專利名稱：高分子材料管材螺桿擠出方法
技術領域：
本發明涉及熔融流動性很差，甚至沒有熔融流動性的高分子材料管材螺桿擠出方法。
背景技術：
目前，對流動性很差的高分子材料管材成型普遍采用的成型方法有柱塞擠出成型；高分子材料進行流動工藝改性，增加其成型流動性后，采取普通單螺桿擠出成型；單螺桿擠出機筒成型法。
柱塞擠出成型可以看成是連續的燒結成型，該方法成型過程不連續，塑化時間長， 生產效率較低，不宜成型大的成品，在生產應用中受到一定限制。
對流動性差高分子原料流動工藝改性后，采用普通單螺桿擠出成型，雖然能夠成型，但成型效率低下，同時以降低產品性能為代價。
單螺桿機筒成型法專利ZL200710053227. 2的主要工藝特征是在機筒內實現“進料一壓實一UHMWPE管材型胚成型一塑化”的工藝流程，有別于普通擠出機成型高分子材料管材“進料一壓實一塑化一管材成型(機筒外)”的工藝流程，這種先成型管材型胚，然后塑化工藝過程，保證管材的成型與原料熔融流動性沒有必然關系，即使原料的熔融流動性很差也能成型。但專利ZL200710053227. 2技術所成型的管材型胚的運動形式難以控制，一方面管材型胚隨螺桿作旋轉運動，另外與螺槽間作相對直線運動，管材型胚的絕對運動形式為螺旋運動。在成型過程中，隨螺桿的同心度的降低，導致螺桿光桿與機筒間所形成的空間所形成UHMWPE管材型胚的幾何尺寸精度降低，從而影響UHMWPE管材的精確定型和UHMWPE 管材成型的穩定性。發明內容
本發明所要解決的技術問題是針對現有技術而提出一種新型高分子材料管材螺桿擠出方法，其保留了專利ZL200710053227. 2技術所有優點的前提下，提高了成型穩定性和產品質量。
本發明解決上述技術問題所采用的技術方案是高分子材料管材螺桿擠出方法， 其特征在于采用高分子材料管材螺桿擠出設備按以下步驟順序進行動力齒輪及從動齒輪旋轉運動帶動旋轉螺桿旋轉，將高分子原料向前輸送并逐漸被壓實；定徑螺桿靜止，當高分子原料到達定徑螺桿處，高分子原料充滿機筒與定徑螺桿間所形成的空間形成高分子材料管材型胚；所得的高分子材料管材型胚在摩擦熱、機筒外熱和加熱螺桿的共同作用下，逐漸塑化，得到高分子材料管材；然后在擠出壓力的繼續作用下，高分子材料管材通過定型芯棒和定型套來實現溫度和幾何尺寸的均化過程；再通過冷卻套完成冷卻定型過程，最后通過牽引裝置、計量裝置和切割裝置共同協調工作下，實現高分子材料管材的連續成型。
按上述方案，所述的聞分子材料管材螺桿擠出設備，包括有機箱、動力齒輪、旋轉螺桿、定徑螺桿、螺桿定位套、從動齒輪、法蘭、機筒、加熱器和滾球，其中，動力齒輪的兩端裝有一對軸承，軸承安裝在機箱上，動力齒輪與安設在機箱上的從動齒輪嚙合，在外力的作用下，帶動從動齒輪旋轉，所述的機箱上固定設置有螺桿定位套，其上固定有定徑螺桿，定徑螺桿從旋轉螺桿內穿過，處于靜止狀態，定徑螺桿與旋轉螺桿相配合且接近旋轉螺桿端部處開有溝槽，溝槽中安設有滾球，避免定徑螺桿與旋轉螺桿直接接觸，機筒的兩側通過法蘭固定在機箱上，機筒外側安設有加熱器。按上述方案，所述的旋轉螺桿上設有一對軸承定位面，其上安設有一對軸承，軸承安裝在機箱上，確保旋轉螺桿工作時的同心度。按上述方案，所述的旋轉螺桿上有螺棱，起進料壓實的目的，其結構劃分為壓實段等螺距變螺槽深度、變螺距變螺槽深度或變螺距等螺槽深度；過渡段，過渡段上沒有螺棱，旋轉螺桿壁厚逐步減小直至消失；所述的旋轉螺桿上開有安裝鍵的鍵槽，通過鍵實現與從動齒輪的連接。按上述方案，所述的定徑螺桿上開有安裝鍵的鍵槽，通過鍵實現與螺桿定位套的連接，確保定徑螺桿工作時不旋轉；定徑螺桿上開有止退臺，工作時與螺桿定位套接觸，確保定徑螺桿工作時不后退。按上述方案，所述的機筒上開有溝槽，對應在旋轉螺桿的壓實段，以提高旋轉螺桿的輸送能力。本發明的基本原理是定徑螺桿靜止，旋轉螺桿旋轉，將高分子原料輸送壓實并產生足夠的擠出壓力，旋轉螺桿與普通螺桿相比只有進料壓實段，而沒有塑化段；當被壓實原料到達定徑螺桿與機筒型腔時，從而形成管材型胚；在摩擦熱和機筒加熱器熱傳導的共同作用下，當管材型胚到達機筒前端處，管材充分完全塑化；其后，定型機筒內，實現高分子材料管材的精確定型。本發明與專利ZL200710053227. 2，發明名稱“超高分子量聚乙烯管材單螺桿擠出機筒成型法”相比具有以下優點
(1)保證了高分子材料管材型胚沿螺桿方向作絕對運動由于定徑螺桿靜止不動，保證所形成的高分子材料管材型胚的運動形式是隨螺桿方向作直線運動；
(2)提高了高分子材料管材型胚質量和成型過程的穩定性專利ZL200710053227.2技術在成型過程中由于螺桿偏心旋轉的影響，導致高分子管材型胚的幾何尺寸精度難以保證，同時管材型胚在機筒內的運動由其隨螺桿作旋轉運動和與螺槽間的相對運動的合成，管材型胚的絕對運動形式為螺旋運動，這影響了管材的定型和成型過程的穩定性。本發明螺桿靜止不動，管材型胚的運動方向為沿螺桿方向作絕對運動，提高了高分子材料管材型胚的成型精度和成型穩定性；
(3)本發明專利技術具有現成型后塑化特征在高分子管材成型工藝上突破了傳統單螺桿擠出成型高分子材料管材的成型工藝即先在機筒內形成管材型胚，再塑化的工藝；
(4)本發明所成型得到的高分子材料管材可保持原料的物理性能在進行高分子材料成型管材時，成型溫度低于原料分解溫度，則成型的高分子材料管材將完好的保留原料的性能。
圖1為本發明的成型設備結構示意圖； 圖2為本發明的定徑螺桿的結構示意 圖3為本發明的旋轉螺桿的結構示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明作進一步的描述，但是不會構成對本發明的限制。本發明高分子材料管材螺桿擠出設備，包括有機箱I、動力齒輪2、旋轉螺桿3、定徑螺桿4、螺桿定位套5、從動齒輪6、法蘭8、機筒9、加熱器10和滾球11，其中，動力齒輪的兩端裝有一對軸承，軸承安裝在機箱I上，動力齒輪2與安設在機箱上的從動齒輪6嚙合，在外力的作用下，帶動從動齒輪旋轉，所述的機箱上固定設置有螺桿定位套5，其上固定有定徑螺桿4，定徑螺桿4從旋轉螺桿3內穿過，處于靜止狀態，定徑螺桿與旋轉螺桿相配合且接近旋轉螺桿端部處開有溝槽13，溝槽中安設有滾球11，避免定徑螺桿與旋轉螺桿直接接觸，機筒9的兩側通過法蘭8固定在機箱上，機筒外側安設有加熱器10。如圖2所示，所述的旋轉螺桿3上設有一對軸承定位面16，其上安設有一對軸承，軸承安裝在機箱上，確保旋轉螺桿工作時的同心度；所述的旋轉螺桿上有螺棱17，起進料壓實的目的，其結構劃分為壓實段等螺距變螺槽深度、變螺距變螺槽深度或變螺距等螺槽深度；過渡段18，過渡段上沒有螺棱，旋轉螺桿壁厚逐步減小直至消失；所述的旋轉螺桿上開有安裝鍵12的鍵槽15，通過鍵實現與從動齒輪的連接，所述的機筒上開有溝槽，對應在旋轉螺桿的壓實段，以提高旋轉螺桿的輸送能力。如圖3所示，所述的定徑螺桿上開有安裝鍵的鍵槽15，通過鍵實現與螺桿定位套的連接，確保定徑螺桿工作時不旋轉；定徑螺桿上開有止退臺14，工作時與螺桿定位套接觸，確保定徑螺桿工作時不后退。本發明所需要的動力裝置、傳動裝置、溫度控制系統都可采用現有單螺桿擠出機相同設備及技術，牽引裝置、計量裝置和切割裝置采用現有常規裝備。高分子材料管材單螺桿擠出成型機筒成型法，按以下步驟順序進行動力齒輪及從動齒輪旋轉運動帶動旋轉螺桿旋轉，旋轉螺桿與普通螺桿相比只有進料壓實段，而沒有塑化段；將高分子原料向前輸送并逐漸被壓實；定徑螺桿靜止，當高分子原料到達定徑螺桿處，高分子原料充滿機筒與定徑螺桿間所形成的空間形成高分子材料管材型胚；所得的高分子材料管材型胚在摩擦熱、機筒外熱和加熱螺桿的共同作用下，逐漸塑化，當管材型胚到達機筒前端處，管材充分完全塑化，得到高分子材料管材；然后在擠出壓力的繼續作用下，高分子材料管材通過定型芯棒和定型套來實現溫度和幾何尺寸的均化過程；再通過冷卻套完成冷卻定型過程，最后通過牽引裝置、計量裝置和切割裝置共同協調工作下，實現高分子材料管材的連續成型。在高分子材料管材成型過程中在加熱區的溫度均小于高分子材料的分解溫度。表I為本發明實施例I所生產的純UHMWPE管材進行關鍵性能參數檢測報告，表明樣品在密度、維卡軟化溫度和耐磨性等方面完好的保留了純UHMWPE的物理性能。表I對機筒成型法生產的純UHMWPE管材進行關鍵性能參數檢測報告I樣品按照GB/T1033.1-2008中的浸漬法進行密度檢鍘,結果為O. 931g/cm:';2樣品按照GB/T8802-2001進行維卡軟化溫度檢鍘，結果為76. 3°Q；3樣品按照QB/T2668-2004附錄B進行砂漿磨楨率檢鍘，鍘試結果為0.14%。
權利要求
1.高分子材料管材螺桿擠出方法，其特征在于采用高分子材料管材螺桿擠出設備按以下步驟順序進行動力齒輪及從動齒輪旋轉運動帶動旋轉螺桿旋轉，將高分子原料向前輸送并逐漸被壓實；定徑螺桿靜止，當高分子原料到達定徑螺桿處，高分子原料充滿機筒與定徑螺桿間所形成的空間形成高分子材料管材型胚；所得的高分子材料管材型胚在摩擦熱、機筒外熱和加熱螺桿的共同作用下，逐漸塑化，得到高分子材料管材；然后在擠出壓力的繼續作用下，高分子材料管材通過定型芯棒和定型套來實現溫度和幾何尺寸的均化過程；再通過冷卻套完成冷卻定型過程，最后通過牽引裝置、計量裝置和切割裝置共同協調工作下，實現高分子材料管材的連續成型。
2.按權利要求I所述的高分子材料管材螺桿擠出方法，其特征在于所述的高分子材料管材螺桿擠出設備，包括有機箱(I)、動力齒輪(2)、旋轉螺桿(3)、定徑螺桿(4)、螺桿定位套(5)、從動齒輪(6)、法蘭(8)、機筒(9)、加熱器(10)和滾球(11)，其中，動力齒輪的兩端裝有一對軸承，軸承安裝在機箱(I)上，動力齒輪(2)與安設在機箱上的從動齒輪(6)嚙合，在外力的作用下，帶動從動齒輪旋轉，所述的機箱上固定設置有螺桿定位套(5)，其上固定有定徑螺桿(4)，定徑螺桿(4)從旋轉螺桿(3)內穿過，處于靜止狀態，定徑螺桿與旋轉螺桿相配合且接近旋轉螺桿端部處開有溝槽(13)，溝槽中安設有滾球(11 )，避免定徑螺桿與旋轉螺桿直接接觸，機筒(9)的兩側通過法蘭(8)固定在機箱上，機筒外側安設有加熱器(10)。
3.按權利要求2所述的高分子材料管材螺桿擠出方法，其特征在于所述的旋轉螺桿(3)上設有一對軸承定位面(16)，其上安設有一對軸承，軸承安裝在機箱上，確保旋轉螺桿工作時的同心度。
4.按權利要求3所述的高分子材料管材螺桿擠出方法，其特征在于所述的旋轉螺桿上有螺棱(17)，起進料壓實的目的，其結構劃分為壓實段等螺距變螺槽深度、變螺距變螺槽深度或變螺距等螺槽深度；過渡段(18)，過渡段上沒有螺棱，旋轉螺桿壁厚逐步減小直至消失；所述的旋轉螺桿上開有安裝鍵(12)的鍵槽(15)，通過鍵實現與從動齒輪的連接。
5.按權利要求2或4所述的高分子材料管材螺桿擠出方法，其特征在于所述的定徑螺桿上開有安裝鍵的鍵槽(15)，通過鍵實現與螺桿定位套的連接，確保定徑螺桿工作時不旋轉；定徑螺桿上開有止退臺(14)，工作時與螺桿定位套接觸，確保定徑螺桿工作時不后退。
6.按權利要求2或4所述的高分子材料管材螺桿擠出方法，其特征在于所述的機筒上開有溝槽，對應在旋轉螺桿的壓實段，以提高旋轉螺桿的輸送能力。
全文摘要
本發明涉及高分子材料管材螺桿擠出方法，按以下步驟順序進行動力齒輪及從動齒輪旋轉運動帶動旋轉螺桿旋轉，將高分子原料向前輸送并逐漸被壓實；定徑螺桿靜止，當高分子原料到達定徑螺桿處，高分子原料充滿機筒與定徑螺桿間所形成的空間形成高分子材料管材型胚；所得的高分子材料管材型胚在摩擦熱、機筒外熱和加熱螺桿的共同作用下，逐漸塑化，得到高分子材料管材。其具有以下優點(1)保證了高分子材料管材型胚沿螺桿方向作絕對運動；(2)提高了高分子材料管材型胚質量和成型過程的穩定性；(3)本發明專利技術具有現成型后塑化特征；(4)本發明所成型得到的高分子材料管材可保持原料的物理性能。
文檔編號B29C47/38GK102975349SQ20121054685
公開日2013年3月20日 申請日期2012年12月17日 優先權日2012年9月28日
發明者童風華 申請人:武漢工程大學