/56捏合元件和K90°/5/56捏合元件。

3.如权利要求1所述的用于淀粉基全生物降解材料生产的螺杆组件，其特征在于：所述熔融段螺纹组合(22)沿物料输送方向依次包括第一熔融捏合组件(221)和第二熔融捏合组件(222)，第一熔融捏合组件(221)中具有错列角沿物料输送方向增大的若干正向捏合元件，第二熔融捏合组件(222)中至少具有一个反向捏合元件。

4.如权利要求3所述的用于淀粉基全生物降解材料生产的螺杆组件，其特征在于：所述第一熔融捏合组件(221)沿物料输送方向依次包括K30°/7/72捏合元件、K45°/5/56捏合元件、K45°/5/56捏合元件和K60°/4/44捏合元件；

所述第二熔融捏合组件(222)沿物料输送方向依次包括K45°/5/56捏合元件、K45°/5/56捏合元件、K60°/4/44捏合元件和K45°/5/56L捏合元件。

5.如权利要求4所述的用于淀粉基全生物降解材料生产的螺杆组件，其特征在于：所述筒体(3)上对应进料段螺纹组合(21)位置设有第一加料口(31)，所述筒体(3)上对应熔融段螺纹组合(22)位置设有第二加料口(32)，所述筒体(3)上对应排气段螺纹组合(23)位置设有排气口(33)，所述筒体(3)上对应第一真空段螺纹组合(25)位置设有第一真空口(34)，所述筒体(3)上对应第二真空段螺纹组合(27)位置设有第二真空口(35)。

6.如权利要求5所述的用于淀粉基全生物降解材料生产的螺杆组件，其特征在于：所述第二加料口(32)对应第一熔融捏合组件(221)的位置设置。

7.如权利要求1所述的用于淀粉基全生物降解材料生产的螺杆组件，其特征在于：所述第一混炼段螺纹组合(24)包括第一混炼捏合组件(241)和第二混炼捏合组件(242)，所述第一混炼捏合组件(241)和第二混炼捏合组件(242)分别具有错列角沿物料输送方向增大的若干正向捏合元件，所述第二混炼捏合组件(242)的下游端连接有至少一个反向螺纹元件。

8.如权利要求7所述的用于淀粉基全生物降解材料生产的螺杆组件，其特征在于：所述第一混炼捏合组件(241)沿物料输送方向依次包括K45°/5/56捏合元件、K45°/5/56捏合元件和K90°/5/56；

所述第二混炼捏合组件(242)沿物料输送方向依次包括K45°/5/56捏合元件、K45°/5/56捏合元件和K60°/4/44捏合元件。

9.如权利要求2所述的用于淀粉基全生物降解材料生产的螺杆组件，其特征在于：所述第二混炼段螺纹组合(26)中还包括位于强剪切捏合组件(261)下游端的第三混炼捏合组件(262)，该第三混炼捏合组件(262)沿物料输送方向依次包括K45°/5/56捏合元件、K45°/5/56捏合元件和K90°/5/56，且该第三混炼捏合组件(262)的下游端连接有至少一个反向螺纹元件。

10.如权利要求2所述的用于淀粉基全生物降解材料生产的螺杆组件，其特征在于：所述强剪切捏合组件(261)中的K60°/4/44捏合元件为异形捏合元件(2610)。

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