專利名稱：一種大型高分子制品擠出成型裝置及工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及擠出成型裝備技術(shù)領(lǐng)域，特指一種可實(shí)現(xiàn)大型高分子制品擠出成型的 擠出機(jī)及其成型工藝。
背景技術(shù)：
擠出成型在塑料制品成型加工工業(yè)中占有很重要的地位。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在塑料制品成 型加工中，擠出成型制品的產(chǎn)量居首位。與其他成型方法比較，擠出成型具有連續(xù)化生產(chǎn)、 生產(chǎn)率高、應(yīng)用廣泛和投資少、收效快的特點(diǎn)。隨著塑料擠出成型技術(shù)的廣泛應(yīng)用和發(fā)展， 擠出機(jī)的類型日益增多。擠出機(jī)高速、高產(chǎn)，可使投資者以較低的投入獲得較大的產(chǎn)出和高額的回報(bào)。擠出 機(jī)的高效主要體現(xiàn)在高產(chǎn)出、低能耗、低制造成本方面。在功能方面，螺桿擠出機(jī)已不僅僅 用于高分子材料的擠出成型和混煉加工，它的用途已拓寬到食品、飼料、電極、炸藥、建材、 包裝、紙漿、陶瓷等領(lǐng)域。但是，擠出機(jī)螺桿轉(zhuǎn)速高速化也帶來了一系列需要克服的難點(diǎn)如物料在螺桿內(nèi) 停留時(shí)間減少會(huì)導(dǎo)致物料混煉塑化不均，物料經(jīng)受過度剪切可能造成物料急驟升溫和熱分 解，擠出穩(wěn)定性控制困難會(huì)造成擠出物幾何尺寸波動(dòng)，相關(guān)的輔助裝置和控制系統(tǒng)的精度 必須提高，螺桿與機(jī)筒的磨損加劇需要采用高耐磨及超高耐磨材質(zhì)，減速器與軸承在高速 運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下如何提高其壽命等問題都需要解決。另外，實(shí)現(xiàn)擠出成型設(shè)備的大型化可以降低生產(chǎn)成本，這在大型雙螺桿造粒機(jī)組、 吹膜機(jī)組、管材擠出機(jī)組等方面優(yōu)勢更為明顯。然而，大型制品擠出對成型模具精度要求 高，尤其擠出直徑較大的薄壁制品或幅寬較大的膜和片材時(shí)，即使口模加工精度高，但是如 果沿口模溫度的波動(dòng)也會(huì)對熔體的流動(dòng)性產(chǎn)生影響，進(jìn)而影響最終的制品質(zhì)量，此外由于 擠出產(chǎn)量高機(jī)頭壓力低，擠出機(jī)塑化過程的波動(dòng)也會(huì)對擠出制品的精度產(chǎn)生較大的影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種適合擠出大型高分子制品的擠出成型裝置，能夠消除擠 出塑化波動(dòng)對成型制品質(zhì)量的影響，將口模分成若干段，減少對機(jī)頭加工精度的依賴，使成 型過程可控度提高，加工大型薄壁制品更加容易。本發(fā)明的技術(shù)方案是，一種大型高分子制品擠出成型裝置，主要包括擠出系統(tǒng)、熔 體匯集裝置、熔體行星齒輪泵、熔體行星齒輪泵傳動(dòng)及控制裝置、熔體行星齒輪泵溫度控制 裝置、分支流道、分支流道溫度控制裝置、分支流道連接器、機(jī)頭體、機(jī)頭內(nèi)分支流道、阻尼 裝置、成型流道、口模、口模調(diào)節(jié)裝置、機(jī)頭溫度控制裝置，擠出系統(tǒng)包括一臺(tái)或多臺(tái)擠出 機(jī)，熔體匯集裝置的入口與擠出系統(tǒng)的熔體出口連接，熔體匯集裝置將來自一臺(tái)或多臺(tái)擠 出機(jī)的熔體匯集起來，熔體匯集裝置有一個(gè)或多個(gè)入口，熔體匯集裝置有一個(gè)出口，熔體匯 集裝置的出口與熔體行星齒輪泵入口連接，熔體行星齒輪泵溫度控制裝置控制流經(jīng)它的熔 體的溫度，熔體行星齒輪泵傳動(dòng)及控制裝置控制熔體行星齒輪泵中齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，控制熔體的流量，熔體經(jīng)熔體行星齒輪泵后分成若干分支從熔體行星齒輪泵出口流出，每 個(gè)熔體行星齒輪泵出口連接一個(gè)分支流道，根據(jù)口模處熔體的流動(dòng)情況通過分支流道溫度 控制系統(tǒng)來控制每個(gè)分支流道的熔體的溫度，分支流道通過其分支流道連接器與機(jī)頭體連 接，對于環(huán)形制品，機(jī)頭體內(nèi)分支流道沿圓周分布，分支流道與分支流道連接器可以做成一 個(gè)整體，阻尼裝置安裝在機(jī)頭體上，位于分支流道的末端，用于提供阻擋，使再次匯聚的熔 體壓力和流速達(dá)到均勻，口模安裝在機(jī)頭體的出口處，口模調(diào)節(jié)裝置用于調(diào)節(jié)口模出口間 隙的大小，在口模與阻尼裝置之間是機(jī)頭體的成型流道，用于從阻尼裝置到口模處流道間 隙的過渡，并使熔體流動(dòng)進(jìn)一步均化。本發(fā)明一種大型高分子制品擠出成型裝置的擠出系統(tǒng)可以是單螺桿擠出機(jī)、雙螺 桿擠出機(jī)、多螺桿擠出機(jī)、磨盤擠出機(jī)、雙轉(zhuǎn)子連續(xù)混煉機(jī)，當(dāng)擠出系統(tǒng)包括多臺(tái)擠出機(jī)時(shí)， 可以是這些擠出機(jī)的組合。熔體行星齒輪泵溫度控制裝置的加熱采用加熱棒、加熱圈、加熱絲或流體介質(zhì)。分 流道溫度控制系統(tǒng)的加熱也可采用加熱棒、加熱圈、加熱絲或流體介質(zhì)。根據(jù)分支流道與機(jī)頭體連接位置的不同，分支流道的截面積可以不同，對于像制 品為片材的情況，靠近成型流道兩邊熔體的流動(dòng)由于壁面效應(yīng)流速阻力大，分支流道截面 可以大一些，也可以在分支流道上設(shè)置截流裝置，調(diào)節(jié)壓力。本發(fā)明一種大型高分子制品擠出成型裝置的擠出工藝過程是高分子材料經(jīng)擠出 機(jī)的加料斗進(jìn)入機(jī)筒后，高分子材料在擠出機(jī)溫控系統(tǒng)的作用下以及螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)形成的剪切 力的作用下塑化，熔化的高分子材料即熔體從擠出機(jī)出口流出進(jìn)入到熔體匯集裝置，熔體 經(jīng)過熔體匯集裝置再進(jìn)入到熔體行星齒輪泵，熔體行星齒輪泵將匯集的熔體分成均勻的若 干分支，分支數(shù)等于行星齒輪的個(gè)數(shù)，熔體行星齒輪泵的每個(gè)分支出口連接一個(gè)分支流道， 各個(gè)分支流道流動(dòng)長度相同，以保證熔體在機(jī)頭體內(nèi)分支流道入口的速度和壓力相同，熔 體經(jīng)分支流道連接器進(jìn)入到機(jī)頭體內(nèi)分支流道，在阻尼裝置的阻擋下均勻分布，熔體越過 阻尼裝置后流過機(jī)頭成型流道，經(jīng)過成型流道的過渡過程，使得熔體以均勻的流動(dòng)速度和 壓力流出口模，再經(jīng)定型、冷卻得到制品。機(jī)頭體溫度控制裝置只能控制機(jī)頭的整體溫度， 對于機(jī)頭體溫度控制裝置沿周向分段的連接處或環(huán)境變化帶來的影響無法消除，根據(jù)流出 口模熔體的流速和流量差異，可以通過分支流道溫度控制系統(tǒng)來控制每個(gè)分支流道的熔體 的溫度，因?yàn)楦叻肿硬牧系牧鲃?dòng)特性對溫度的依賴性很大，口模調(diào)節(jié)裝置主要用于調(diào)節(jié)熔 體流出口模的間隙，流道表面粗糙度差異和機(jī)頭熱處理的差異及熔體流動(dòng)性差異都可以借 助熔體溫度的調(diào)節(jié)來適應(yīng)。本發(fā)明由于采用了熔體行星齒輪泵及其熔體行星齒輪泵傳動(dòng)及控制裝置、熔體行 星齒輪泵溫度控制裝置，熔體進(jìn)入機(jī)頭的流動(dòng)不受擠出系統(tǒng)的直接影響，如果要求擠出系 統(tǒng)提供高的產(chǎn)量時(shí)，可以選用多臺(tái)中小型的擠出機(jī)同時(shí)供料，降低了制作大型擠出機(jī)帶來 的加工和調(diào)節(jié)成本。由于行星齒輪泵分流精度高，熔體行星齒輪泵將一股料流均勻分成多 股，再分段以均勻的壓力進(jìn)入到機(jī)頭體的分支流道，經(jīng)阻尼裝置和口模調(diào)節(jié)裝置的輔助調(diào) 節(jié)下均勻流出口模，獲得高質(zhì)量的制品，克服了加工大型機(jī)頭面臨的要求精度高難以實(shí)現(xiàn) 的難題，通過分支流道溫度控制裝置對各段溫度的獨(dú)立控制來彌補(bǔ)環(huán)境溫度變化、流道粗 糙度差異、機(jī)頭體材料熱處理差異、熔體流動(dòng)差異等帶來的不利影響。


圖1是本發(fā)明一種大型高分子制品擠出成型裝置的俯視圖。圖中1.熔體行星齒輪泵傳動(dòng)及控制裝置，2.擠出系統(tǒng)，3.熔體匯集裝置，4.熔 體行星齒輪泵溫度控制裝置，5.熔體行星齒輪泵，6.分支流道，7.分支流道溫度控制裝置， 8.分支流道連接器，9.機(jī)頭體，10.機(jī)頭內(nèi)分支流道，11.阻尼裝置，12.成型流道，13. 口 模，14. 口模安裝螺釘，15. 口模調(diào)節(jié)螺釘，16.機(jī)頭溫度控制裝置，17.分支流道入口，18.熔 體行星齒輪泵出口，19.熔體行星齒輪泵入口。
具體實(shí)施例方式圖1所示為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，制品為片材。本發(fā)明一種大型高分子制品擠出 成型裝置，主要包括熔體行星齒輪泵傳動(dòng)及控制裝置1、擠出系統(tǒng)2、熔體匯集裝置3、熔體 行星齒輪泵溫度控制裝置4、熔體行星齒輪泵5、分支流道6、分支流道溫度控制裝置7、分支 流道連接器8、機(jī)頭體9、機(jī)頭內(nèi)分支流道10、阻尼裝置11、成型流道12、口模13、口模調(diào)節(jié) 裝置、機(jī)頭溫度控制裝置16，口模調(diào)節(jié)裝置包括口模安裝螺釘14、口模調(diào)節(jié)螺釘15，熔體匯 集裝置3的入口與擠出系統(tǒng)2的熔體出口連接，熔體匯集裝置3將來自一臺(tái)或多臺(tái)擠出機(jī) 的熔體匯集起來，熔體匯集裝置3有一個(gè)或多個(gè)入口，熔體匯集裝置3有一個(gè)出口，熔體匯 集裝置3的出口與熔體行星齒輪泵入口 19連接，熔體行星齒輪泵溫度控制裝置4控制流 經(jīng)它的熔體的溫度，熔體行星齒輪泵傳動(dòng)及控制裝置1控制熔體行星齒輪泵5中齒輪的轉(zhuǎn) 動(dòng)，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，控制熔體的流量，熔體經(jīng)熔體行星齒輪泵5后分成若干分支從熔體行星齒輪 泵出口 18流出，熔體行星齒輪泵5的每個(gè)熔體行星齒輪泵出口 18連接一個(gè)分支流道6，安 裝在分支流道6上的分支流道溫度控制系統(tǒng)7調(diào)節(jié)流經(jīng)此處的熔體溫度，分支流道6通過 其分支流道連接器8與機(jī)頭體9連接，熔體在機(jī)頭體9上的入口為分支流道入口 17，分支 流道6與分支流道連接器8可以做成一個(gè)整體，阻尼裝置11安裝在機(jī)頭體9上，位于機(jī)頭 內(nèi)分支流道10的末端，用于提供阻擋，使再次匯聚的熔體壓力和流速達(dá)到均勻，口模13安 裝在機(jī)頭體9的出口處，口模安裝螺釘14和口模調(diào)節(jié)螺釘15分布于口模13上，調(diào)節(jié)口模 13時(shí)先松開口模安裝螺釘14，口模調(diào)節(jié)螺釘15帶動(dòng)口模13向上或向下微量移動(dòng)，調(diào)整完 成后再擰緊口模安裝螺釘14，調(diào)節(jié)裝置用于調(diào)節(jié)口模13出口間隙的大小，在口模13與阻尼 裝置11之間是機(jī)頭體的成型流道12，用于從阻尼裝置11到口模13處流道間隙的過渡，并 使熔體流動(dòng)進(jìn)一步均化。本實(shí)施例中熔體行星齒輪有6個(gè)行星齒輪，分支流道6為6個(gè)，阻 尼裝置11包括阻尼板和安裝螺釘，阻尼板用螺釘固定在機(jī)頭體上。圖1所示中機(jī)頭體9為 上下兩部分，圖示為拆除了機(jī)頭體9的上部分。根據(jù)口模13處熔體的流動(dòng)情況通過分支流 道溫度控制系統(tǒng)來控制每個(gè)分支流道6的熔體的溫度，例如當(dāng)某段的熔體流動(dòng)速度慢時(shí)， 提高與此對應(yīng)的分支流道6的熔體控制溫度。由于升溫速度較慢，調(diào)節(jié)時(shí)緩慢進(jìn)行，等流動(dòng) 穩(wěn)定時(shí)再進(jìn)行調(diào)解。在口模13處可增加一些傳感器，與分支流道溫度控制裝置7的溫度調(diào) 節(jié)形成閉環(huán)控制，使調(diào)解自動(dòng)進(jìn)行。
權(quán)利要求
1.一種大型高分子制品擠出成型裝置，其特征在于主要包括擠出系統(tǒng)、熔體匯集裝 置、熔體行星齒輪泵、熔體行星齒輪泵傳動(dòng)及控制裝置、熔體行星齒輪泵溫度控制裝置、分 支流道、分支流道溫度控制裝置、分支流道連接器、機(jī)頭體、機(jī)頭內(nèi)分支流道、阻尼裝置、成 型流道、口模、口模調(diào)節(jié)裝置、機(jī)頭溫度控制裝置，熔體匯集裝置有入口和出口，熔體匯集裝 置的入口與擠出系統(tǒng)的熔體出口連接，熔體匯集裝置的出口與熔體行星齒輪泵入口連接， 熔體行星齒輪泵傳動(dòng)及控制裝置控制熔體行星齒輪泵中齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，熔體行星齒輪泵溫度 控制裝置控制位于熔體行星齒輪泵中熔體的溫度，熔體經(jīng)熔體行星齒輪泵后分成若干分支 從熔體行星齒輪泵出口流出，每個(gè)熔體行星齒輪泵出口連接一個(gè)分支流道，安裝在分支流 道上的分支流道溫度控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)流經(jīng)此處的熔體溫度，分支流道通過其分支流道連接器 與機(jī)頭體連接，阻尼裝置安裝在機(jī)頭體上并位于機(jī)頭內(nèi)分支流道的末端，口模安裝在機(jī)頭 體的出口處，口模調(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)口模出口間隙，機(jī)頭溫度控制裝置控制機(jī)頭的溫度，在口模 與阻尼裝置之間是機(jī)頭體的成型流道。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大型高分子制品擠出成型裝置，其特征在于擠出系統(tǒng) 采用單螺桿擠出機(jī)、雙螺桿擠出機(jī)、多螺桿擠出機(jī)、往復(fù)螺桿擠出機(jī)或磨盤擠出機(jī)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大型高分子制品擠出成型裝置，其特征在于擠出系統(tǒng) 采用單螺桿、雙螺桿、多螺桿擠出機(jī)、往復(fù)螺桿擠出機(jī)或磨盤擠出機(jī)其中的兩個(gè)或多個(gè)類型 組合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大型高分子制品擠出成型裝置，其特征在于熔體行星 齒輪泵溫度控制裝置的加熱和/或分流道溫度控制系統(tǒng)的加熱采用加熱棒、加熱圈、加熱 絲或流體介質(zhì)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大型高分子制品擠出成型裝置，其特征在于在分支流 道上設(shè)置截流裝置。
6.一種利用權(quán)利要求1或5所述一種大型高分子制品擠出成型裝置實(shí)現(xiàn)的擠出成型 工藝，其特征在于熔化的高分子材料從擠出系統(tǒng)出口流出進(jìn)入到熔體匯集裝置，熔體經(jīng)過 熔體匯集裝置再進(jìn)入到熔體行星齒輪泵，熔體行星齒輪泵將匯集的熔體分成均勻的若干分 支，分支數(shù)等于行星齒輪的個(gè)數(shù)，熔體行星齒輪泵的每個(gè)分支出口連接一個(gè)分支流道，各個(gè) 分支流道流動(dòng)長度相同，熔體經(jīng)分支流道連接器進(jìn)入到機(jī)頭體內(nèi)分支流道，通過分支流道 溫度控制系統(tǒng)來控制每個(gè)分支流道的熔體的溫度，熔體在阻尼裝置的阻擋下均勻分布，熔 體越過阻尼裝置后流過機(jī)頭成型流道，經(jīng)過成型流道的過渡過程，使得熔體以均勻的流動(dòng) 速度和壓力流出口模，再經(jīng)定型、冷卻得到制品。
全文摘要
本發(fā)明一種大型高分子制品擠出成型裝置及工藝，成型裝置包括擠出系統(tǒng)、熔體匯集裝置、熔體行星齒輪泵、熔體行星齒輪泵傳動(dòng)及控制裝置、熔體行星齒輪泵溫度控制裝置、分支流道、分支流道溫度控制裝置、分支流道連接器、機(jī)頭體、機(jī)頭內(nèi)分支流道、阻尼裝置、成型流道、口模、口模調(diào)節(jié)裝置、機(jī)頭溫度控制裝置，本發(fā)明中熔體行星齒輪泵將一股料流分成多股，再分段以均勻的壓力進(jìn)入到機(jī)頭體的分支流道，經(jīng)阻尼裝置和口模調(diào)節(jié)裝置的輔助調(diào)節(jié)下均勻流出口模，克服了加工大型機(jī)頭面臨的要求精度高難以實(shí)現(xiàn)的難題，通過分支流道溫度控制裝置對各段溫度的獨(dú)立控制來彌補(bǔ)環(huán)境溫度變化、流道粗糙度差異、機(jī)頭體材料熱處理差異、熔體流動(dòng)差異等帶來的不利影響。
文檔編號B29C47/92GK102039657SQ20091018006
公開日2011年5月4日 申請日期2009年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月26日
發(fā)明者楊衛(wèi)民, 汪傳生 申請人:青島科技大學(xué)