平衡式三螺桿振動(dòng)力場強(qiáng)化塑化混煉擠出方法及設(shè)備的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種平衡式三螺桿振動(dòng)力場強(qiáng)化塑化混煉擠出方法及設(shè)備，其方法是在三螺桿系的主螺桿上增加一個(gè)軸向振動(dòng)力場，同時(shí)采用雙向進(jìn)料方式，使三螺桿系旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，主螺桿軸向振動(dòng)，實(shí)現(xiàn)物料在三螺桿系中同時(shí)受到剪切作用和軸向振動(dòng)擠壓研磨作用，從而加強(qiáng)物料的塑化混煉效果。其設(shè)備包括液壓激振裝置、三螺桿系、測控裝置、驅(qū)動(dòng)電機(jī)和加料斗，三螺桿系兩端分別設(shè)置加料斗，三螺桿系的主螺桿兩端分別與液壓激振裝置和驅(qū)動(dòng)電機(jī)連接，測控裝置設(shè)于三螺桿系一側(cè)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)和液壓激振裝置分別與測控裝置電氣連接。本發(fā)明突破傳統(tǒng)塑化混煉方法，增加振動(dòng)力場，加強(qiáng)物料在輸送過程中的塑化混煉效果，采用雙向進(jìn)料，使振動(dòng)力場的軸向阻力得到消除。
【專利說明】
平衡式三螺桿振動(dòng)力場強(qiáng)化塑化混煉擠出方法及設(shè)備
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及聚合物成型技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種平衡式三螺桿振動(dòng)力場強(qiáng)化塑化混煉擠出方法及設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，塑料工業(yè)向高品質(zhì)、高性能化、低成本方向發(fā)展，與之對應(yīng)的是需要開發(fā)高效節(jié)能、物料適應(yīng)性強(qiáng)的螺桿擠出機(jī)，現(xiàn)有的聚合物改性加工用的塑化混煉擠出機(jī)有單螺桿、雙螺桿和多螺桿，三螺桿擠出機(jī)是目前新興的一種塑料改性混煉擠出設(shè)備。
[0003]公開號(hào)為CN203919658U的實(shí)用新型專利公開了一種三螺桿擠出機(jī)，該擠出機(jī)中，由一根長螺桿和兩根短螺桿組成三螺桿，長螺桿的前半部處于進(jìn)料筒中，長螺桿的后半部處于擠料筒中，第一短螺桿、第二短螺桿處于進(jìn)料筒中，在進(jìn)料筒利用三螺桿增加嚙合區(qū)從而加強(qiáng)物料塑化混煉效果，在擠料筒利用單螺桿擠出從而減少功耗。公開號(hào)為CN104494103A的發(fā)明申請也公開了一種三螺桿擠出機(jī)，該三螺桿擠出機(jī)外筒呈半橢圓形，內(nèi)設(shè)有呈等邊三角形設(shè)置的三根同向旋轉(zhuǎn)的螺桿，螺桿的軸向按順序設(shè)置有第一混合區(qū)、第二混合區(qū)、第三混合區(qū)，三段螺桿上分別裝有不同的螺紋元件，針對不同物料進(jìn)行塑化混煉。公開號(hào)為CNl 644341A的發(fā)明專利公開了一種三螺桿擠出機(jī)，該三螺桿擠出機(jī)中間主螺桿疊加一振動(dòng)力場，實(shí)現(xiàn)軸向嚙合齒間隙周期性變化，實(shí)現(xiàn)物料研磨擠壓加強(qiáng)塑化。
[0004]然而，上述三種三螺桿擠出機(jī)中，前兩種三螺桿擠出機(jī)都是利用外加熱源和機(jī)械剪切共同作用的機(jī)理來達(dá)到物料塑化混煉，利用單純增加嚙合區(qū)的方法來提高物料的塑化混煉效果，沒有突破原始塑化混煉機(jī)理，其塑化混煉效果還是難以得到較好的改善。而第三種三螺桿擠出機(jī)雖然突破傳統(tǒng)的塑化混煉機(jī)理，即在中間主螺桿上疊加一振動(dòng)力場，加強(qiáng)物料擠壓研磨，但在實(shí)際應(yīng)用中，中央主螺桿實(shí)現(xiàn)軸向振動(dòng)時(shí)嚴(yán)重受到擠出方向物料對螺桿產(chǎn)生強(qiáng)大的阻力，造成振動(dòng)(特別是大振幅的振動(dòng))很難實(shí)現(xiàn)，從而嚴(yán)重影響到三螺桿擠出機(jī)中間主螺桿疊加一振動(dòng)力場所產(chǎn)生振動(dòng)的作用，無法實(shí)現(xiàn)軸向嚙合齒間隙周期性變化和為物料研磨擠壓加強(qiáng)塑化混煉的目標(biāo)。因此，三螺桿擠出機(jī)的塑化混煉效果還有待進(jìn)一步改善。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種平衡式三螺桿振動(dòng)力場強(qiáng)化塑化混煉擠出方法，該方法突破傳統(tǒng)塑化混煉方法，通過增加振動(dòng)力場，加強(qiáng)物料在輸送過程中的塑化混煉效果，通過采用雙向進(jìn)料方式，使振動(dòng)力場的軸向阻力得到消除。
[0006]本發(fā)明的另一目的在于提供一種實(shí)現(xiàn)上述方法的平衡式三螺桿振動(dòng)力場強(qiáng)化塑化混煉擠出設(shè)備。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案為:一種平衡式三螺桿振動(dòng)力場強(qiáng)化塑化混煉擠出方法，在三螺桿系的主螺桿上增加一個(gè)軸向振動(dòng)力場，同時(shí)采用雙向進(jìn)料方式，使三螺桿系旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，主螺桿軸向振動(dòng)，實(shí)現(xiàn)物料在三螺桿系中同時(shí)受到剪切作用和軸向振動(dòng)擠壓研磨作用，從而加強(qiáng)物料的塑化混煉效果。
[0008]實(shí)現(xiàn)上述方法用的平衡式三螺桿振動(dòng)力場強(qiáng)化塑化混煉擠出設(shè)備，包括液壓激振裝置、三螺桿系、測控裝置、驅(qū)動(dòng)電機(jī)和加料斗，三螺桿系兩端分別設(shè)置加料斗，三螺桿系的主螺桿兩端分別與液壓激振裝置和驅(qū)動(dòng)電機(jī)連接，測控裝置設(shè)于三螺桿系一側(cè)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)和液壓激振裝置分別與測控裝置電氣連接。
[0009]所述三螺桿系中包括三個(gè)螺桿，即包括一個(gè)主螺桿和兩個(gè)副螺桿，兩個(gè)副螺桿分別設(shè)于主螺桿兩側(cè)，且各副螺桿與主螺桿之間相互嚙合連接，三個(gè)螺桿呈“一”字型設(shè)置。在呈“一”字型排列的三螺桿系中，主螺桿上疊加一振動(dòng)力場，該振動(dòng)力場使主螺桿做軸向振動(dòng)，實(shí)現(xiàn)主螺桿和副螺桿軸向嚙合間隙變化，從而使物料在料筒中除受復(fù)雜剪切作用外，還受到軸向振動(dòng)擠壓研磨作用，從而加強(qiáng)物料塑化混煉效果。
[0010]所述三螺桿系中，兩個(gè)副螺桿的直徑相等，主螺桿的直徑大于或等于副螺桿的直徑。
[0011 ]所述三螺桿系為平衡式結(jié)構(gòu)，具體為:三螺桿系兩端對稱設(shè)置實(shí)現(xiàn)雙向進(jìn)料的加料斗，三螺桿系中的三個(gè)螺桿均包括左螺紋段和右螺紋段，左螺紋段和右螺紋段的螺紋結(jié)構(gòu)相對稱，并且旋向相反。這種螺桿左右對稱的結(jié)構(gòu)形式可以有效抵消物料向前塑化輸送時(shí)對螺桿軸向振動(dòng)的阻力作用，從而減小螺桿左右端部軸承承受的軸向動(dòng)載荷，實(shí)現(xiàn)中間主螺桿軸向振動(dòng)。在螺桿轉(zhuǎn)速一定的情況下，擠出產(chǎn)量可以隨振動(dòng)強(qiáng)度的增大而增大;在擠出產(chǎn)量一定的情況下，擠出壓力隨振動(dòng)強(qiáng)度的增大而減少，熔體壓力隨著螺桿振幅增大而減?。灰虼?，軸向大幅振動(dòng)可以有效提尚擠出制品質(zhì)量、增加廣量尚、降低能耗。
[0012]所述三螺桿系中，兩個(gè)副螺桿同向旋轉(zhuǎn)，主螺桿與副螺桿同向旋轉(zhuǎn)或反向旋轉(zhuǎn)。
[0013]所述三螺桿系中，各螺桿均為螺紋元件組成的結(jié)構(gòu)形式，各螺桿的螺紋元件均采用積木式組合結(jié)構(gòu)；主螺桿上的螺棱與副螺桿上相嚙合的螺棱之間設(shè)有軸向間隙(保證螺桿在做軸向振動(dòng)時(shí)不影響其徑向轉(zhuǎn)動(dòng))，軸向間隙的寬度大于主螺桿軸向振動(dòng)時(shí)的最大振幅，其目的是為了保證主螺桿在做軸向振動(dòng)時(shí)螺紋元件之間不會(huì)相碰而發(fā)生卡死現(xiàn)象，從而保證其徑向轉(zhuǎn)動(dòng)正常運(yùn)行。主螺桿和副螺桿之間由于有一定的螺紋間隙，由于振動(dòng)的引入形成了窄間隙的高剪切去，使得主螺桿做軸向振動(dòng)和徑向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，間隙內(nèi)物料流向發(fā)生多次變化，從而不斷改變物料流體微元的界面取向，以利于界面增長，利于分布混合;另外，由于主螺桿的軸向振動(dòng)使得左右間隙大小周期性變化，加強(qiáng)了對物料的擠壓研磨作用，從而利于分散混合。
[0014]所述三螺桿系中，各螺桿均為捏合塊元件組成的結(jié)構(gòu)形式，主螺桿上的捏合塊與副螺桿上相嚙合的捏合塊之間設(shè)有軸向間隙，軸向間隙的寬度大于主螺桿軸向振動(dòng)時(shí)的最大振幅。
[0015]上述平衡式三螺桿振動(dòng)力場強(qiáng)化塑化混煉擠出設(shè)備的工作原理為:計(jì)量好的物料分別從三螺桿系兩端的加料斗進(jìn)入，在三螺桿系中進(jìn)行塑化混煉，通過計(jì)量兩端進(jìn)料量可以使兩邊物料塑化輸送過程中對三螺桿作用力抵消，為實(shí)現(xiàn)主螺桿全程軸向振動(dòng)提供了條件;主螺桿和每一根副螺桿之間構(gòu)成嚙合區(qū)，振動(dòng)的引入改變了物料的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，減小物料的內(nèi)摩擦系數(shù)，增加其流動(dòng)性，因而使物料快速堆積，松散度變小，在摩擦拖曳和正位移輸送的作用下，物料易于成型與壓實(shí)，使物料得到良好的熱傳導(dǎo)。
[0016]上述平衡式三螺桿振動(dòng)力場強(qiáng)化塑化混煉擠出方法及設(shè)備通過引入振動(dòng)力場，同時(shí)采用雙向進(jìn)料，有效加強(qiáng)了混合混煉效果，具體體現(xiàn)在以下幾方面:
[0017]1、物料流向發(fā)生多向性，振動(dòng)力場作用下聚合物熔體在螺棱間隙、徑向間隙、側(cè)間隙、四面體間隙的流動(dòng)過程顯得非常復(fù)雜。特別是橫流(即與螺槽方向相垂直的流動(dòng))的速度場發(fā)生了明顯變化，隨著振動(dòng)頻率或振幅的增加，流速增加，剪切混合增強(qiáng)。橫流使物料在螺槽內(nèi)產(chǎn)生翻轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，對熔體的混合起著關(guān)鍵的作用，它能促進(jìn)物料的混合、攪拌和熱交換。
[0018]2、振動(dòng)力場促使物料與料筒來回接觸，增加接觸面積，而且接觸面積上熔體更新的速度加快，從而提高固體顆粒的熔融速率。而且聚合物熔體在周期性力場的作用下會(huì)產(chǎn)生動(dòng)態(tài)耗散熱，動(dòng)態(tài)耗散熱提高物料熔融速率。
[0019]3、對于剛性粒子填充的聚合物體系，顆粒也隨著聚合物熔體一起產(chǎn)生振動(dòng)，聚合物熔體對無機(jī)剛性粒子的粘性拖曳力和振動(dòng)的沖擊就會(huì)破壞無機(jī)剛性顆粒最初形成的團(tuán)聚體，無機(jī)剛性粒子在聚合物熔體中形成的團(tuán)聚體被外部疊加的振動(dòng)力場打散并迅速在熔體中擴(kuò)散，最終使得無機(jī)剛性粒子在聚合物熔體中的分散性得到改善。
[0020]4、從微觀上看，引入振動(dòng)力場一方面增加了高分子鏈之間的相互剪切摩擦，產(chǎn)生大量的耗散熱，增加高分子的熱運(yùn)動(dòng)能，空穴也增加和脹大，分子間的相互作用力減小，導(dǎo)致高分子鏈蠕動(dòng)的增強(qiáng)；另一方面，振動(dòng)不斷對聚合物熔體進(jìn)行擠壓和釋放，增加了分子取向，分子間的空穴增大，分子鏈重心偏移，也降低了分子間的相互作用力，從而使聚合物熔體的流動(dòng)性增加，有利于物料混合均勻。
[0021 ]本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)，具有以下有益效果:
[0022]1、物料塑化混煉效果好，耗能低。本發(fā)明在三螺桿擠出機(jī)的主螺桿上疊加振動(dòng)力場，振動(dòng)力場引發(fā)螺桿軸向齒間嚙合間隙產(chǎn)生周期性變化，提高了熔體的混合均勻度，而且聚合物熔體在周期性力場的作用下會(huì)產(chǎn)生動(dòng)態(tài)耗散熱，動(dòng)態(tài)耗散熱提高物料熔融速率，同時(shí)減少了所需的外加熱功率消耗，達(dá)到節(jié)能的效果。
[0023]2、三螺桿系中，主螺桿易于實(shí)現(xiàn)軸向振動(dòng)?！捌胶馐健眱啥诉M(jìn)料的結(jié)構(gòu)使物料塑化輸送過程對三螺桿作用力抵消，從而有利于在中間主螺桿上疊加振動(dòng)力場，在實(shí)踐中，可以實(shí)現(xiàn)振動(dòng)的振幅達(dá)到2_。
[0024]3、三螺桿系中，各螺桿的芯軸上可以設(shè)置不同的螺桿元件，適用加工物料范圍廣泛，可根據(jù)不同物料對塑化混煉要求自由組合螺桿元件。
【附圖說明】
[0025]圖1為本平衡式三螺桿振動(dòng)力場強(qiáng)化塑化混煉擠出設(shè)備的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖2為三螺桿系中，主螺桿和副螺桿同向旋轉(zhuǎn)時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖3為三螺桿系中，主螺桿和副螺桿異向旋轉(zhuǎn)時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]圖4為三螺桿系中的三個(gè)螺桿為等徑一字型排列時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029]圖5為三螺桿系中的三個(gè)螺桿為不等經(jīng)一字型排列時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030]圖6為三螺桿系中的螺桿采用螺紋元件結(jié)構(gòu)形式時(shí)，其螺紋元件之間的間隙示意圖。
[0031]圖7為三螺桿系中的螺桿采用捏合塊元件結(jié)構(gòu)形式時(shí)，其捏合塊之間的間隙示意圖。
[0032]圖8為本平衡式三螺桿振動(dòng)力場強(qiáng)化塑化混煉擠出設(shè)備在不同振動(dòng)頻率下，擠出流量隨振幅的變化示意圖。
[0033]圖9為本平衡式三螺桿振動(dòng)力場強(qiáng)化塑化混煉擠出設(shè)備在不同振動(dòng)頻率下，熔體壓力隨振幅的變化示意圖。
[0034]圖10為本平衡式三螺桿振動(dòng)力場強(qiáng)化塑化混煉擠出設(shè)備在相同轉(zhuǎn)速和組分配比時(shí)，所擠出的復(fù)合材料拉伸強(qiáng)度隨振幅的變化示意圖。
[0035]圖11為本平衡式三螺桿振動(dòng)力場強(qiáng)化塑化混煉擠出設(shè)備在相同轉(zhuǎn)速和組分配比時(shí)，所擠出的復(fù)合材料沖擊強(qiáng)度隨振幅的變化示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0036]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。
[0037]實(shí)施例1
[0038]本實(shí)施例一種平衡式三螺桿振動(dòng)力場強(qiáng)化塑化混煉擠出設(shè)備，如圖1所示，包括液壓激振裝置1、三螺桿系5、測控裝置4、驅(qū)動(dòng)電機(jī)3和加料斗2，三螺桿系兩端分別設(shè)置加料斗，三螺桿系的主螺桿兩端分別與液壓激振裝置和驅(qū)動(dòng)電機(jī)連接，測控裝置設(shè)于三螺桿系一側(cè)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)和液壓激振裝置分別與測控裝置電氣連接。其工作過程是:在測控裝置的控制下，驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)三螺桿系轉(zhuǎn)動(dòng)，液壓激振裝置為主螺桿提供一軸向振動(dòng)力，使主螺桿做軸向周期脈動(dòng)，物料從三螺桿系兩端的加料斗加入，兩端加料量可根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整，物料進(jìn)入機(jī)筒后，在三螺桿系的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和主螺桿的軸向周期脈動(dòng)作用下塑化混煉并同時(shí)從螺桿兩端向螺桿中部輸送，物料在機(jī)筒中經(jīng)過強(qiáng)烈的剪切與螺桿軸向脈動(dòng)擠壓研磨作用，充分塑化混煉，物料經(jīng)三螺桿系塑化混煉最終擠出。
[0039]三螺桿系中包括三個(gè)螺桿，即包括一個(gè)主螺桿6和兩個(gè)副螺桿7，兩個(gè)副螺桿分別設(shè)于主螺桿兩側(cè)，且各副螺桿與主螺桿之間相互嚙合連接，三個(gè)螺桿呈“一”字型設(shè)置。在呈“一”字型排列的三螺桿系中，主螺桿上疊加一振動(dòng)力場，該振動(dòng)力場使主螺桿做軸向振動(dòng)，實(shí)現(xiàn)主螺桿和副螺桿軸向嚙合間隙變化，從而使物料在料筒中除受復(fù)雜剪切作用外，還受到軸向振動(dòng)擠壓研磨作用，從而加強(qiáng)物料塑化混煉效果。
[0040]三螺桿系中，兩個(gè)副螺桿的直徑相等，主螺桿的直徑大于或等于副螺桿的直徑。如圖4所示，主螺桿的直徑等于副螺桿的直徑，即三個(gè)螺桿等徑。如圖5所示，主螺桿的直徑大于副螺桿的直徑，即三個(gè)螺桿不等徑。
[0041]三螺桿系為平衡式結(jié)構(gòu)，具體為:三螺桿系兩端對稱設(shè)置實(shí)現(xiàn)雙向進(jìn)料的加料斗，三螺桿系中的三個(gè)螺桿均包括左螺紋段和右螺紋段，左螺紋段和右螺紋段的螺紋結(jié)構(gòu)相對稱，并且旋向相反。這種螺桿左右對稱的結(jié)構(gòu)形式可以有效抵消物料向前塑化輸送時(shí)對螺桿軸向振動(dòng)的阻力作用，從而減小螺桿左右端部軸承承受的軸向動(dòng)載荷，實(shí)現(xiàn)中間主螺桿軸向振動(dòng)。在螺桿轉(zhuǎn)速一定的情況下，擠出產(chǎn)量可以隨振動(dòng)強(qiáng)度的增大而增大，如圖8所示，擠出設(shè)備的擠出流量隨著螺桿的振幅增大而增大;在擠出產(chǎn)量一定的情況下，擠出壓力隨振動(dòng)強(qiáng)度的增大而減少，如圖9所示，熔體壓力隨著螺桿振幅的增大而減小；如圖10和圖11所示，在轉(zhuǎn)速為1.67r/s，不同頻率下，PP/硅灰石(80/20，wt%)復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度隨振幅的增大而增大，因此，軸向大幅振動(dòng)可以有效提高擠出制品質(zhì)量、增加產(chǎn)量高、降低能耗。
[0042]三螺桿系中，兩個(gè)副螺桿同向旋轉(zhuǎn)，主螺桿與副螺桿同向旋轉(zhuǎn)或反向旋轉(zhuǎn)。如圖2所示為主螺桿與副螺桿同向旋轉(zhuǎn)，如圖3所示為主螺桿與副螺桿反向旋轉(zhuǎn)。
[0043]三螺桿系中，各螺桿均為螺紋元件組成的結(jié)構(gòu)形式，各螺桿的螺紋元件均采用積木式組合結(jié)構(gòu)；如圖6所示，主螺桿上的螺棱與副螺桿上相嚙合的螺棱之間設(shè)有軸向間隙m(保證螺桿在做軸向振動(dòng)時(shí)不影響其徑向轉(zhuǎn)動(dòng))，軸向間隙的寬度大于主螺桿軸向振動(dòng)時(shí)的最大振幅h，其目的是為了保證主螺桿在做軸向振動(dòng)時(shí)螺紋元件之間不會(huì)相碰而發(fā)生卡死現(xiàn)象，從而保證其徑向轉(zhuǎn)動(dòng)正常運(yùn)行。主螺桿和副螺桿之間由于有一定的螺紋間隙，由于振動(dòng)的引入形成了窄間隙的高剪切去，使得主螺桿做軸向振動(dòng)和徑向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，間隙內(nèi)物料流向發(fā)生多次變化，從而不斷改變物料流體微元的界面取向，以利于界面增長，利于分布混合;另外，由于主螺桿的軸向振動(dòng)使得左右間隙大小周期性變化，加強(qiáng)了對物料的擠壓研磨作用，從而利于分散混合。
[0044]液壓激振裝置采用現(xiàn)有市面通用的液壓激振裝置即可。
[0045]通過上述設(shè)備實(shí)現(xiàn)的平衡式三螺桿振動(dòng)力場強(qiáng)化塑化混煉擠出方法是:在三螺桿系的主螺桿上增加一個(gè)軸向振動(dòng)力場，同時(shí)采用雙向進(jìn)料方式，使三螺桿系旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，主螺桿軸向振動(dòng)，實(shí)現(xiàn)物料在三螺桿系中同時(shí)受到剪切作用和軸向振動(dòng)擠壓研磨作用，從而加強(qiáng)物料的塑化混煉效果。
[0046]上述平衡式三螺桿振動(dòng)力場強(qiáng)化塑化混煉擠出設(shè)備的工作原理為:計(jì)量好的物料分別從三螺桿系兩端的加料斗進(jìn)入，在三螺桿系中進(jìn)行塑化混煉，通過計(jì)量兩端進(jìn)料量可以使兩邊物料塑化輸送過程中對三螺桿作用力抵消，為實(shí)現(xiàn)主螺桿全程軸向振動(dòng)提供了條件;主螺桿和每一根副螺桿之間構(gòu)成嚙合區(qū)，振動(dòng)的引入改變了物料的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，減小物料的內(nèi)摩擦系數(shù)，增加其流動(dòng)性，因而使物料快速堆積，松散度變小，在摩擦拖曳和正位移輸送的作用下，物料易于成型與壓實(shí)，使物料得到良好的熱傳導(dǎo)。
[0047]上述平衡式三螺桿振動(dòng)力場強(qiáng)化塑化混煉擠出方法及設(shè)備通過引入振動(dòng)力場，同時(shí)采用雙向進(jìn)料，有效加強(qiáng)了混合混煉效果，具體體現(xiàn)在以下幾方面:
[0048]1、物料流向發(fā)生多向性，振動(dòng)力場作用下聚合物熔體在螺棱間隙、徑向間隙、側(cè)間隙、四面體間隙的流動(dòng)過程顯得非常復(fù)雜。特別是橫流(即與螺槽方向相垂直的流動(dòng))的速度場發(fā)生了明顯變化，隨著振動(dòng)頻率或振幅的增加，流速增加，剪切混合增強(qiáng)。橫流使物料在螺槽內(nèi)產(chǎn)生翻轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，對熔體的混合起著關(guān)鍵的作用，它能促進(jìn)物料的混合、攪拌和熱交換。
[0049]2、振動(dòng)力場促使物料與料筒來回接觸，增加接觸面積，而且接觸面積上熔體更新的速度加快，從而提高固體顆粒的熔融速率。而且聚合物熔體在周期性力場的作用下會(huì)產(chǎn)生動(dòng)態(tài)耗散熱，動(dòng)態(tài)耗散熱提高物料熔融速率。
[0050]3、對于剛性粒子填充的聚合物體系，顆粒也隨著聚合物熔體一起產(chǎn)生振動(dòng)，聚合物熔體對無機(jī)剛性粒子的粘性拖曳力和振動(dòng)的沖擊就會(huì)破壞無機(jī)剛性顆粒最初形成的團(tuán)聚體，無機(jī)剛性粒子在聚合物熔體中形成的團(tuán)聚體被外部疊加的振動(dòng)力場打散并迅速在熔體中擴(kuò)散，最終使得無機(jī)剛性粒子在聚合物熔體中的分散性得到改善。
[0051]4、從微觀上看，引入振動(dòng)力場一方面增加了高分子鏈之間的相互剪切摩擦，產(chǎn)生大量的耗散熱，增加高分子的熱運(yùn)動(dòng)能，空穴也增加和脹大，分子間的相互作用力減小，導(dǎo)致高分子鏈蠕動(dòng)的增強(qiáng)；另一方面，振動(dòng)不斷對塑料熔體進(jìn)行擠壓和釋放，增加了分子取向，分子間的空穴增大，分子鏈重心偏移，也降低了分子間的相互作用力，從而使塑料熔體的流動(dòng)性增加，有利于物料混合均勻。
[0052]實(shí)施例2
[0053]本實(shí)施例一種平衡式三螺桿振動(dòng)力場強(qiáng)化塑化混煉擠出設(shè)備，與實(shí)施例1相比較，其不同之處在于:三螺桿系中，各螺桿均為捏合塊元件組成的結(jié)構(gòu)形式，如圖7所示，主螺桿上的捏合塊與副螺桿上相嚙合的捏合塊之間設(shè)有軸向間隙m，軸向間隙的寬度大于主螺桿軸向振動(dòng)時(shí)的最大振幅h。
[0054]如上所述，便可較好地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，上述實(shí)施例僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非用來限定本發(fā)明的實(shí)施范圍；即凡依本
【發(fā)明內(nèi)容】
所作的均等變化與修飾，都為本發(fā)明權(quán)利要求所要求保護(hù)的范圍所涵蓋。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.平衡式三螺桿振動(dòng)力場強(qiáng)化塑化混煉擠出方法，其特征在于，在三螺桿系的主螺桿上增加一個(gè)軸向振動(dòng)力場，同時(shí)采用雙向進(jìn)料方式，使三螺桿系旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，主螺桿軸向振動(dòng)，實(shí)現(xiàn)物料在三螺桿系中同時(shí)受到剪切作用和軸向振動(dòng)擠壓研磨作用，從而加強(qiáng)物料的塑化混煉效果。2.平衡式三螺桿振動(dòng)力場強(qiáng)化塑化混煉擠出設(shè)備，其特征在于，包括液壓激振裝置、三螺桿系、測控裝置、驅(qū)動(dòng)電機(jī)和加料斗，三螺桿系兩端分別設(shè)置加料斗，三螺桿系的主螺桿兩端分別與液壓激振裝置和驅(qū)動(dòng)電機(jī)連接，測控裝置設(shè)于三螺桿系一側(cè)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)和液壓激振裝置分別與測控裝置電氣連接。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的平衡式三螺桿振動(dòng)力場強(qiáng)化塑化混煉擠出設(shè)備，其特征在于，所述三螺桿系中包括三個(gè)螺桿，即包括一個(gè)主螺桿和兩個(gè)副螺桿，兩個(gè)副螺桿分別設(shè)于主螺桿兩側(cè)，且各副螺桿與主螺桿之間相互嚙合連接，三個(gè)螺桿呈“一”字型設(shè)置。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的平衡式三螺桿振動(dòng)力場強(qiáng)化塑化混煉擠出設(shè)備，其特征在于，所述三螺桿系中，兩個(gè)副螺桿的直徑相等，主螺桿的直徑大于或等于副螺桿的直徑。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的平衡式三螺桿振動(dòng)力場強(qiáng)化塑化混煉擠出設(shè)備，其特征在于，所述三螺桿系為平衡式結(jié)構(gòu)，具體為:三螺桿系兩端對稱設(shè)置實(shí)現(xiàn)雙向進(jìn)料的加料斗，三螺桿系中的三個(gè)螺桿均包括左螺紋段和右螺紋段，左螺紋段和右螺紋段的螺紋結(jié)構(gòu)相對稱，并且旋向相反。6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的平衡式三螺桿振動(dòng)力場強(qiáng)化塑化混煉擠出設(shè)備，其特征在于，所述三螺桿系中，兩個(gè)副螺桿同向旋轉(zhuǎn)，主螺桿與副螺桿同向旋轉(zhuǎn)或反向旋轉(zhuǎn)。7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的平衡式三螺桿振動(dòng)力場強(qiáng)化塑化混煉擠出設(shè)備，其特征在于，所述三螺桿系中，各螺桿均為螺紋元件組成的結(jié)構(gòu)形式，各螺桿的螺紋元件均采用積木式組合結(jié)構(gòu)；主螺桿上的螺棱與副螺桿上相嚙合的螺棱之間設(shè)有軸向間隙，軸向間隙的寬度大于主螺桿軸向振動(dòng)時(shí)的最大振幅。8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的平衡式三螺桿振動(dòng)力場強(qiáng)化塑化混煉擠出設(shè)備，其特征在于，所述三螺桿系中，各螺桿均為捏合塊元件組成的結(jié)構(gòu)形式，主螺桿上的捏合塊與副螺桿上相嚙合的捏合塊之間設(shè)有軸向間隙，軸向間隙的寬度大于主螺桿軸向振動(dòng)時(shí)的最大振幅。
【文檔編號(hào)】B29C47/40GK105856530SQ201610281096
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年4月29日
【發(fā)明人】何和智, 瞿金平, 馮彥洪, 邢月
【申請人】華南理工大學(xué), 廣州華新科實(shí)業(yè)有限公司