專利名稱：物料沿程反饋動態(tài)混煉擠出方法及設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及聚合物及其復合材料加工領域，具體的是一種聚合物及其復合材料的沿程反饋動態(tài)混合混煉擠出方法及設備。
背景技術：
單螺桿擠出機作為最基本的聚合物加工設備在聚合物的共混、填充、脫揮、著色和化學反應等方面得到了廣泛的應用。但從混合混煉的角度來講，單螺桿擠出機存在的問題是剪切強度弱，混煉能力不足，停留時間短，產(chǎn)量低。同向嚙合雙螺桿擠出機作為另一種主要地混合混煉設備，與單螺桿擠出機相比，具有剪切強度高，分布和分散混合能效果好，物料停留時間分布窄、生產(chǎn)能力高等一系列優(yōu)點。同向雙螺桿擠出機存在的主要問題是不能加工熱敏性材料，不能建立滿足制品擠出的機頭壓力，進料性能不佳，調(diào)節(jié)螺桿組合不方便等。異向雙螺桿擠出機除了用于熱敏性材料的混合分散外，也正逐步用于混合混煉，優(yōu)點是較前兩種擠出機的進料性能好，停留時間分布更窄，輸送能力強。但因其螺桿轉速不能提高，使剪切強度不夠，適合混合混煉的物料少。三螺桿擠出機通過增加嚙合區(qū)，增強了對物料的捏煉作用，使得混合混煉能力進一步提高。當前無論是雙螺桿擠出機還是三螺桿擠出機，在技術上都通過增加螺桿嚙合區(qū)來加強混合混煉效果。但由于符合生產(chǎn)率要求的螺桿轉速設定后，物料混合混煉時間也隨之確定，無法對其進行調(diào)節(jié)，仍有部分物料不能在一定的時間里得到充分的混合混煉。增加螺桿長徑比固然可以加長物料滯留時間，強化物料混合混煉效果，但過大的長徑比使料筒和螺桿加工安裝困難，成本增加，因而長徑比也只能增加到一定限度。所以傳統(tǒng)螺桿擠出機中的物料混合混煉時間的變化范圍有限，并且調(diào)節(jié)起來很困難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于為了克服現(xiàn)有的螺桿擠出機不能在加工過程中隨時調(diào)節(jié)和控制物料在料筒中的停留時間和混合混煉時間的不足，保證設備能夠為難以混合混煉的物料提供充分的剪切和捏煉作用，提高設備對不同物料體系的適應性，提供一種聚合物及其復合材料的沿程反饋動態(tài)混合混煉擠出方法，使物料在朝擠出方向輸送、混合、混煉時，沿程連續(xù)有部分物料逆擠出方向返回到主料流，形成物料沿擠出方向連續(xù)分布反饋流動，使物料的混合混煉過程、停留時間得到控制和調(diào)節(jié)。
本發(fā)明的目的還在于提供所述方法使用的設備。
本發(fā)明方法是物料在朝擠出方向輸送、混合、混煉時，沿程連續(xù)有部分物料逆擠出方向返回到主料流，形成物料沿擠出方向連續(xù)分布反饋流動。
實現(xiàn)權利要求1所述方法的設備由一臺主螺桿擠出機和一臺擠出方向與主擠出機擠出方向相反的反饋螺桿擠出機構成，兩臺擠出機的螺桿軸線平行且上下布置，上面是主擠出機中的螺桿，下面是反饋擠出機中的螺桿。兩臺擠出機料筒之間按螺桿軸線方向沿程貫通。
主擠出機或反饋擠出機中的螺桿是單螺桿、平行排列的雙螺桿或是軸線在同一平面上且平行排列的三螺桿；主擠出機和反饋擠出機中的螺桿數(shù)量比是1∶1、2∶1、3∶1、2∶2、3∶2、3∶3。
單螺桿擠出機作為主擠出機時，其螺桿可以軸向振動，平行排列的三螺桿擠出機作為主擠出機時，中間螺桿可以軸向振動。單螺桿擠出機作為反饋擠出機時，其螺桿可以軸向振動，平行排列的三螺桿擠出機作為反饋擠出機時，中間螺桿可以軸向振動。
主擠出機和反饋擠出機中的螺桿可以采用組合式螺桿，主擠出機的螺桿排列可以是單螺桿、雙螺桿或是軸線在同一平面的三螺桿，當螺桿數(shù)目大于一時，螺桿之間可以是嚙合，也可以使不嚙合的，螺桿旋向之間可以是同向的，也可以是反向的。
反饋擠出機的螺桿排列采用與主擠出機中的同樣形式。主擠出機的螺桿不與反饋擠出機螺桿嚙合，且兩臺擠出機的螺桿直徑可以不相同。
兩臺擠出機料筒之間按螺桿軸線方向沿程貫通，物料可以在兩臺擠出機間交換。主擠出機和反饋擠出機分別驅動，并且分別調(diào)節(jié)各自的轉速。當主擠出機的螺桿數(shù)目為1或者3時，在單螺桿尾部或三螺桿中的中間螺桿尾部安裝軸向激振裝置，使單螺桿或中間螺桿軸向振動。并可以分別控制和調(diào)整螺桿振動的頻率和振幅。這種激振方法和結構同樣也應用于反饋擠出機。
工作時，物料經(jīng)由料斗加入到主螺桿螺槽中，被主螺桿熔融塑化并向前輸送。由于兩臺擠出機的料筒間相通，部分物料進入下部反饋螺桿的螺槽中，并反向輸送至主擠出機的上游，再次經(jīng)歷一次塑化混煉。由于主螺桿和反饋螺桿的轉速可以分別調(diào)節(jié)，這樣就使得主擠出機的輸送量和反饋擠出機的反饋輸送量可控制，進而達到調(diào)節(jié)與控制物料在料筒中的停留時間和擠出量大小的目的，給予難以混合混煉的物料充足的停留時間，保證物料中各組分充分混合混煉。同時，螺桿的軸向振動將一個頻率和振幅可調(diào)的振動力場導入整個固體輸送，熔融和混合混煉過程中，使得物料處于動態(tài)的混合混煉之中，大大加強了混合混煉效果，提高制品質(zhì)量。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有如下優(yōu)點1、由于可以將主擠出機輸送的物料通過反饋擠出機反饋到上游再次擠出，因此停留時間加長，可以大大強化物料混合混煉效果，提高共混改性制品質(zhì)量；
2、由于在生產(chǎn)過程中可以隨時分別調(diào)節(jié)兩臺擠出機的擠出量，所以可以靈活調(diào)節(jié)物料停留時間，滿足不同品種物料對混合混煉時間的要求；3、主螺桿和反饋螺桿的數(shù)目、排列方式、嚙合旋轉方式有多種組合可選擇，加工的物料適用范圍廣，可根據(jù)實際需要選擇。


圖1是本發(fā)明設備的結構示意圖。
圖2是圖1主螺桿和反饋螺桿組數(shù)量比為1∶1時的螺桿布置圖。
圖3是圖1主螺桿和反饋螺桿組數(shù)量比為2∶1時的螺桿布置圖。
圖4是圖1主螺桿和反饋螺桿組數(shù)量比為3∶1時的螺桿布置圖。
圖5是圖1主螺桿和反饋螺桿組數(shù)量比為2∶2時的螺桿布置圖。
圖6是圖1主螺桿和反饋螺桿組數(shù)量比為3∶2時的螺桿布置圖。
圖7是圖1主螺桿和反饋螺桿組數(shù)量比為3∶3時的螺桿布置圖。
具體實施例方式
圖1是本發(fā)明所述方法使用的設備示意圖。該設備由主擠出機電機1、聯(lián)軸器2、減速分配箱3、料筒4、進料裝置5、反饋螺桿6主螺桿7、反饋擠出機電機8、機頭9、振動連接裝置10、聯(lián)軸器11、減速機12和激振裝置13構成。其中主擠出機電機1、聯(lián)軸器2、減速分配箱3和主螺桿7組成主擠出機。反饋螺桿6、反饋擠出機電機8、振動連接裝置10、聯(lián)軸器11、減速機12和激振裝置13組成反饋擠出機。兩臺擠出機共用料筒4。設備的結構與工作過程是進料裝置5將物料喂入主擠出機的進料端。主擠出機電機1通過聯(lián)軸器2將動力傳遞給齒輪變速分配箱3，齒輪變速分配箱將動力變速分配后傳遞給置于料筒4內(nèi)上部的主螺桿7，主螺桿數(shù)目大于一時，主螺桿可以同向或異向旋轉，將物料向機頭9方向輸送。另外一端，反饋擠出機電機8通過聯(lián)軸器11將動力傳遞給減速機12，經(jīng)減速后傳遞給置于料筒4內(nèi)下部的反饋螺桿6，使其旋轉。當反饋螺桿6數(shù)目大于一時，則反饋螺桿6可以同向或異向旋轉，反饋螺桿推動物料朝主擠出機的進料端方向輸送，形成對主螺桿輸送過來的物料的反饋輸送，使部分物料返回至主螺桿上游。調(diào)節(jié)主擠出機電機1和反饋擠出機電機8的轉速便能分別對主螺桿7和反饋螺桿6的轉速進行調(diào)節(jié)，進而調(diào)節(jié)物料的停留時間和混合混煉時間。在整個擠出過程中，激振器13產(chǎn)生的激振力通過振動連接裝置10傳給反饋螺桿6，使其做頻率和振幅可調(diào)的軸向振動，從而將振動力場導入到物料中。激振器13可以采用機械、電磁、液壓等多種原理結構方式來產(chǎn)生激振力。最終，料筒4內(nèi)的物料在振動力場作用下，經(jīng)過若干次的循環(huán)混合混煉后，從機頭9處擠出。物料從機頭中擠出的方向和螺桿的軸線方向成直角。
圖2為主螺桿7與反饋螺桿6的數(shù)目比為1∶1時的組合方式；主螺桿7在上，反饋螺桿6在下，兩根螺桿可以分別軸向振動；圖3為主螺桿7與反饋螺桿6的數(shù)目比為2∶1時的組合方式；主螺桿7在上，反饋螺桿6在下，反饋螺桿6可以軸向振動；圖4為主螺桿7與反饋螺桿6的數(shù)目比為2∶2時的組合方式；主螺桿7在上，反饋螺桿6在下；圖5為主螺桿7與反饋螺桿6的數(shù)目比為3∶1時的組合方式；主螺桿7在上，反饋螺桿6在下，主螺桿7的中間螺桿和反饋螺桿6可以軸向振動；圖6為主螺桿7與反饋螺桿6的數(shù)目比為3∶2時的組合方式；主螺桿7在上，反饋螺桿6在下，主螺桿7的中間螺桿可以軸向振動；圖7為主螺桿7與反饋螺桿6的數(shù)目比為3∶3時的組合方式；主螺桿7在上，反饋螺桿6在下，主螺桿7的中間螺桿和反饋螺桿6的中間螺桿可以軸向振動；螺桿的組合、排列、嚙合旋轉方式可以根據(jù)物料種類和加工要求進行選擇。
權利要求
1.一種聚合物及其復合材料的沿程反饋動態(tài)混合混煉擠出方法，其特征是物料在朝擠出方向輸送、混合、混煉時，沿程連續(xù)有部分物料逆擠出方向返回到主料流，形成物料沿擠出方向連續(xù)分布反饋流動。
2.實現(xiàn)權利要求1所述方法的設備，其特征是由一臺主螺桿擠出機和一臺擠出方向與主擠出機擠出方向相反的反饋螺桿擠出機構成，兩臺擠出機的螺桿軸線平行且上下布置，上面是主擠出機中的螺桿，下面是反饋擠出機中的螺桿；兩臺擠出機料筒之間按螺桿軸線方向沿程貫通。
3.根據(jù)權利要求2所述的設備，其特征是主擠出機或反饋擠出機中的螺桿是單螺桿、平行排列的雙螺桿或是軸線在同一平面上且平行排列的三螺桿；主擠出機和反饋擠出機中的螺桿數(shù)量比是1∶1、2∶1、3∶1、2∶2、3∶2、3∶3。
4.根據(jù)權利要求3所述的設備，其特征是單螺桿擠出機作為主擠出機時，其螺桿可以軸向振動，平行排列的三螺桿擠出機作為主擠出機時，中間螺桿可以軸向振動。單螺桿擠出機作為反饋擠出機時，其螺桿可以軸向振動，平行排列的三螺桿擠出機作為反饋擠出機時，中間螺桿可以軸向振動。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種物料沿程反饋動態(tài)混煉擠出方法及設備。其方法是物料在朝擠出方向輸送、混合、混煉時，沿程連續(xù)有部分物料逆擠出方向返回到主料流，形成物料沿擠出方向連續(xù)分布反饋流動，使物料的混合混煉過程、停留時間得到控制和調(diào)整。其設備由一臺主螺桿擠出機和一臺反饋螺桿擠出機按擠出方向相反，螺桿軸線平行，主擠出機中的螺桿在上，反饋擠出機中的螺桿在下組合構成。本發(fā)明使整個混合混煉過程處于振動力場中，達到動態(tài)混合混煉；可靈活調(diào)節(jié)物料停留時間，大大增強物料的混合混煉效果。
文檔編號B29C47/38GK1651220SQ20051003343
公開日2005年8月10日 申請日期2005年3月11日 優(yōu)先權日2005年3月11日
發(fā)明者瞿金平, 晉剛 申請人:華南理工大學