加料分流器、阻燃尼龍制造裝置及制造阻燃尼龍的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種加料分流器、阻燃尼龍制造裝置及制造阻燃尼龍的方法，屬于尼龍復合材料制造技術領域。該加料分流器包括分流體以及設置在分流體上的支撐機構，所述支撐機構包括用來將分流體支撐在對應的加料容器內(nèi)壁上并使分流體與加料容器內(nèi)壁之間形成物料通道的支撐腿，所述支撐腿具有與加料容器內(nèi)壁頂配配合的頂推端，其特征在于，所述支撐機構還包括用來插入加料容器的出料口中以避免分流體的軸線偏離豎直方向的定位結構。本發(fā)明的加料分流器能夠放置在加料倉內(nèi)，方便檢修和更換，而且采用定位結構，避免了分流器在物料沖擊下發(fā)生偏移。
【專利說明】
加料分流器、阻燃尼龍制造裝置及制造阻燃尼龍的方法
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及一種加料分流器、阻燃尼龍制造裝置及制造阻燃尼龍的方法，屬于尼龍復合材料制造技術領域。
【背景技術】
[0002]尼龍是分子主鏈上含有酰胺基團-CONH-的聚合物，是一種開發(fā)早、應用廣的工程塑料。尼龍具有力學強度高、熔點高、耐磨、耐熱性優(yōu)良、良好的電氣性能等優(yōu)點，尼龍產(chǎn)品可以使用在比較苛刻環(huán)境中，如高溫度、高電壓等。
[0003]由于尼龍本身在分子結構上帶有酰胺基，因此具有較好的阻燃性，可以應用在對材料的阻燃性能有一定要求的領域，特別在電氣領域，如斷路器、固封極柱、高壓開關等。但按照UL94標準，尼龍的阻燃性能為V-1或V-2級，無法滿足較高阻燃要求。一般情況下，尼龍用于與電氣相關的產(chǎn)品時，需進行阻燃改性。通常是通過向尼龍中添加阻燃劑，來提高尼龍材料的阻燃性能，改性后的尼龍材料的阻燃性能可達到V-O級。
[0004]適用于尼龍改性的阻燃劑主要有有機鹵化物、磷化物、氮化物，此外還有銻化物、硼化物等無機阻燃劑，這些阻燃劑大多呈粉狀，而尼龍樹脂多為顆粒，且銻化物、硼化物等無機阻燃劑的相對密度在3.0?6.0之間，遠高于尼龍樹脂和其他添加劑(小于1.5)。在尼龍阻燃改性過程中，在將阻燃劑與尼龍原料混合以便熔融時，由于不同物料組分的形狀、密度的差異，物料組分在料倉中下料速度不同，物料在料倉中下料時會發(fā)生層分離取向(如圖1中(a)-(d)所示)，無機阻燃劑和粉狀添加劑會較快地經(jīng)料倉的料筒I中間下料至出料口2，尼龍顆粒取向在料倉上層，影響尼龍樹脂和阻燃劑的混合均勻性。在物料經(jīng)過熔融混煉制得阻燃尼龍復合材料后，該材料的阻燃性能呈階段性波動，即同一料倉的原料制得的產(chǎn)品，處于工藝前段的產(chǎn)品可達到穩(wěn)定的V-O阻燃標準，而后段的產(chǎn)品無法達到V-O標準或呈現(xiàn)阻燃性能波動。
[0005]為了提高加料時，尼龍與阻燃劑及添加劑之間的均勻混合程度，可以采取在料倉內(nèi)設置加料分流器的方式。
[0006]現(xiàn)有技術中的分流器有多種，授權公告號為CN204872248U的中國實用新型專利公開了一種料倉下料穩(wěn)定分流裝置，其分流裝置包括料倉、料斗和分流器，分流器包括筒體、第一錐斗和第二錐斗，第一錐斗和第二錐斗分別固定于筒體兩端，分離器固定于料倉和料斗內(nèi)壁，分流器與料倉內(nèi)壁和料斗內(nèi)壁之間設置有下料通道。該分流器起到避免出現(xiàn)大小不同的顆粒的物料下料不均的情況，但是，對于尼龍與阻燃劑這些除了顆粒大小差異較大夕卜，密度也相差較大的物料來說，這些物料加入料倉后，下降的物料流會對分流器造成沖擊，為了避免引起分流器的不穩(wěn)定進而偏離出料口的中心，該分流裝置采用將分流器固定在加料倉內(nèi)壁的方式，分流器無法移動，這樣會導致分流器的更換和檢修變得非常麻煩。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于提供一種方便更換且能夠穩(wěn)定地放置在料倉中而不易偏離的加料分流器。本發(fā)明的目的還在于提供一種使用上述加料分流器的阻燃尼龍制造裝置以及使用該裝置制造阻燃尼龍的方法。
[0008]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的加料分流器的技術方案是:
[0009]—種加料分流器，包括分流體以及設置在分流體上的支撐機構，所述支撐機構包括用來將分流體支撐在對應的加料容器內(nèi)壁上并使分流體與加料容器內(nèi)壁之間形成物料通道的支撐腿，所述支撐腿具有與加料容器內(nèi)壁頂配配合的頂推端，所述支撐機構還包括用來插入加料容器的出料口中以避免分流體的軸線偏離豎直方向的定位結構。
[0010]所述定位結構包括至少兩根固定連接在分流體或支撐腿上的定位桿，所述定位桿遠離分流體的一端插入對應的加料容器的出料口。
[0011]所述定位桿上設置有用來與對應的出料口內(nèi)沿頂推配合的定位段，所述定位段均位于同一錐面上。
[0012]所述支撐腿和定位桿均為片狀結構，支撐腿和定位桿的厚度方向垂直于分流體的軸向方向。
[0013]所述定位桿固定設置在支撐腿的下側面上且支撐腿與定位桿的厚度方向平行。
[0014]所述分流體包括底面重合設置的上錐形體和下錐形體，所述上錐形體的錐角小于下錐形體的錐角。
[0015]本發(fā)明的阻燃尼龍制造裝置的技術方案是:
[0016]一種阻燃尼龍制造裝置，包括加料倉，所述加料倉包括料筒以及設置在料筒下端的下料口，所述料筒內(nèi)設置有分流器，所述分流器為上述任意一種加料分流器。
[0017]分流體的底面的直徑大于出料口的直徑。當分流體包括上錐形體時，上錐形體的底面直徑大于出料口的直徑。
[0018]分流體與料筒內(nèi)壁之間的物料通道的寬度為下料口直徑的一半。
[0019]所述阻燃尼龍制造裝置還包括與加料倉相連的螺桿擠出裝置，所述螺桿擠出裝置包括依次連接的螺桿組件:KB 45/5/60^KB 45/5/60^KB 90/5/60、SE 60/60^KB 45/5/60、KB 45/5/60、KB 90/5/60、KB 45/5/60LH。
[0020]本發(fā)明的制造阻燃尼龍的方法的技術方案是:
[0021]—種使用上述的阻燃尼龍制造裝置制造阻燃尼龍的方法，包括:將尼龍、添加劑、阻燃劑混合后加入料倉中，從料倉中出來的物料進入螺桿擠出裝置進行熔融混煉，在熔融混煉過程中向物料中加入玻璃纖維;經(jīng)螺桿擠出裝置模頭拉絲造粒，即得。
[0022]具體的，各原料的重量份數(shù)為:35?40重量份尼龍、20?22重量份有機阻燃劑、5?6重量份無機阻燃劑、0.4?0.8重量份的添加劑，30?40重量份的玻璃纖維。優(yōu)選的，尼龍為PA66、有機阻燃劑為溴化苯乙烯、無機阻燃劑為Sb203、添加劑為四(3，5_二叔丁基-4-羥基)苯丙酸季戊四醇酯型抗氧劑、玻璃纖維為表面接枝硅烷的無堿玻璃纖維。
[0023]本發(fā)明的有益效果是:
[0024]本發(fā)明的加料分流器能夠放置在加料倉內(nèi)，方便檢修和更換，而且采用定位結構，避免了分流器在物料沖擊下發(fā)生偏移，本發(fā)明的加料分流器可以解決料倉中的樹脂與阻燃劑的層分離取向問題，提高了阻燃劑在尼龍樹脂中的混合與分散均勻性，使阻燃尼龍的阻燃性更穩(wěn)定，提高尼龍產(chǎn)品在電氣等領域的使用安全性。阻燃劑分散性的提高，能有效提高阻燃劑的阻燃效果，降低阻燃劑的使用量，降低生產(chǎn)成本。
[0025]本發(fā)明可有效提高阻燃劑的阻燃效果，降低生產(chǎn)成本，且新工藝無需投入大量的線體改造費用，實現(xiàn)良好的經(jīng)濟效益。
[0026]由于阻燃劑大多數(shù)屬于低分子化合物，與尼龍的相容性較差，因此，阻燃尼龍中阻燃劑的分散均勻與否對阻燃效果的影響很大。本發(fā)明進一步采用特殊的雙螺桿組合結構，該雙螺桿組合結構通過優(yōu)化熔融混煉區(qū)Z3Z4Z5的組合方式，提高了初熔段的分配混合強度和深度熔融段尾部的分散混合效果，能夠解決阻燃劑與尼龍樹脂間的混合和分散不均勻問題，提高了阻燃劑與尼龍樹脂在熔融時的銜接和分散性，有利于提高阻燃劑的阻燃效果，降低阻燃劑的使用量，有效地提高了阻燃尼龍的阻燃穩(wěn)定性，擴大了阻燃尼龍在電氣絕緣領域的應用及使用安全性。
【附圖說明】
[0027]圖1為現(xiàn)有技術中物料在料倉中下料時發(fā)生層分離取向過程示意圖；
[0028]圖2為本發(fā)明的阻燃尼龍制造裝置的加料倉示意圖；
[0029 ]圖3為圖2中的加料分流器的正視圖；
[0030]圖4為圖2中的加料分流器的側視圖；
[0031]圖5為圖2中的加料分流器的仰視圖；
[0032]圖6為本發(fā)明的阻燃尼龍制造裝置的螺桿擠出裝置示意圖。
【具體實施方式】
[0033]下面結合附圖對本發(fā)明的實施方式作進一步說明。
[0034]本發(fā)明的阻燃尼龍制造裝置的具體實施例，如圖2至圖6所示，本實施例的阻燃尼龍制造裝置包括加料倉以及與加料倉I相連的螺桿擠出裝置，加料倉包括料筒I和出料口 2，料筒I包括豎直方向設置的圓形筒體11及與圓形筒體下端固定連接的錐形筒體12，錐形筒體12上端與圓形筒體11下端焊接連接，錐形筒體12上端開口內(nèi)徑與圓形筒體11內(nèi)徑相同，錐形筒體12下端與出料口 2相連，錐形筒體12下端的內(nèi)徑與出料口內(nèi)徑相同，出料口 2上連接有出料筒。
[0035]加料倉中設置有加料分流器3，加料分流器包括分流體31，分流體包括兩個上下相對設置的錐形體，上錐形體311和下錐形體312，使分流器本體整體上呈梭形形狀，上錐形體311和下錐形體均為圓錐體312，上錐形體311的直徑從上向下逐漸變大，下錐形體312的直徑從上向下逐漸變小，兩個錐形體的底面重合，且同軸一體設置，分流體上固定設置有支撐機構，支撐機構包括支撐腿32和定位桿33，支撐腿32有四根，四根支撐腿沿下錐形體周向均勻間隔布置，每一根支撐腿的一端與下錐形體的側壁焊接連接，支撐腿32均位于通過下錐形體軸線的平面內(nèi)延伸，具體的，支撐腿32從下錐形體312的側壁斜向下延伸。四根支撐腿的長度相等，與下錐形體312側壁連接位置均位于下錐形體側壁的同一外圓上，四根支撐腿與下錐形體312的軸線之間的角度相同，使四根支撐腿遠離下錐形體的一端的端部均處于與下錐形體同軸的一個外圓上，該外圓所處的平面垂直于下錐形體軸線，使支撐腿遠離下錐形體的一端構成了頂推端。上下錐形體的錐角可以相同，也可以不同，錐角的大小視具體所加物料顆粒情況來定，錐角過大則影響下料速度，錐角過小則分流效果不明顯，優(yōu)選的，上錐形體的錐角為120°，下錐形體的錐角為150°。
[0036]在將加料分流器放入加料倉中后，支撐腿32遠離下錐形體312的一端支撐在加料倉的錐形筒體12內(nèi)壁，使下錐形體312的側壁與加料倉的錐形筒體12內(nèi)壁之間形成了物料通道，支撐腿32的長度及支撐腿32與下錐形體軸線之間的夾角設置成能夠使下錐形體與加料倉錐形筒體之間的物料通道的寬度約為下料口直徑的一半。上錐形體的底面直徑，即下錐形體的底面直徑也即下錐形體的最大直徑，大于加料倉出料口的直徑。
[0037]四根支撐腿中的一對相對設置的兩根支撐腿上各固定設置有一根定位桿33，定位桿33的一端焊接固定在支撐腿靠近中部的下側面上，另一端插入出料筒內(nèi)，定位桿33從與支撐腿32連接處斜向下延伸，并逐漸靠近出料筒的軸線，使兩根定位桿之間的距離從上往下逐漸縮小，即定位桿的外側面均位于同一個錐面上。定位桿33的長度一般不受限制，一般為了增強加料分流器的穩(wěn)定性，定位桿的長度設置為略小于出料筒的長度即可。
[0038]支撐腿和定位桿均為扁平的片狀結構，支撐腿和定位桿的厚度方向沿相同的方向延伸，均垂直于下錐形體的軸線，支撐腿和定位桿的厚度相同，定位桿的頂端與支撐腿的下側面固定連接，使物料在沿物料通道下落時，支撐腿和定位桿中除了支撐腿的上側面外的其他面均不對物料造成阻力。
[0039]本實施例的加料分流器均采用不銹鋼材料制備。
[0040]加料倉上連接有螺桿擠出裝置，具體的，螺桿擠出裝置為雙螺桿擠出機，加料倉的出料筒下端與雙螺桿擠出機的加料口相連。雙螺桿擠出機內(nèi)的螺桿直徑為58mm，其螺桿包括熔融混煉區(qū)Z3Z4Z5，該區(qū)的螺節(jié)組合由正向嚙合剪切螺節(jié)、正向輸送螺節(jié)及反應嚙合螺節(jié)按照如下順序組合而成:KB 45/5/60,KB 45/5/60,KB 90/5/60、SE 60/60,KB 45/5/60、KB 45/5/60^KB 90/5/60^KB 45/5/60LH。其中KB為嚙合塊剪切螺節(jié)，KB 45/5指嚙合塊由5片錯位角為45°的剪切片構成，KB 90/5則指嚙合塊由5片錯位角為90°的剪切片構成(即垂直剪切段)，KB 45/5/60中60指此段螺節(jié)長度為60mm，KB 45/5/60LH中LH指此段螺節(jié)為反向嗤合，SE 60/60為長度為60mm的正向輸送螺節(jié)，且此段螺節(jié)的節(jié)距為60mm。上述組合中螺節(jié)長度可根據(jù)擠出機實際型號進行調(diào)整。
[0041]本發(fā)明的阻燃尼龍制造裝置可用來制備由如下重量份數(shù)的組分組成的阻燃尼龍:35?40重量份尼龍、20?22重量份有機阻燃劑、5?6重量份無機阻燃劑、0.4?0.8重量份的添加劑，30?40重量份的玻璃纖維。具體的，尼龍為PA66、有機阻燃劑為溴化苯乙烯、無機阻燃劑為Sb203、添加劑為四(3，5_二叔丁基-4-羥基)苯丙酸季戊四醇酯型抗氧劑、玻璃纖維為表面接枝硅烷的無堿玻璃纖維。本實施例中，阻燃尼龍的組成優(yōu)選為:40重量份尼龍、20重量份添加劑、5重量份阻燃劑、30-40重量份玻璃纖維。
[0042]使用上述阻燃尼龍制造裝置制備阻燃尼龍時的具體步驟包括:先將加料分流器放入料倉中，使分流器的定位桿插入料倉的出料筒中，支撐腿支撐在錐形筒體的內(nèi)壁上，在下錐形體與錐形筒體之間形成物料通道。
[0043]將35?40重量份的PA66尼龍顆粒、20?22重量份的溴化苯乙烯粉料、5?6重量份的Sb2O3粉料、0.4?0.8重量份的四(3，5-二叔丁基-4-羥基)苯丙酸季戊四醇酯型抗氧劑經(jīng)混料機高速混合，然后加入料倉中，物料在料倉下料過程中，由于梭型分流器的放置，分散了下料口處的流動取向，降低了層分離的發(fā)生，且物料在分流器四周發(fā)生層流，物料組分間發(fā)生再次混合，實現(xiàn)物料混合均勻。物料從料倉的出料筒進入螺桿擠出裝置中，進行熔融混煉。熔融混煉的具體過程包括尼龍、阻燃劑、添加劑在KB 45/5/60,KB 45/5/60,KB 90/5/60組成的初熔段進行的初步熔融過程以及在KB 45/5/60,KB 45/5/60,KB 90/5/60,KB 45/5/60LH組成的深度熔融段進行的徹底熔融過程，其中KB 45/5/60LH剪切段還能提高物料在螺桿內(nèi)的對流強度，使尼龍樹脂和阻燃劑間進行充分的分散混合，同時又不會破壞尼龍分子鏈的長度，增加阻燃劑與尼龍樹脂間的均勻銜接，使阻燃劑的阻燃效果最大化。熔融混煉后，在螺桿擠出機的側喂料處加入30-40重量份的玻璃纖維，物料與玻纖充分混合后，經(jīng)螺桿擠出機的模頭拉絲進入水槽冷卻后造粒，即得阻燃尼龍。
[0044]制得的阻燃尼龍顆粒產(chǎn)品經(jīng)冷卻后包裝保存，取同一料倉生產(chǎn)的前、中、后三時間點的產(chǎn)品測試阻燃性能，結果顯示阻燃性能均達到V-O標準，且阻燃數(shù)據(jù)穩(wěn)定性高。
[0045]在本發(fā)明的阻燃尼龍制造裝置的其他實施例中，支撐腿的數(shù)量可以為四個以上，如五個、六個或者八個等。定位桿的數(shù)量也可以為更多，如三個、四個等。
[0046]在其他實施例中，定位桿與下錐形體的軸線平行設置，以進一步促進分流器在料倉中的穩(wěn)固固定?；蛘邇筛ㄎ粭U的下端固定連接在一起，使兩根定位桿形成倒三角結構。在其他實施例中，定位桿由定位筒替代，定位筒為焊接固定在支撐腿下側面上的圓形筒體，筒體上設置有物料通孔以供物料流過。
[0047]在其他實施例中，定位桿的定位段可以不設置在同一錐面上。
[0048]在其他實施例中，定位桿和/或支撐腿中為圓形桿或者方形桿。
[0049]在其他實施例中，定位桿固定設置在下錐形體的側面上。
[0050]在其他實施例中，支撐腿可以由環(huán)形支撐板替代，環(huán)形支撐板的內(nèi)環(huán)邊沿與下錐形體的側壁焊接固定，環(huán)形支撐板的外環(huán)邊沿支撐在錐形筒體內(nèi)壁上，環(huán)形支撐板上設置有物料通孔，以供物料從中流過。
[0051]在其他實施例中，上錐形體和下錐形體之間可以設置分流筒，和現(xiàn)有技術中的結構一樣。下錐形體可以不設置，分流器本體僅包括上錐形體，支撐腿固定連接在上錐形體的底面上。
[0052]在其他實施例中，支撐腿和定位桿的厚度方向不垂直于下錐心體的軸線。
[0053]在其他實施例中，上錐形體和下錐形體的錐角可以為其他角度，上錐形體的錐角也可以大于下錐形體的錐角角度。
[0054]在其他實施例中，雙螺桿擠出機可以采用現(xiàn)有技術中的雙螺桿擠出機，螺桿中的熔融混煉螺節(jié)組合采用現(xiàn)有技術中的組合。
[0055]在其他實施例中，上錐形體和下錐形體可以均為棱錐結構。
[0056]在其他實施例中，物料通道的寬度大于下料口直徑的一半。
[0057]在其他實施例中，錐形體的底面的直徑等于或者小于出料口的直徑。
[0058]本發(fā)明的加料分流器的實施例與上述阻燃尼龍制造裝置實施例中的加料分流器的結構完全一致，此處不再一一贅述。另外，上述阻燃尼龍制造裝置實施例中的加料分流器的各種替代形式也均適合于本發(fā)明的加料分流器的實施例。
【主權項】
1.一種加料分流器，包括分流體(31)以及設置在分流體(31)上的支撐機構，所述支撐機構包括用來將分流體支撐在對應的加料容器內(nèi)壁上并使分流體與加料容器內(nèi)壁之間形成物料通道的支撐腿(32)，所述支撐腿(32)具有與加料容器內(nèi)壁頂配配合的頂推端，其特征在于，所述支撐機構還包括用來插入加料容器的出料口中以避免分流體的軸線偏離豎直方向的定位結構。2.根據(jù)權利要求1所述的加料分流器，其特征在于:所述定位結構包括至少兩根固定連接在分流體(31)或支撐腿(32)上的定位桿(33)，所述定位桿(33)遠離分流體(31)的一端插入對應的加料容器的出料口。3.根據(jù)權利要求2所述的加料分流器，其特征在于:所述定位桿(33)上設置有用來與對應的出料口內(nèi)沿頂推配合的定位段，所述定位段均位于同一錐面上。4.根據(jù)權利要求2所述的加料分流器，其特征在于:所述支撐腿(32)和定位桿(33)均為片狀結構，支撐腿(32)和定位桿(33)的厚度方向垂直于分流體的軸向方向。5.根據(jù)權利要求4所述的加料分流器，其特征在于:所述定位桿(33)固定設置在支撐腿(32)的下側面上且支撐腿(32)與定位桿(33)的厚度方向平行。6.根據(jù)權利要求1所述的加料分流器，其特征在于:所述分流體(31)包括底面重合設置的上錐形體(311)和下錐形體(312)，所述上錐形體(311)的錐角小于下錐形體(312)的錐角。7.一種阻燃尼龍制造裝置，包括加料倉，所述加料倉包括料筒(I)以及設置在料筒(I)下端的下料口，其特征在于，所述料筒(I)內(nèi)設置有分流器，所述分流器為如權利要求1-6任意一項所述的加料分流器。8.根據(jù)權利要求7所述的阻燃尼龍制造裝置，其特征在于:分流體(31)的最大直徑大于出料口的直徑。9.根據(jù)權利要求7所述的阻燃尼龍制造裝置，其特征在于:所述阻燃尼龍制造裝置還包括與加料倉相連的螺桿擠出裝置，所述螺桿擠出裝置包括依次連接的螺桿組件:KB 45/5/60、KB 45/5/60、KB 90/5/60^ SE 60/60、KB 45/5/60、KB 45/5/60、KB 90/5/60、KB 45/5/60LH。10.—種使用如根據(jù)權利要求7所述的阻燃尼龍制造裝置制造阻燃尼龍的方法，其特征在于:包括:將尼龍、添加劑、阻燃劑混合后加入料倉中，從料倉中出來的物料進入螺桿擠出裝置進行熔融混煉，在熔融混煉過程中向物料中加入玻璃纖維;經(jīng)螺桿擠出裝置模頭拉絲造粒，即得。
【文檔編號】C08K3/22GK106042316SQ201610382458
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年6月1日
【發(fā)明人】閆超才, 劉隨軍, 王宇浩, 齊大翠, 郝釩宇, 王茂玉, 劉良, 張翀, 尹力
【申請人】天津平高智能電氣有限公司, 平高集團有限公司, 國家電網(wǎng)公司, 全球能源互聯(lián)網(wǎng)研究院, 國網(wǎng)天津市電力公司