專利名稱:生產(chǎn)填充材料顆粒的方法
本發(fā)明涉及到生產(chǎn)可傾注的外凸內(nèi)凹的球弓形塑料填充材料顆粒的方法，在此過(guò)程中，塑料經(jīng)過(guò)加料斗從擠塑螺桿的套筒開(kāi)口進(jìn)入擠塑機(jī)，然后在通過(guò)擠塑機(jī)的過(guò)程中，使塑料塑化，由于物流橫截面上各處的速度不同，從口模出口擠出來(lái)的塑料就呈曲面形，并在塑料顯著膨脹之前，就在口模出口處直接把擠出的塑料切開(kāi)。
這種方法在美國(guó)專利3，961，000中已見(jiàn)報(bào)導(dǎo)。這種方法是這樣的，可膨脹的聚苯乙烯(EPS)及其添加劑經(jīng)過(guò)加料斗進(jìn)入擠塑機(jī)。擠塑螺桿再使這種塑料通過(guò)擠塑機(jī)，在通過(guò)擠塑機(jī)的過(guò)程中，特殊設(shè)計(jì)的芯軸直徑漸增的擠塑螺桿以及適當(dāng)?shù)臏囟确植际顾芰纤芑芰蠌目谀３隹谝粩D出來(lái)，就用切割裝置把它切下。這就使切下來(lái)的顆粒在第一次膨脹過(guò)程中能膨脹成表面為外凸內(nèi)凹的特殊形狀。在以后的幾次膨脹過(guò)程中，填充材料顆粒便加工成最后形狀。
這個(gè)連續(xù)過(guò)程要由許多參數(shù)來(lái)確定。從經(jīng)濟(jì)角度來(lái)看，擠塑機(jī)單位時(shí)間處理的塑料量特別重要。這個(gè)處理量也取決于許多參數(shù)，主要與擠塑機(jī)的設(shè)計(jì)有關(guān)，即擠塑螺桿及其套筒的尺寸。要保證能再現(xiàn)的最終產(chǎn)品質(zhì)量波動(dòng)小，就必須熟知擠塑機(jī)內(nèi)進(jìn)行的化學(xué)及物理過(guò)程。
為了得到結(jié)構(gòu)均勻的擠塑的填充材料，原料(EPS)和添加劑，如著色劑、發(fā)泡劑以及類似的物質(zhì)，必須均勻地送入這個(gè)連續(xù)過(guò)程。初始階段均勻加料影響最終產(chǎn)品的質(zhì)量，自然也影響其數(shù)量。擠塑機(jī)的所謂“強(qiáng)迫加料過(guò)程”使均勻加料成為可能，也就是說(shuō)，借助于“強(qiáng)迫加料裝置”將原料壓入擠塑機(jī)，如利用“固體輸送螺旋”把塑料從供料箱壓入擠塑機(jī)。這一初始階段需要加以控制，并且在完成上述過(guò)程的機(jī)構(gòu)中容易出現(xiàn)故障。要用加料螺旋將塑料壓入擠塑機(jī)，就必須從供料箱向其供應(yīng)物料，這種均勻加料法需要相當(dāng)多的結(jié)構(gòu)及操作兩方面的費(fèi)用。
不用附加的加料螺旋加料，均勻性及產(chǎn)量都較低，因此上述過(guò)程的效益降低了。
本發(fā)明的目的就是要改進(jìn)這種方法，使其不用加料裝置就能達(dá)到產(chǎn)量高且物料更加均勻地通過(guò)擠塑機(jī)的效果。
改進(jìn)的方法是，塑料從擠塑螺桿及其套筒之間的一個(gè)區(qū)域進(jìn)入擠塑機(jī)，在塑料進(jìn)入?yún)^(qū)，套筒沿縱向開(kāi)有凹槽，有些塑料可能滑進(jìn)槽內(nèi)，這就使物料通過(guò)擠塑機(jī)的量增加且更加均勻地通過(guò)擠塑機(jī)。
在這個(gè)過(guò)程中，加料斗下口裝在擠塑機(jī)進(jìn)料區(qū)套筒的相應(yīng)開(kāi)口上，塑料粒料僅僅通過(guò)自身的重量被帶入所謂的凹槽入口區(qū)。
螺旋形擠塑螺桿的推進(jìn)面把塑料粒料推進(jìn)，從而通過(guò)擠塑機(jī)。顆粒的運(yùn)動(dòng)可分為軸向前進(jìn)運(yùn)動(dòng)和周向運(yùn)動(dòng)，兩種運(yùn)動(dòng)速度的比值決定了粒料在傳送方向上通過(guò)擠塑機(jī)的速度。如粒料粘在擠塑機(jī)內(nèi)的任何一點(diǎn)，它就將只進(jìn)行周向運(yùn)動(dòng)而不再沿軸向前進(jìn)。比值越大，軸向傳送的物料就越少，后來(lái)的物料在此處也就被堵塞了。這就是說(shuō)，與螺桿一起同步作周向旋轉(zhuǎn)的粒料越多，軸向傳送的粒料就越少，即粒料的通過(guò)量越少，同時(shí)，物料通過(guò)的均勻度也不能令人滿意。在套筒上的凹槽，對(duì)于在入口區(qū)某一橫斷面上的某些塑料粒料，提供了一個(gè)“逃逸區(qū)”。這樣，直接在螺桿上慢下來(lái)的粒料較少，即總的說(shuō)來(lái)粘在螺桿上的粒料較少，也就是在周向與螺桿作同步旋轉(zhuǎn)的粒料較少，因而在傳送方向上被傳送的物料量就增加。這樣，凹槽里的粒料就更多地被帶到了螺桿心軸的方向上，或者通過(guò)壓力被壓出加料斗?？偠灾?，增加了粒料的運(yùn)動(dòng)和因此而產(chǎn)生的摻和作用。同時(shí)，由于減少了“堵塞”，粒料所占體積亦減小，而使單位體積內(nèi)粒料更加緊密而且更加均勻地壓實(shí)。
在凹槽入口區(qū)，凹槽深為常數(shù)。
同光滑內(nèi)表面的套筒相比，在相同螺桿轉(zhuǎn)速下，擠塑機(jī)產(chǎn)量可以增加約一倍。
使塑料粒料在加料區(qū)內(nèi)不發(fā)生塑化，這一點(diǎn)具有決定性的重要意義。如果塑料塑化了，粒料就會(huì)擠進(jìn)凹槽，使凹槽塞滿而失去其積極的效果。在一定的凹槽尺寸(槽深、槽寬及開(kāi)槽數(shù)目)下，塑料粒子的粒徑可以在比較寬的范圍內(nèi)變化，而不會(huì)對(duì)凹槽的效果產(chǎn)生明顯的影響。
凹槽的斷面成U形為好，其U形的兩條邊稍為向外張開(kāi)。
在緊接著凹槽入口區(qū)的過(guò)渡區(qū)內(nèi)，凹槽深度減小到零。與過(guò)渡區(qū)相連的是塑化區(qū)，其套筒內(nèi)表面是完全光滑的。
在過(guò)渡區(qū)，由于粒料所占空間逐漸減小，塑料漸趨密實(shí)。所產(chǎn)生的摩擦熱決不能達(dá)到足以使物料塑化的熱量，過(guò)量的熱必須冷卻掉，塑料塑化只能在緊接著過(guò)渡區(qū)的塑化區(qū)內(nèi)發(fā)生。
在特別優(yōu)先選用的實(shí)施方案中，在直徑約為50毫米的套筒內(nèi)表面開(kāi)有八個(gè)螺旋狀凹槽。同光滑內(nèi)表面套筒相比，可膨脹的聚苯乙烯(EPS)的產(chǎn)量可自50公斤/小時(shí)大約增加到90公斤/小時(shí)。
使用本發(fā)明的裝置，這個(gè)過(guò)程可以用特別簡(jiǎn)單且經(jīng)濟(jì)的方式來(lái)完成，而無(wú)須加料螺旋或其它加料裝置。
下面將用附圖所示實(shí)施方案來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。
圖1為生產(chǎn)填充材料顆粒的裝置的示意圖。
圖2為擠塑裝置及加料區(qū)的部分側(cè)視圖。
圖3為加料區(qū)的部分剖面俯視圖。
圖4為開(kāi)有凹槽的擠塑機(jī)套筒的部分放大圖。
圖5為圖4里沿Ⅴ-Ⅴ線的剖視圖。
圖6為螺旋狀凹槽的螺旋線設(shè)計(jì)圖。
完成本發(fā)明生產(chǎn)方法所需裝置如圖1所示，包括帶有驅(qū)動(dòng)馬達(dá)11的擠塑裝置10，齒輪機(jī)構(gòu)12，加料區(qū)13和擠塑機(jī)14。切割裝置16直接裝在擠塑機(jī)14的口模出口15的前面?？蓴D塑并能膨脹的熱塑性材料經(jīng)過(guò)加料斗17然后經(jīng)過(guò)加料區(qū)13進(jìn)入擠塑機(jī)14，加入的物料最好為顆粒狀或片狀，塑料可為聚苯乙烯或其它適宜的聚合物。
物料在縱向通過(guò)擠塑機(jī)的過(guò)程中塑化，然后成熔融態(tài)從出口15處出來(lái)，由于物流橫截面上各點(diǎn)速度不等，塑料從口模出口內(nèi)擠出時(shí)就成曲面形。擠出來(lái)的塑料直接在出口15處用切割裝置16切下。
切下來(lái)的塑料顆粒在自由落下的過(guò)程中第一次膨脹，膨脹后顆粒已具有外凸內(nèi)凹的表面，用收集器19將固化且冷卻下來(lái)的塑料顆粒18收集起來(lái)。
上述第一次膨脹后的泡沫顆粒，用鼓風(fēng)機(jī)20經(jīng)過(guò)管道21送到貯存器22。
經(jīng)過(guò)一定的貯存時(shí)間后，第一次膨脹成的塑料顆粒18從貯存器22送到再膨脹器23，在此，塑料再一次膨脹。
從再膨脹器23出來(lái)，再次膨脹后的塑料顆粒18被送到貯存器24。貯存器24最好是由篩網(wǎng)材料或另外的網(wǎng)孔材料制成，這樣空氣便能自由流通，使再膨脹后的塑料顆粒容易干燥。
為了起到填充材料的作用，膨脹到最后形狀的顆粒必須具有穩(wěn)定且均勻的結(jié)構(gòu)。特別是在堆積和運(yùn)輸中產(chǎn)生的影響填充材料的壓力一定不能使顆粒破裂。此外，單個(gè)顆粒必須具有相當(dāng)光滑的表面，當(dāng)顆?；ハ嗄Σ?xí)r，不至于產(chǎn)生“破碎”現(xiàn)象。另一個(gè)對(duì)填充材料的質(zhì)量和均勻性起決定作用的因素是加料的均勻性。擠塑機(jī)單位時(shí)間傳送的物料量決定了擠塑機(jī)擠出的塑料量，因此，在切割裝置等速操作的情況下，也決定了第一次膨脹成的填充材料顆粒的大小。
圖2為裝有加料斗17的加料區(qū)13的放大圖，加料區(qū)13右邊與減速齒輪25相連，齒輪由馬達(dá)11帶動(dòng)。
在物料傳送方向上，加料區(qū)13與塑化區(qū)26相接，塑化區(qū)26及加料區(qū)13之間，在連接件27處用保溫材料隔熱。
擠塑螺桿(這里沒(méi)有畫出)貫穿加料區(qū)及塑化區(qū)，并由馬達(dá)11通過(guò)減速齒輪25帶動(dòng)。在加料區(qū)內(nèi)，擠塑螺桿由套筒28定位，套筒由支座29支承。套筒28上有一開(kāi)口30，物料就從加料斗17通過(guò)此開(kāi)口進(jìn)入擠塑機(jī)14。加料斗17的下口31與支座29上的法蘭盤32聯(lián)接。套筒28上的開(kāi)口30所在區(qū)域形成凹槽入口區(qū)33。在物料傳送方向上與這個(gè)區(qū)域連接的套筒區(qū)域?yàn)檫^(guò)渡區(qū)34。從圖3可以清楚地看到，套筒28上開(kāi)有幾個(gè)縱向延伸的螺旋狀凹槽35，在凹槽入口區(qū)33內(nèi)，凹槽35的深度36為常數(shù)。在傳送方向與凹槽入口區(qū)33相連接的過(guò)渡區(qū)34內(nèi)，凹槽深度36沿物料傳送方向減小到零。
套筒28上的開(kāi)口30約為80毫米長(zhǎng)，50毫米寬，過(guò)渡區(qū)34約為185毫米長(zhǎng)。
套筒28的壁厚37約為13毫米。
圖4為凹槽入口區(qū)33內(nèi)套筒28的部分剖視放大圖，套筒內(nèi)開(kāi)有槽深36不變的凹槽35。
凹槽35的斷面38為U形，U形的兩條邊39向外傾斜α角，就本實(shí)施方案來(lái)說(shuō)，α為15°。凹槽35的深度36約為1.5毫米，凹槽35的寬度40約為10毫米。在附圖所示的實(shí)施方案里，凹槽之間的間距41不變，此間距約為15.5毫米。
凹槽之間的間距是由套筒28的直徑，開(kāi)槽數(shù)目及其寬度來(lái)決定的。
圖5為圖4所示凹槽35沿Ⅴ-Ⅴ線的剖視圖。從傳送方向看，在套筒28的一端，凹槽有一起始區(qū)42，在此以后槽深36達(dá)到最大，而在凹槽入口區(qū)33內(nèi)這個(gè)槽深保持不變。
圖6為加料區(qū)13中凹槽螺旋線的設(shè)計(jì)圖。套筒28沿縱向切開(kāi)，將其展開(kāi)后即呈“矩形”，沿套筒28的園周43，開(kāi)有8個(gè)等間距的凹槽35。在傳送方向上經(jīng)過(guò)一段距離44后，螺旋線就正好繞了360°。在附圖所示的實(shí)施方案里，距離44約為203毫米。
從圖3可以清楚地看到，在操作過(guò)程中，物料通過(guò)開(kāi)口30進(jìn)入套筒28。擠塑螺桿(附圖沒(méi)有畫出)將塑料粒料帶入螺桿與凹槽入口區(qū)33之間的空間，此凹槽入口區(qū)33內(nèi)開(kāi)有深度36相同的凹槽35。
在凹槽入口區(qū)33內(nèi)，塑料粒料，如平均粒徑為0.5毫米的粒料，能夠滑進(jìn)凹槽。由于有這種滑入和逸出的可能性，隨擠塑螺桿沿周向作同步旋轉(zhuǎn)的塑料粒料就減少了，這樣在傳送方向上，擠塑螺桿就會(huì)把更多的物料送進(jìn)過(guò)渡區(qū)34。
總之，由于塑料本身的壓力以及凹槽入口區(qū)內(nèi)滑移的可能性，總的說(shuō)來(lái)，螺桿就會(huì)在縱向傳送更多的物料。傳送速度越快，滑移的可能性就越大，對(duì)隨后從加料斗17進(jìn)入凹槽入口區(qū)33的物料來(lái)說(shuō)，被堵塞的可能性就越小。
在過(guò)渡區(qū)34里，凹槽的深度36沿傳送方向減小到零，這樣塑料就擠壓得更加緊密且更加均勻。所產(chǎn)生的摩擦熱一定不能達(dá)到足以使物料塑化的程度。因此，在本實(shí)施方案的過(guò)渡區(qū)34內(nèi)(見(jiàn)圖2)，在套筒28的周圍加裝了冷卻肋45，以便發(fā)散熱量。
物料在進(jìn)入塑化區(qū)26之前，不能已經(jīng)塑化，因此，過(guò)渡區(qū)34與塑化區(qū)26之間要用保溫材料隔熱。
進(jìn)行加工的物料粒徑可在一定范圍內(nèi)變化，而不會(huì)對(duì)有利的效果產(chǎn)生大的影響。根據(jù)物料及加料速度的情況，套筒28在凹槽入口區(qū)33內(nèi)也可加裝冷卻肋，以保證物料在整個(gè)加料區(qū)13內(nèi)不至于塑化。如物料塑化，就會(huì)使凹槽填塞而達(dá)不到有利的效果。
根據(jù)本發(fā)明，采用帶凹槽的加料區(qū)而不用強(qiáng)迫加料裝置，就可以使進(jìn)料速度加快而且物料流動(dòng)更加均勻，從而有利于提高最終產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量。
權(quán)利要求
1.生產(chǎn)可傾注的外凸內(nèi)凹的球弓形塑料填充材料顆粒的方法，過(guò)程是，塑料經(jīng)過(guò)加料斗從擠塑螺桿的套筒開(kāi)口進(jìn)入擠塑機(jī)，在通過(guò)擠塑機(jī)的過(guò)程中，塑料被塑化，由于物流橫截面上各點(diǎn)速度不同，從口模出口擠出來(lái)的塑料就帶有一個(gè)曲面，并在塑料顯著膨脹之前，直接在口模出口處把擠出來(lái)的塑料切下，其特征是，在加料區(qū)(13)內(nèi)，塑料是從擠塑螺桿及其開(kāi)有縱向凹槽(35)的套筒(28)之間的空間被帶進(jìn)擠塑機(jī)(14)的進(jìn)料區(qū)(13)的，由于有些塑料粒料可能滑進(jìn)凹槽(35)，因而增加了擠塑機(jī)的處理量而且使塑料的輸送更加均勻。
2.根據(jù)權(quán)項(xiàng)1所述的方法，其特征是，在凹槽入口區(qū)(33)內(nèi)，凹槽(35)的深度(36)為常數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)項(xiàng)2所述的方法，其特征是，在傳送方向上與凹槽入口區(qū)(33)相連的過(guò)渡區(qū)(34)內(nèi)，凹槽(35)的深度(36)逐漸減小到零，而通過(guò)過(guò)渡區(qū)(34)的塑料雖然密度增加但并不塑化。
4.根據(jù)權(quán)項(xiàng)3所述的方法，其特征是，在緊接凹槽入口區(qū)(33)和過(guò)渡區(qū)(34)并與其絕熱的塑化區(qū)(26)內(nèi)，塑料進(jìn)行塑化過(guò)程。
5.實(shí)施權(quán)項(xiàng)1到4中任何一項(xiàng)所述的方法的裝置，包括加料斗(17)，由擠塑螺桿及其套筒以及切割裝置(16)組成的擠塑機(jī)(14)，該切割裝置(16)直接裝在擠塑機(jī)(14)的口模出口(15)處，其特征是，在加料區(qū)(13)內(nèi)，擠塑機(jī)套筒(28)開(kāi)有縱向凹槽(35)。
6.根據(jù)權(quán)項(xiàng)5所述的裝置，其特征是，加料區(qū)(13)包括凹槽入口區(qū)(33)和在傳送方向上緊接著的過(guò)渡區(qū)(34)。
7.根據(jù)權(quán)項(xiàng)6所述的裝置，其特征是，在凹槽入口區(qū)(33)內(nèi)，凹槽(35)的深度(36)為常數(shù)。
8.根據(jù)權(quán)項(xiàng)6所述的裝置，其特征是，在過(guò)渡區(qū)(34)內(nèi)，凹槽(35)的深度(36)沿傳送方向逐漸減小到零。
9.根據(jù)權(quán)項(xiàng)5所述的裝置，其特征是，套筒(28)上的縱向凹槽成螺旋線狀并行排列。
10.根據(jù)權(quán)項(xiàng)5所述的裝置，其特征是，8個(gè)縱向凹槽均勻地分布在套筒(28)的園周上。
11.根據(jù)權(quán)項(xiàng)10所述的裝置，其特征是，套筒(28)的直徑約為5厘米，在凹槽入口區(qū)(33)內(nèi)，凹槽(35)的深度(36)約為1.5毫米，寬度(40)約為10毫米。
12.根據(jù)權(quán)項(xiàng)5所述的裝置，其特征是，凹槽(35)的斷面(38)為U形其兩條邊(31)向外傾斜。
13.根據(jù)權(quán)項(xiàng)12所述的裝置，其特征是，U形斷面(38)的兩條邊(39)向外傾斜約15°。
14.根據(jù)權(quán)項(xiàng)6所述的裝置，其特征是，凹槽入口區(qū)(33)長(zhǎng)約為80毫米，過(guò)渡區(qū)(34)長(zhǎng)約為180毫米。
專利摘要
一種生產(chǎn)可傾注的外凸內(nèi)凹的球弓形塑料填充材料顆粒的方法，塑料是用加料斗通過(guò)擠塑螺桿套筒上的開(kāi)口加入的。塑料被塑化，由于物流橫截面上各點(diǎn)速度不同，從口模出口出來(lái)的塑料就呈曲面形，并在塑料顯著膨脹之前，直接在口模出口處把擠出來(lái)的塑料切下。本發(fā)明中，在加料區(qū)(13)內(nèi)，塑料被帶進(jìn)擠塑螺桿及其沿縱向開(kāi)有凹槽(35)的套筒(28)之間的空間內(nèi)，這使有些塑料粒子能滑進(jìn)縱向凹槽(35)，從而增加了擠塑機(jī)的產(chǎn)量，而且塑料的流動(dòng)也更加均勻。
文檔編號(hào)B29C47/36GK85101233SQ85101233
公開(kāi)日1987年1月24日 申請(qǐng)日期1985年4月1日
發(fā)明者格爾德·福斯 申請(qǐng)人:施托奧皮克漢斯賴興?？擞邢薰緦?dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan