一種生產(chǎn)聚烯烴管材的雙螺桿擠出機(jī)及其生產(chǎn)工藝的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供了一種生產(chǎn)聚烯烴管材的雙螺桿擠出機(jī)，所述擠出機(jī)的雙螺桿軸芯內(nèi)部設(shè)有沿軸芯軸向的冷卻通道，所述擠出機(jī)機(jī)筒內(nèi)設(shè)有氣孔通道和水冷通道，所述氣孔通道沿?cái)D出機(jī)機(jī)筒軸向，所述水冷通道外接循環(huán)水管道。本發(fā)明還提供了使用上述雙螺桿擠出機(jī)生產(chǎn)聚烯烴管材的生產(chǎn)工藝，利用該雙螺桿擠出機(jī)生產(chǎn)聚烯烴管材不僅產(chǎn)量大，而且生產(chǎn)步驟簡(jiǎn)單、連續(xù)、生產(chǎn)效率高、成本低廉。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種生產(chǎn)聚烯烴管材的雙螺桿擠出機(jī)及其生產(chǎn)工藝

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及塑料管材生產(chǎn)領(lǐng)域，具體是指一種生產(chǎn)聚烯烴管材的雙螺桿擠出機(jī)及 其生產(chǎn)工藝。

【背景技術(shù)】
[0002] 聚烯烴管材，如聚丙烯管、聚乙烯管、聚丁烯管等一般都采用單螺桿擠出機(jī)連續(xù)擠 出成型的方法生產(chǎn)。在擠出過(guò)程中，原料在擠出機(jī)內(nèi)經(jīng)過(guò)加熱、熔融塑化后，穩(wěn)定地輸送到 機(jī)頭，在機(jī)頭定型成管胚，在牽引裝置作用下通過(guò)定型和冷卻裝置最終形成規(guī)定尺寸的管 材。
[0003] 單螺桿擠出機(jī)由于具有生產(chǎn)效率高、擠出質(zhì)量有保證、能耗低等特點(diǎn)，目前其廣泛 應(yīng)用于聚烯烴管材生產(chǎn)制造領(lǐng)域。然而，隨著生產(chǎn)要求的不斷提高，單螺桿擠出機(jī)逐漸暴露 出其不足。首先，小口徑的單螺桿擠出機(jī)的產(chǎn)量有限，不能滿(mǎn)足管材高速生產(chǎn)需求。如直徑 為75mm的單螺桿擠出機(jī)生產(chǎn)聚丙烯管材每小時(shí)產(chǎn)能僅為140kg左右。而大口徑（90mm以 上）的單螺桿擠出機(jī)剪切太強(qiáng)，會(huì)對(duì)原料和管材性能造成破壞。其次，單螺桿擠出機(jī)的塑化 能力有限，往往需要先使用雙螺桿擠出機(jī)將原料與色母、填充劑、改性劑等混合原料先進(jìn)行 加工造粒，然后再使用單螺桿擠出機(jī)生產(chǎn)管材。如專(zhuān)利CN101168609A使用雙螺桿擠出機(jī)先 將聚丙烯原料與β成核改性劑、無(wú)機(jī)填料等制成β成核改性無(wú)規(guī)共聚聚丙烯管道專(zhuān)用料， 然后再使用單螺桿擠出機(jī)生產(chǎn)管材。這種方法固然可以使得原料塑化充分，但卻增加了原 料造粒工藝步驟，提高了管材生產(chǎn)成本。
[0004] 雙螺桿擠出機(jī)按螺桿類(lèi)型可分為平行雙螺桿和錐形雙螺桿。其中，錐形雙螺桿擠 出機(jī)的起始端螺桿直徑大，剪切強(qiáng)，有利于原料的熔融塑化，而末端螺桿直徑小，剪切弱，有 利于防止原料在高溫下降解。由于錐形雙螺桿的這種特性，該類(lèi)型擠出機(jī)被廣泛應(yīng)用于硬 質(zhì)聚氯乙烯管材的生產(chǎn)。然而，錐形雙螺桿擠出機(jī)的塑化能力較弱，不能用于聚丙烯、聚乙 烯等聚烯烴管材的生產(chǎn)。
[0005] 平行雙螺桿擠出機(jī)可以通過(guò)調(diào)整螺桿組合和提高螺桿轉(zhuǎn)速使得原料得到充分的 塑化，因而其塑化能力強(qiáng)。然而當(dāng)螺桿轉(zhuǎn)速太高時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的剪切熱，它造成原料熔體溫 度升高，原料發(fā)生熱降解和機(jī)械降解，使得管材性能發(fā)生破壞，管材壽命無(wú)法滿(mǎn)足50年以 上使用需求；另一方面，平行雙螺桿擠出機(jī)的機(jī)頭壓力低，無(wú)法達(dá)到管材成型的最低壓力要 求，因而無(wú)法定型成管胚。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足提供一種生產(chǎn)聚烯烴管材的雙螺桿擠出機(jī) 及其生產(chǎn)工藝，利用該雙螺桿擠出機(jī)生產(chǎn)聚烯烴管材不僅產(chǎn)量大，而且生產(chǎn)步驟簡(jiǎn)單、連 續(xù)、生產(chǎn)效率高、成本低廉。
[0007] 本發(fā)明的目的是通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：一種生產(chǎn)聚烯烴管材的雙螺桿擠出 機(jī)，其特征在于：所述擠出機(jī)的雙螺桿軸芯內(nèi)部設(shè)有沿軸芯軸向的冷卻通道，所述擠出機(jī)機(jī) 筒內(nèi)設(shè)有氣孔通道和水冷通道，所述氣孔通道沿?cái)D出機(jī)機(jī)筒軸向，所述水冷通道外接循環(huán) 水管道。
[0008] 優(yōu)選的，擠出機(jī)機(jī)筒和管材模頭之間設(shè)有濾網(wǎng)。
[0009] 優(yōu)選的，擠出機(jī)機(jī)筒和管材模頭之間設(shè)有齒輪泵。
[0010] 更優(yōu)選的，擠出機(jī)機(jī)筒和齒輪泵之間設(shè)有濾網(wǎng)。
[0011] 優(yōu)選的，所述雙螺桿擠出機(jī)為平行同向雙螺桿擠出機(jī)。
[0012] 本發(fā)明的另一個(gè)目的是通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：一種上述雙螺桿擠出機(jī)生產(chǎn)聚 烯烴管材的方法，其步驟包括：（1)將聚丙烯原料、色母、改性劑、填料、抗氧劑倒入高速攪 拌機(jī)中混合均勻；（2)將混合后的物料倒入所述雙螺桿擠出機(jī)熔融塑化；（3)將原料在模 頭內(nèi)定型成管胚，然后在牽引裝置作用下通過(guò)定徑套和真空箱冷卻定型得到所述聚烯烴管 材。
[0013] 所述步驟（2)中螺桿軸芯溫度為20_40°C。
[0014] 所述步驟（3)中機(jī)筒溫度為190_220°C。
[0015] 本發(fā)明使用平行同向雙螺桿擠出機(jī)生產(chǎn)，因此原料可以在擠出機(jī)中充分塑化均 勻。并且本發(fā)明在雙螺桿芯軸內(nèi)部通入水或者油對(duì)螺桿進(jìn)行冷卻，可以降低物料溫度，防 止物料在高速剪切升溫條件下發(fā)生降解破壞。而在擠出機(jī)機(jī)筒內(nèi)部設(shè)計(jì)氣孔通道和水冷通 道，可以使用風(fēng)冷和水冷結(jié)合的方式對(duì)機(jī)筒溫度進(jìn)行精確溫控。同時(shí)，在擠出機(jī)機(jī)頭與模頭 之間安裝濾網(wǎng)，可以提高擠出機(jī)背壓；在擠出機(jī)機(jī)頭與管材模頭之間安裝齒輪泵，可以保證 原料均勻穩(wěn)定輸送，并提高模頭壓力。本發(fā)明的雙螺桿擠出機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，利用該螺桿機(jī)生產(chǎn) 聚烯烴管材工藝也簡(jiǎn)單，產(chǎn)量大，成本低，連續(xù)性好，具有很強(qiáng)的實(shí)用性。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016] 圖1為所述雙螺桿擠出機(jī)機(jī)筒示意圖；
[0017] 圖2為所述雙螺桿擠出機(jī)軸芯示意圖；
[0018] 圖3為所述雙螺桿擠出機(jī)示意圖；
[0019] 其中：1.機(jī)筒氣孔通道、2.機(jī)筒水冷通道、3.軸芯、4.電加熱塊、5.軸芯冷卻通 道、6.機(jī)筒、7.管材模頭、8.濾網(wǎng)、9.齒輪泵、10.進(jìn)料口、11.排氣口。

【具體實(shí)施方式】
[0020] 以下結(jié)合附圖并通過(guò)具體實(shí)施例來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明：
[0021] 如圖1-3所示，本發(fā)明所述一種生產(chǎn)聚烯烴管材的雙螺桿擠出機(jī)，所述擠出機(jī)的 雙螺桿軸芯3內(nèi)部設(shè)有沿軸芯3軸向的冷卻通道5,在冷卻通道5內(nèi)通入水或者油對(duì)螺桿軸 芯3進(jìn)行冷卻，降低物料溫度，防止物料在高速剪切升溫條件下發(fā)生降解破壞。并且，所述 擠出機(jī)機(jī)筒6內(nèi)設(shè)有氣孔通道1和水冷通道2,所述氣孔通道1沿?cái)D出機(jī)機(jī)筒6軸向，所述 水冷通道2外接循環(huán)水管道，使用風(fēng)冷和水冷結(jié)合的方式對(duì)機(jī)筒6溫度進(jìn)行精確溫控。機(jī) 筒6上設(shè)有進(jìn)料口 10和排氣口 11。所述擠出機(jī)機(jī)筒6和管材模頭7之間設(shè)有齒輪泵9,保 證原料均勻穩(wěn)定輸送，同時(shí)提高模頭壓力，使原料可以直接在模頭中定型成管胚。擠出機(jī)機(jī) 筒6和齒輪泵9之間設(shè)有濾網(wǎng)8,可以提高擠出機(jī)背壓，促進(jìn)熔融塑化。
[0022] 實(shí)施例1
[0023] (1)混料。按下列比例配置物料：
[0024] 無(wú)規(guī)共聚聚丙烯（PP-R) l〇〇kg 灰色母 2 kg 抗氧劑1010 100g 抗氧劑168 100g
[0025] 將上述物料放入高速攪拌器中混合均勻，攪拌器轉(zhuǎn)速800r/min，攪拌時(shí)間lOmin。
[0026] (2)將上述混合均勻的物料加入本發(fā)明所述雙螺桿擠出機(jī)，擠出機(jī)螺桿直徑75mm， 螺桿轉(zhuǎn)速350r/min。
[0027] (3)向雙螺桿芯軸冷卻通道內(nèi)通入20°C水對(duì)螺桿進(jìn)行冷卻，以降低物料溫度，防止 物料在高速剪切升溫條件下發(fā)生降解破壞。
[0028] (4)使用空氣冷卻和水冷卻結(jié)合的方式對(duì)機(jī)筒溫度進(jìn)行精確控制，機(jī)筒溫度保持 為 190-220°C ;
[0029] (5)在擠出機(jī)機(jī)頭與管材模頭之間安裝濾網(wǎng)，提高擠出機(jī)背壓，促進(jìn)原料的熔融塑 化；
[0030] (6)在擠出機(jī)機(jī)頭與管材模頭之間安裝齒輪泵，保證原料均勻而穩(wěn)定地向模頭輸 送，同時(shí)提供足夠的模頭壓力用于管材成型；
[0031] (7)原料在模頭內(nèi)定型成管胚，然后在牽引裝置作用下通過(guò)定徑套和真空箱冷卻 定型最終形成聚丙烯管材。
[0032] (8)對(duì)管材進(jìn)行切割、檢驗(yàn)，合格品包裝入庫(kù)。
[0033] 實(shí)施例2
[0034] (1)混料。按下列比例配置物料：
[0035] 無(wú)規(guī)共聚聚丙烯（PP-R) l〇〇kg 灰色母 2 kg 庚二酸鈣 l〇〇g 抗氧劑1010 100g 抗氧劑168 100g
[0036] 將上述物料放入高速攪拌器中混合均勻，攪拌器轉(zhuǎn)速800r/min，攪拌時(shí)間10min。
[0037] (2)將上述混合均勻的物料加入平行雙螺桿擠出機(jī)，擠出機(jī)螺桿直徑75mm，螺桿轉(zhuǎn) 速 350r/min〇
[0038] (3)向雙螺桿芯軸冷卻通道內(nèi)通入23°C水對(duì)螺桿進(jìn)行冷卻，以降低物料溫度，防止 物料在高速剪切升溫條件下發(fā)生降解破壞。
[0039] (4)使用空氣冷卻和水冷卻結(jié)合的方式對(duì)機(jī)筒溫度進(jìn)行精確控制，機(jī)筒溫度保持 為 190-220°C ;
[0040] (5)在擠出機(jī)機(jī)頭與管材模頭之間安裝濾網(wǎng)，提高擠出機(jī)背壓，促進(jìn)原料的熔融塑 化；
[0041] (6)在擠出機(jī)機(jī)頭與管材模頭之間安裝齒輪泵，保證原料均勻而穩(wěn)定地向模頭輸 送，同時(shí)提供足夠的模頭壓力用于管材成型；
[0042] (7)原料在模頭內(nèi)定型成管胚，然后在牽引裝置作用下通過(guò)定徑套和真空箱冷卻 定型最終形成聚丙烯管材。
[0043] (8)對(duì)管材進(jìn)行切害I]、檢驗(yàn)，合格品包裝入庫(kù)。
[0044] 實(shí)施例3
[0045] (1)混料。按下列比例配置物料：
[0046] 無(wú)規(guī)共聚聚丙烯（PP-R) l〇〇kg 灰色母 2 kg 碳酸鈣 l〇kg 娃院偶聯(lián)劑KH550 100g 抗氧劑1010 100g 抗氧劑168 100g
[0047] 將上述物料放入高速攪拌器中混合均勻，攪拌器轉(zhuǎn)速800r/min，攪拌時(shí)間10min。
[0048] (2)將上述混合均勻的物料加入平行雙螺桿擠出機(jī)，擠出機(jī)螺桿直徑75mm，螺桿轉(zhuǎn) 速 350r/min〇
[0049] (3)向雙螺桿芯軸冷卻通道內(nèi)通入30-40°C油對(duì)螺桿進(jìn)行冷卻，以降低物料溫度， 防止物料在高速剪切升溫條件下發(fā)生降解破壞。
[0050] (4)使用空氣冷卻和水冷卻結(jié)合的方式對(duì)機(jī)筒溫度進(jìn)行精確控制，機(jī)筒溫度保持 為 190-220°C ;
[0051] (5)在擠出機(jī)機(jī)頭與管材模頭之間安裝濾網(wǎng)，提高擠出機(jī)背壓，促進(jìn)原料的熔融塑 化；
[0052] (6)在擠出機(jī)機(jī)頭與管材模頭之間安裝齒輪泵，保證原料均勻而穩(wěn)定地向模頭輸 送，同時(shí)提供足夠的模頭壓力用于管材成型；
[0053] (7)原料在模頭內(nèi)定型成管胚，然后在牽引裝置作用下通過(guò)定徑套和真空箱冷卻 定型最終形成聚丙烯管材。
[0054] (8)對(duì)管材進(jìn)行切割、檢驗(yàn)，合格品包裝入庫(kù)。
[0055] 實(shí)施例4
[0056] (1)混料。按下列比例配置物料：
[0057] 無(wú)規(guī)共聚聚丙烯（PP-R) l〇〇kg 灰色母 2 kg 抗氧劑1010 100g 抗氧劑168 100g
[0058] 將上述物料放入高速攪拌器中混合均勻，攪拌器轉(zhuǎn)速800r/min，攪拌時(shí)間lOmin。
[0059] (2)將上述混合均勻的物料加入單螺桿擠出機(jī)，擠出機(jī)螺桿直徑75mm，螺桿轉(zhuǎn)速 60r/min〇
[0060] (3)使用空氣冷卻對(duì)機(jī)筒溫度進(jìn)行溫控，機(jī)筒溫度保持為190-220°c ;
[0061] (4)在擠出機(jī)機(jī)頭與管材模頭之間安裝濾網(wǎng)，提高擠出機(jī)背壓，促進(jìn)原料的熔融塑 化；
[0062] (5)經(jīng)過(guò)塑化的原料在模頭內(nèi)定型成管胚，然后在牽引裝置作用下通過(guò)定徑套和 真空箱冷卻定型最終形成管材。
[0063] (6)對(duì)管材進(jìn)行切割、檢驗(yàn)，合格品包裝入庫(kù)。
[0064] 表1實(shí)施例1-4的聚丙烯管材性能檢測(cè)結(jié)果
[0065]

【權(quán)利要求】
1. 一種生產(chǎn)聚烯烴管材的雙螺桿擠出機(jī)，其特征在于：所述擠出機(jī)的雙螺桿軸芯內(nèi)部 設(shè)有沿軸芯軸向的冷卻通道，所述擠出機(jī)機(jī)筒內(nèi)設(shè)有氣孔通道和水冷通道，所述氣孔通道 沿?cái)D出機(jī)機(jī)筒軸向，所述水冷通道外接循環(huán)水管道。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述雙螺桿擠出機(jī)，其特征在于：擠出機(jī)機(jī)筒和管材模頭之間設(shè)有 濾網(wǎng)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述雙螺桿擠出機(jī)，其特征在于：擠出機(jī)機(jī)筒和管材模頭之間設(shè)有 齒輪泵。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述雙螺桿擠出機(jī)，其特征在于：所述濾網(wǎng)設(shè)在擠出機(jī)機(jī)筒和 齒輪泵之間。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述雙螺桿擠出機(jī)，其特征在于：所述雙螺桿擠出機(jī)為平行同向雙 螺桿擠出機(jī)。
6. -種用權(quán)利要求1所述雙螺桿擠出機(jī)生產(chǎn)聚烯烴管材的方法，其步驟包括：（1)將聚 丙烯原料、色母、改性劑、填料、抗氧劑倒入高速攪拌機(jī)中混合均勻；（2)將混合后的物料倒 入所述雙螺桿擠出機(jī)熔融塑化；（3)將原料在模頭內(nèi)定型成管胚，然后在牽引裝置作用下 通過(guò)定徑套和真空箱冷卻定型得到所述聚烯烴管材。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述生產(chǎn)聚烯烴管材的方法，其特征在于：所述步驟（2)中螺桿軸芯 溫度為20-40°C。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述生產(chǎn)聚烯烴管材的方法，其特征在于：所述步驟（3)中機(jī)筒溫度 為 190-220。。。
【文檔編號(hào)】B29C47/68GK104097311SQ201410141845
【公開(kāi)日】2014年10月15日 申請(qǐng)日期:2014年4月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月10日
【發(fā)明者】陳厚忠 申請(qǐng)人:武漢金牛經(jīng)濟(jì)發(fā)展有限公司