基于剪切形變與拉伸形變協(xié)同作用的螺桿式混合裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種高分子材料混合裝置，特別是涉及基于剪切形變與拉伸形變協(xié)同作用的高分子材料混合裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]高分子材料成型加工過程中，為了避免單一高分子材料性能的局限性，通常通過共混改性的方法將不同的聚合物、填料及各種助劑等共混在一起，以此來提高材料的性能，共混設備是這一過程必需用到的裝置。共混設備的發(fā)展經(jīng)歷了間歇式混合設備和連續(xù)式混合設備兩個發(fā)展階段。間歇式混合設備主要包括開煉機、密煉機、捏煉機等，而連續(xù)式混煉設備如單螺桿擠出機，以及在單螺桿擠出機的基礎上發(fā)展而來的雙螺桿擠出機、多螺桿擠出機等。這些混煉設備其混煉機理大多是建立在剪切形變的基礎之上，物料的流動及混合也主要由剪切形變支配。為了提高混合效率及混合效果，通常采用使物料受到高剪切強度及延長高剪切的作用時間。高剪切強度將導致諸多問題:1、比能耗高，驅(qū)動負載大；2、高剪切作用產(chǎn)生大量的粘性耗散熱從而導致熔體溫度升高，物料降解甚至熱分解，同時使得加工過程中物料的溫度難以控制；3、由于剪切速率增大及熔體溫度升高使得共混物熔體粘度低，混合效果變差；4、粒子在以剪切為主的流動中可能作旋轉(zhuǎn)運動，混合分散效果降低。
[0003]為了提高混合裝置的混合效率及改善混合效果，本領(lǐng)域的技術(shù)人員主要從裝置的幾何結(jié)構(gòu)以及成型過程中的工藝參數(shù)等方面進行改進:1、開發(fā)新型結(jié)構(gòu)的螺桿如使用楔形螺棱，同時在螺棱上開設錐形槽等產(chǎn)生收斂流道，強化混合過程中的拉伸作用；2、通過外加力場如振動力場、超聲波、高頻電場等使物料受到復合應力作用；3、在成型模具中設計收斂一一發(fā)散流道，使得物料受到壓縮/膨脹作用等。這些方法是在以剪切變形為主的混合裝置上不同程度的引入了拉伸流場，提高了裝置的混合效率及混合效果。然而，上述方法中物料在混合過程中依然由剪切應力/形變支配，是以剪切形變?yōu)橹鞯幕旌线^程。如果能將拉伸流場引入到物料的混合過程，強化混合過程中物料受到的拉伸形變作用，變剪切形變支配的混合混煉過程為拉伸形變支配的混合混煉過程，將最大程度的提高物料的分散與分布效果，從而達到提尚制品性能的目的。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型旨在解決目前基于剪切形變的單螺桿混合設備混合效率低、物料停留時間不易控制的問題，提供一種基于剪切形變與拉伸形變協(xié)同作用的塑化混煉裝置，達到提尚混合效果的目的。
[0005]本實用新型的目的通過如下技術(shù)方案實現(xiàn):
[0006]基于剪切形變與拉伸形變協(xié)同作用的螺桿式混合裝置，主要由驅(qū)動電機、聯(lián)軸器、減速箱、法蘭盤、料斗、機筒、過渡板、中空螺桿、收斂板、螺桿頭、導流盤和堵頭組成；中空螺桿與減速箱相連，機筒的一端安裝在法蘭盤上，機筒的另一端與導流板連接，堵頭安裝在導流板上；料斗在靠近法蘭盤處與機筒的空心部分連通，中空螺桿同心安裝在機筒中；在靠近導流板的中空螺桿的內(nèi)孔中設有過渡板、收斂板和螺桿頭，過渡板安裝在靠近料斗的一端的中空螺桿內(nèi)，至少一組收斂板設置在過渡板與螺桿頭之間，螺桿頭設置在中空螺桿前部頂端；過渡板中心設有通孔，過渡板上的流道以及中空螺桿上的多個開口與螺槽連通；過渡板上的流道和中空螺桿的開口連通；一組收斂板由兩塊收斂板連接組成，其中一塊收斂板設有由小到大逐漸增大的中心孔，另一塊收斂板設有由大到小逐漸減小的中心孔，兩塊收斂板的空心孔連通，并與過渡板上的流道連通；螺桿頭內(nèi)的流道一端與收斂板的中心孔連通，另一端與導流盤前端的機筒空腔連通。
[0007]為進一步實現(xiàn)本實用新型目的，優(yōu)選地，所述過渡板上的流道和中空螺桿的開口至少為3個。
[0008]所述過渡板開有4 - 8個開口的流道。
[0009]—組收斂板中兩塊收斂板中心孔的最大直徑和最小直徑都相同。
[0010]不同組的收斂板中心孔的最大直徑和最小直徑都相同。
[0011]所述收斂板中心孔加工成雙曲面或者圓錐面形式的流道。
[0012]所述螺桿轉(zhuǎn)速可調(diào)或收斂板中心孔的形狀或者大小可調(diào)。
[0013]所述電機、聯(lián)軸器、減速箱、法蘭盤和機筒安裝在機架上。
[0014]本實用新型中空螺桿與減速箱相連接并在電機的帶動下旋轉(zhuǎn)；過渡板置于中空螺桿的最里端，與過渡板串聯(lián)連接的是若干塊收斂板；螺桿頭與螺桿由螺紋連接，通過螺桿頭將收斂板、過渡板、及螺桿形成一條完整的中空螺桿。由于相鄰兩塊收斂板的收斂方向相反，從而在螺桿內(nèi)孔中形成周期性變化的收斂一一發(fā)散流道；在過渡板上沿圓周方向開有四條通道，物料通過這些通道從螺桿內(nèi)孔流入螺槽中。
[0015]混合過程如下:物料從料斗加入，在料筒及螺桿的拖曳作用下沿螺槽向螺桿頭方向流動，在熔體壓力作用下通過螺桿頭上的孔道進入到具有收斂一一發(fā)散流動特性的螺桿內(nèi)孔中，然后從過渡板上的流道中進入螺槽，形成物料的循環(huán)流動。達到混合要求時，打開安裝在導流板上的堵頭，將混合好的物料排出。由于螺槽中的物料主要受到剪切形變作用，而在螺桿內(nèi)孔中的收斂一一發(fā)散流道中主要受到拉伸形變作用，因而實現(xiàn)了剪切形變與拉伸形變協(xié)同作用的塑化混合過程。
[0016]本實用新型與現(xiàn)有混合方法及裝置相比，具有如下優(yōu)點:
[0017]1、本實用新型將拉伸形變引入到單螺桿擠出的物料的混合過程，提高了裝置的混合效率與混合效果；
[0018]2、本實用新型可用于共混體系中組份粘度差別大的高分子復合材料體系的混合，對物料適應性廣；
[0019]3、本實用新型通過一條螺桿便實現(xiàn)了剪切形變與拉伸形變協(xié)同作用的塑化、輸運、混合過程，設備結(jié)構(gòu)簡單，操作方便。
【附圖說明】
[0020]圖1為實施例1基于剪切形變與拉伸形變協(xié)同作用的螺桿式混合裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖2為圖1的中空螺桿的剖視圖；
[0022]圖3為圖2收斂板的形狀示意圖；
[0023]圖4為圖2中A - A向截面圖；
[0024]圖5為實施例2剪切形變與拉伸形變協(xié)同作用的螺桿式混合裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖6為圖5的中空螺桿的剖視圖；
[0026]圖7為圖5收斂板的形狀圖；
[0027]圖8為圖6中B - B向截面圖；
[0028]圖中示出:驅(qū)動電機1、聯(lián)軸器2、減速箱3、法蘭盤4、料斗5、機筒6、過渡板7、中空螺桿8、收斂板9、螺桿頭10、導流盤11、堵頭12、機架13。
【具體實施方式】
[0029]下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型做進一步的說明，但本實用新型要求保護的范圍并不局限于實施例表述的范圍。
[0030]實施例1
[0031]如圖1所示，基于剪切形變與拉伸形變協(xié)同作用的螺桿式混合裝置，主要由驅(qū)動電機1、聯(lián)軸器2、減速箱3、法蘭盤4、料斗5、機筒6、過渡板7、中空螺桿8、收斂板9、螺桿頭10、導流盤11、堵頭12、機架13組成；中空螺桿8與減速箱3相連，在電機I的帶動下旋轉(zhuǎn)；機筒6的一端安裝在法蘭盤4上，機筒6的另一端與導流板11連接，堵頭12安裝在導流板11上；料斗5在靠近法蘭盤4處與機筒6的空心部分連通，中空螺桿8同心安裝在機筒6中；電機1、聯(lián)軸器2、減速箱3、法蘭盤4和機筒6安裝在機架13上。
[0032]如圖2 - 4所示，在靠近導