基于旋轉(zhuǎn)剪切層流動(dòng)態(tài)分配的多層復(fù)合共擠出方法及模具的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及高分子材料成型技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于旋轉(zhuǎn)剪切層流動(dòng)態(tài)分配的多層復(fù)合共擠出方法及模具。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著塑料制品應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)增，人們對產(chǎn)品要求也在不斷提升，比如讓制品由多種不同特性的原料構(gòu)成，使它兼有幾種不同原料的優(yōu)良特性，實(shí)現(xiàn)不同的功能；或是由不同顏色的同種原料構(gòu)成，從而得到特殊的外觀，此時(shí)單層的模頭已經(jīng)無法滿足需求，這就需要多層共擠模頭來實(shí)現(xiàn)。
[0003]共擠出技術(shù)被廣泛用于復(fù)合薄膜、板材、管材、異型材及電線電纜的生產(chǎn)，以滿足改善性能、降低成本、降低環(huán)境污染及改善外觀等的要求。多層復(fù)合塑料制品應(yīng)用日益廣泛，多層共擠技術(shù)的關(guān)鍵在于多層復(fù)合擠出模頭，其結(jié)構(gòu)決定著多層復(fù)合制品的性能。
[0004]目前共擠模頭技術(shù)主要分為多流道式共擠模頭技術(shù)和喂料塊式共擠模頭技術(shù)。多流道式共擠模頭是熔體在進(jìn)入模頭前就完成復(fù)合過程，喂料塊式共擠模頭是在模頭內(nèi)完成熔體的復(fù)合。多流道式共擠模頭具有若干層數(shù)和各層尺寸相對應(yīng)的熔體槽，各層熔體在模頭外匯合后進(jìn)入共擠模頭，但是多流道式共擠模頭體積巨大，熔體流動(dòng)路徑長，擠出壓力大，擠出困難，且復(fù)合效果不如模內(nèi)復(fù)合的喂料塊式共擠模頭。對于幾種粘度和工藝溫度差別較大的原料，模內(nèi)共擠的優(yōu)勢就會(huì)體現(xiàn)出來。供料塊按要求的順序?qū)⑷垠w流分配，平衡各組分的速度，然后將熔體流并流，形成復(fù)合層，但是成型的多層復(fù)合制品各層之間的厚度均勻性較差?，F(xiàn)有的模內(nèi)復(fù)合的共擠模頭結(jié)構(gòu)復(fù)雜，熔體流程長，體積大，對擠出機(jī)的背壓要求尚，從而能耗也尚。
[0005]針對目前多層復(fù)合擠出模頭存在的設(shè)備結(jié)構(gòu)龐大、高成本、高能耗等問題，開發(fā)一種新型的基于旋轉(zhuǎn)剪切層流動(dòng)態(tài)分配的多層復(fù)合共擠出方法及模具具有重大意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、能耗較低、模頭壓力小及熔體停留時(shí)間較短的基于旋轉(zhuǎn)剪切層流動(dòng)態(tài)分配的多層復(fù)合共擠出方法。
[0007]本發(fā)明的另一目的在于提供一種用于實(shí)現(xiàn)上述方法的基于旋轉(zhuǎn)剪切層流動(dòng)態(tài)分配的多層復(fù)合共擠出模具。
[0008]本發(fā)明的技術(shù)方案為:一種基于旋轉(zhuǎn)剪切層流動(dòng)態(tài)分配的多層復(fù)合共擠出方法，來自多臺(tái)擠出機(jī)的聚合物熔體從環(huán)形流道的外壁面進(jìn)入環(huán)形流道后，在環(huán)形流道內(nèi)壁面的旋轉(zhuǎn)剪切作用下形成層流，后進(jìn)入的聚合物熔體包覆在先進(jìn)入的聚合物熔體外側(cè)，在環(huán)形流道出口處形成圓周方向均勻流動(dòng)的圓截面多層坯料。
[0009]所述聚合物熔體進(jìn)入環(huán)形流道時(shí)，在環(huán)形流道的各層熔體槽中由內(nèi)向外依次進(jìn)入，即各聚合物熔體中，對應(yīng)于最內(nèi)層熔體槽的聚合物熔體最先進(jìn)入環(huán)形流道，然后位于其外層的聚合物熔體再進(jìn)入環(huán)形流道，后進(jìn)入的聚合物熔體逐層包覆在先進(jìn)入的聚合物熔體外側(cè)，最終形成多層還料。
[0010]所述聚合物熔體進(jìn)入環(huán)形流道時(shí)，聚合物熔體的流向?yàn)橄鄳?yīng)各層熔體槽的切線方向。聚合物熔體沿切向進(jìn)入環(huán)形流道，即可根據(jù)復(fù)合制品的層數(shù)調(diào)整熔體槽和進(jìn)料口的布置。
[0011]所述擠出機(jī)的臺(tái)數(shù)、環(huán)形流道的熔體槽層數(shù)和胚料的層數(shù)相等。
[0012]本發(fā)明一種用于實(shí)現(xiàn)上述方法的基于旋轉(zhuǎn)剪切層流動(dòng)態(tài)分配的多層復(fù)合共擠出模具，包括集流定子、旋轉(zhuǎn)芯棒和芯棒加熱器，集流定子設(shè)于旋轉(zhuǎn)芯棒外周，且集流定子與旋轉(zhuǎn)芯棒之間形成包含有多層熔體槽的環(huán)形流道，旋轉(zhuǎn)芯棒外接驅(qū)動(dòng)裝置(通過驅(qū)動(dòng)裝置可調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)芯棒的轉(zhuǎn)速，使其適應(yīng)不同制品不同材料的生產(chǎn))，旋轉(zhuǎn)芯棒內(nèi)部設(shè)有預(yù)熱用的芯棒加熱器。
[0013]所述集流定子的外側(cè)壁設(shè)有多個(gè)進(jìn)料口，進(jìn)料口的數(shù)量與環(huán)形流道的熔體槽層數(shù)相等，每個(gè)進(jìn)料口對應(yīng)與一層熔體槽連通；各進(jìn)料口分別與提供相應(yīng)聚合物熔體的擠出機(jī)相連接。
[0014]所述環(huán)形流道包括相連接的進(jìn)料段和出料段，進(jìn)料段中，相同熔體槽的各處深度相等，出料段中，相同熔體槽的深度沿聚合物熔體輸送方向逐漸減小。
[0015]所述模具還包括口模加熱圈，口模加熱圈設(shè)于與環(huán)形流道出料段對應(yīng)的集流定子外周。
[0016]所述模具還包括集流加熱圈，集流加熱圈設(shè)于與環(huán)形流道進(jìn)料段對應(yīng)的集流定子外周。
[0017]以5層結(jié)構(gòu)的胚料為例，上述結(jié)構(gòu)的模具應(yīng)用于五層復(fù)合擠出吹塑薄膜設(shè)備時(shí)，其工作原理為:集流定子外表面開有五個(gè)進(jìn)料口，分別連接沿圓周方向均勻分布的五臺(tái)擠出機(jī)，來自五臺(tái)擠出機(jī)的聚合物熔體依次從環(huán)形流道外壁面進(jìn)入后，在環(huán)形流道內(nèi)壁面的旋轉(zhuǎn)剪切作用下形成層流，后進(jìn)入的熔體包覆在先進(jìn)入的熔體外面，在環(huán)形流道出口形成圓周方向均勻流動(dòng)的圓截面多層坯料，實(shí)現(xiàn)熔體動(dòng)態(tài)復(fù)合和圓周方向的均勻分配。
[0018]本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)，具有以下有益效果:
[0019]本基于旋轉(zhuǎn)剪切層流動(dòng)態(tài)分配的多層復(fù)合共擠出方法及模具原理簡單，來自多臺(tái)擠出機(jī)的聚合物熔體依次從環(huán)形流道外壁面進(jìn)入后，在環(huán)形流道內(nèi)壁面的旋轉(zhuǎn)剪切作用下形成層流，后進(jìn)入的熔體包覆在先進(jìn)入的熔體外面，在環(huán)形流道出口形成圓周方向均勻流動(dòng)的圓截面多層坯料。聚合物熔體在模頭內(nèi)實(shí)現(xiàn)復(fù)合，有效地減少了設(shè)備體積及設(shè)備成本，同時(shí)，由于旋轉(zhuǎn)剪切作用，不同熔體層之間形成界面，各層物料不會(huì)互相滲透，制品性能得到提升。
[0020]本基于旋轉(zhuǎn)剪切層流動(dòng)態(tài)分配的多層復(fù)合共擠出模具熔體流程短，能夠降低熔體在豐旲頭內(nèi)的熱降解，提尚廣品質(zhì)量。
[0021]本基于旋轉(zhuǎn)剪切層流動(dòng)態(tài)分配的多層復(fù)合共擠出模具易于操作和實(shí)現(xiàn)，模頭壓力小，配合基于拉伸流變的塑化擠出機(jī)(可參見專利ZL200810026054.X所公開的擠出機(jī))使用，能夠有效降低能耗。
[0022]另外，本基于旋轉(zhuǎn)剪切層流動(dòng)態(tài)分配的多層復(fù)合共擠出模具可應(yīng)用于制備多層復(fù)合擠出管材、多層復(fù)合吹塑薄膜等圓截面制品，應(yīng)用范圍較廣，配合基于拉伸流變的塑化擠出機(jī)使用，可顯著降低設(shè)備成本、縮小設(shè)備體積、降低能耗以及提升多層復(fù)合制品的復(fù)合效果，應(yīng)用靈活而廣泛。
【附圖說明】
[0023]圖1為基于旋轉(zhuǎn)剪切層流動(dòng)態(tài)分配的多層復(fù)合共擠出方法的原理示意圖。
[0024]圖2為圖1的F方向視圖。
[0025]圖3為基于旋轉(zhuǎn)剪切層流動(dòng)態(tài)分配的多層復(fù)合共擠出模具的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面結(jié)合實(shí)施例，對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。
[0027]實(shí)施例
[0028]本實(shí)施例一種基于旋轉(zhuǎn)剪切層流動(dòng)態(tài)分配的多層復(fù)合共擠出方