一種全雙螺桿擠出機及其進行bopet薄膜擠出工藝的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種全雙螺桿擠出機及采用該擠出機進行BOPET薄膜擠出工藝，屬于塑料薄膜加工【技術領域】。包括螺筒、安裝于螺筒內的雙螺桿、設置于螺筒上的進料口、排氣口和計量泵。將本發明應用于塑料薄膜加工，具有加工工序短、設備簡練、加工效率高、原料利用率高等優點。
【專利說明】一種全雙螺桿擠出機及其進行BOPET薄膜擠出工藝
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種全雙螺桿擠出機及其進行BOPET薄膜擠出工藝，屬于BOPET薄膜加工【技術領域】。
【背景技術】
[0002]雙向拉伸聚酯薄膜又稱為BOPET薄膜，由于其良好的特性而被廣泛應用于各個領域的包裝工作中。傳統的BOPET生產線上，主擠出機和輔擠出機都是采用單螺桿串聯擠出方法，這種方法存在如下缺陷:
1.對原料要求較高，所有進入擠出機的原料都必須將水分和粉塵徹底去除，這就要求原料必須進行嚴格的干燥結晶前處理，而干燥結晶處理過程是一個非常龐大復雜且需要大功率的加熱和風送過程的，任何一個環節的控制不佳都會對擠出機中熔體的質量造成影響，從而導致后續拉伸成膜效果不佳或無法成膜，同時也消耗大量的電能；
2.單螺桿串聯擠出方法中，牽伸收卷中會分離出大量的邊料，這些邊料必須要進行重新造粒處理，且需再經過干燥結晶才能回收利用，加工工序增加了，電能消耗也隨之增加；
3.常規的單螺桿擠出機的螺桿為一個整體結構，當一根螺桿的某個部位發生磨損時，為了保證熔體的擠出質量，必須將整根螺桿更換為新螺桿，螺桿的利用率較低。
[0003]雖然有些輔擠出機由于其規格較小，局部可替換為雙螺桿結構，但由于主擠出機規格和尺寸均較大，無法實現主擠出機的雙螺桿結構。
【發明內容】
[0004]為了克服現有技術中所存在的上述缺陷，本發明提供一種新型BOPET薄膜的全雙螺桿法擠出工藝，采用本發明擠出工藝，不僅保證了熔體品質的穩定性和良好性，縮短了熔體加工工序，還提高了設備的利用率和原料的產出率。
[0005]為實現上述目的，本發明采取的技術方案如下:
一種全雙螺桿擠出機BOPET薄膜生產線，包括擠出裝置、拉伸裝置和牽伸收卷裝置，所述的擠出裝置由螺筒、安裝于螺筒內的雙螺桿、設置于螺筒上的進料口、排氣口和計量泵構成，螺筒包括入口和出口，螺筒出口處通過管道連接有計量泵，計量泵后通過過濾器以及熔體管道連接著模頭，螺筒通過模頭后依次是拉伸裝置和牽伸收卷裝置，熔體通過模頭后形成膜片依次通過拉伸裝置和牽伸收卷裝置，進料口、排氣口安裝于螺筒同側，并分別與螺筒連通，進料口位于螺筒前端的入口處，排氣口位于排氣段的螺筒上，并與真空抽吸裝置相連接；螺筒外側安裝有加熱器；其中，雙螺桿由相互平行的螺桿一和螺桿二構成，螺桿一與螺桿二相互咬合但不接觸，兩者在電機驅動下以相同方向旋轉；螺桿一和螺桿二均由若干個螺桿單元串聯在螺桿軸上構成，螺桿單元為帶鍵槽的內空結構，各螺桿單元依次套裝在螺桿軸上，螺桿軸上設置有與鍵槽相互咬合的花鍵。
[0006]進一步的，作為優選:
所述的排氣口包括排氣口一和排氣口二，排氣口一和排氣口二沿進料方向依次設置在螺筒上，其中，排氣口一位于排氣段入口處的螺筒上，排氣口二位于排氣段出口處的螺筒上。
[0007]所述的計量泵為往復式容積泵。
[0008]所述的拉伸裝置包括激冷輥(簡稱CR)、縱向拉伸部件(簡稱MD0)和橫向拉伸部件(簡稱TD0)，模頭在激冷輥之上，橫向拉伸后為牽伸收卷裝置。
[0009]一種采用具有上述特征的雙螺桿擠出機加工BOPET薄膜的擠出工藝，原料經進料口直接送入螺筒中，并在螺桿一和螺桿二的帶動下向前移動，并在加熱器和自身剪切發熱的作用下熔融并混煉，熔體中的水汽和可分離細小雜質經排氣口被真空抽吸裝置(由真空泵和空氣過濾器組成，排氣口與其抽吸口相連接)抽出，熔體在計量泵控制的壓力下擠出，再經拉伸、牽引收卷后得到BOPET薄膜，牽伸收卷產生的邊料經粉碎后直接作為原料再經進料口送入雙螺桿擠出機中繼續加工。
[0010]其中，真空抽吸裝置的真空度控制在5-15mbar。
[0011]與常規的單螺桿串聯式擠出機相比，本發明具有如下優點:
(O由于本發明采用的是雙螺桿結構的擠出機，沿螺筒入口向后，擠出過程依次包括進料、熔融、排氣和加壓計量(即:沿進料方向，依次為進料區、熔融區、排氣區和加壓計量區)，原料經進料口進入雙螺桿后，在螺桿一和螺桿二的共同作用下，原料向前送入熔融區，并在加熱器的在電加熱和本身的剪切作用下原料迅速熔融形成熔體，熔體沿雙螺桿到達排氣區后，在外部真空裝置的抽吸下，夾雜在熔體中的水汽和一些可分離的細小雜質可從排氣區的排氣口一、排氣口二全部排出，余下的熔體則繼續向前行進入到加壓計量區，在這里熔體的壓力產生并在后面熔體計量泵的作用下得以控制，熔體帶有一定的壓力經模頭擠出后送入拉伸裝置和牽伸收卷裝置中進行后續加工。熔體中會影響到薄膜質量的水汽和細小雜質被真空抽吸裝置抽出，則送入計量泵和模頭的熔體為均勻、單一的熔體，原料在熔體狀態下降其中的水汽、雜質排出，不僅無需采用任何的預處理工序，而且，其雜質的排出是與加熱和熔體輸送同時進行的，雜質排出極其簡單，效率有保證。
[0012](2)原料的熔融擠出均是在雙螺桿擠出機上完成，并配合熔體計量泵設置，有真空抽吸裝置，平行設置的螺桿一和螺桿二相互咬合但不接觸，機筒外設置電機，通過電機驅動螺桿一和螺桿二以相同方向轉動，原料在螺桿一和螺桿二加壓并在螺筒壁的作用下向前移動，不斷地熔融并混煉。螺桿一和螺桿二均是由若干個螺桿單元構成，螺桿單元為帶鍵槽的內空結構，各螺桿單元依次套在螺桿主軸上，依靠主軸的花鍵連接和傳動，當其中的一個螺桿單元發生磨損時，直接將其從螺桿主軸上拆卸下來即可進行更換，螺桿以螺桿單元的形式串聯，容易安裝，方便拆卸和更換。
[0013](3)計量泵屬于往復式容積泵，可對熔體進行精確計量，其穩定性精度可達1%。擠出機的出口壓力受各種因素的影響存在著較大波動，本發明上述方案中，在擠出機的出口和模頭之間設置的計量泵，可以用來穩定擠出機出口壓力波動，使得線性擠出成為可能，確保了熔體壓力恒定，有效地保證了熔體質量。
[0014](4)拉伸裝置部分主要包括激冷輥(簡稱CR)、縱向拉伸(簡稱MD0)和橫向拉伸(簡稱TD0)，激冷輥負責將從模頭流出的高溫熔體快速冷卻成厚片；MD0的作用是將厚片拉長拉薄，為進入TDO拉伸做準備；TD0則將厚片拉寬拉薄，從而最終形成薄膜。
[0015](5)牽伸收卷是整個薄膜生產的最后工序，在這里對薄膜進行進一步冷卻定型、厚度檢測、表面處理以及邊料切除，處理完后卷繞成可存放的大卷膜。其中切除的邊料粉碎后直接送回擠出部分的進料口回收利用，而無需重新進行造粒和干燥結晶處理。
[0016]本發明采用上述先進的雙螺桿擠出工藝，并配合計量泵的壓力控制，無需對原料進行任何處理，即可產生高質量的熔體，而邊料在線粉碎后無需重新造粒，即可直接加入擠出機中回收利用，可以節省大量的寶貴電力資源，簡化加工工序的同時，也降低了生產能耗，產品質量大幅提高。為后期的拉伸成膜奠定了堅實的基礎。雙螺桿擠出機的螺桿有若干個可拆卸的螺桿單元組成，當使用若干年后發現螺桿有磨損時，我們無須更換整個螺桿，而只需更換其中的有磨損的螺桿單元即可。而單螺桿擠出機的螺桿是整個一體化的螺桿，若磨損必須更換整個新螺桿，這是雙螺桿擠出機的又一大優點。由于雙螺桿擠出機的諸多優點，我們將全雙螺桿擠出方法應用于BOPET生產線，生產加工過程中無需進行干燥結晶等工序，同時也無需采用主擠出機和輔擠出機分別進行熔融和計量，主擠出機和輔擠出機同時能夠實現雙螺桿結構應用，BOPET原料熔融、擠出、計量和雜質分離合為一體，不僅縮短了反應加工的流程，簡化了加工工序，前期設備投資得到降低，而且在后期擠出生產過程中，熔體壓力穩定，熔體質量均一，避免了非生產型邊料的產生，節約大量的能源，更重要的是使生產加工變得簡單可控、產品質量更優；同時，牽伸收卷后的邊料粉碎后可直接回用至進料口處進行再加工，回收利用簡便，原輔料的利用率高。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]圖1為本發明擠出裝置的結構示意圖；
圖2為本發明擠出裝置的截面示意圖；
圖3為本發明雙螺桿的結構示意圖；
圖4為本發明螺桿一/螺桿二的結構示意圖；
圖5為圖4中螺桿單元的截面圖；
圖6為常規BOPET薄膜加工工藝流程圖；
圖7為本發明BOPET薄膜加工工藝流程圖。
[0018]圖中標號:1.螺筒；11.入口；12.出口；2.雙螺桿；21.螺桿一；22.螺桿二；2a.螺桿單元；2b.鍵槽；2c.螺桿軸；2d.花鍵；3.進料口；4.排氣口；41.排氣口一；42.排氣口二；5.計量泵；6.模頭；7.連接法蘭；8.加熱器。
【具體實施方式】
[0019]本實施例全雙螺桿擠出機BOPET薄膜生產線，結合圖1、圖2、圖3、圖4和圖5，包括順次連接的擠出裝置、模頭6、拉伸裝置和牽伸收卷裝置，拉伸裝置包括激冷輥、縱向拉伸部件和橫向拉伸部件，拉伸裝置通過激冷輥與模頭連接，橫向拉伸部件與牽伸收卷裝置相連，其中，擠出裝置由螺筒1、安裝于螺筒I內的雙螺桿2、設置于螺筒I上的進料口 3、排氣口 4和計量泵5構成，螺筒I包括入口 11和出口 12，模頭6安裝于螺筒出口 12處，擠出裝置通過模頭6與拉伸裝置連接，進料口 3設置于螺筒入口 11處，計量泵5位于模頭6靠近進料口 3的一側，排氣口 4設置有兩個，分別稱為排氣口一 41和排氣口二 42，沿進料方向，排氣口一 41和排氣口二 42依次設置，排氣口一 41和排氣口二 42均與真空抽吸裝置相連接，進料口 3、排氣口 4和計量泵5安裝于螺筒I同側，并分別與螺筒I連通；螺筒I外側通過連接法蘭7安裝有加熱器8 ;雙螺桿2由相互平行的螺桿一 21和螺桿二 22構成，螺桿一21與螺桿二 22相互咬合但不接觸，兩者在電機驅動下以相同方向旋轉；螺桿一 21和螺桿二 22均由螺桿軸2c以及套裝在螺桿軸2c上的若干個螺桿單元2a構成，螺桿軸2c上設置花鍵2d，螺桿單元2a為內設鍵槽2b的內空結構，鍵槽2b與花鍵2c相互咬合。本實施例中，計量泵5為往復式容積泵。
[0020]將本發明的雙螺桿應用于擠出機中，即可實現薄膜的全雙螺桿法擠出，具體步驟為:結合圖7，原料經進料口 3直接送入全雙螺桿擠出機螺筒I內，在螺桿一 21和螺桿二 22的帶動下向前移動，并在加熱器7作用下熔融并混煉，熔體中的水汽和可分離細小雜質經排氣口 4被真空抽吸裝置抽出，熔體在計量泵5賦予的壓力作用下擠出，再經拉伸、牽引收卷后得到BOPET薄膜，牽伸收卷產生的邊料經粉碎后直接作為原料再經進料口送回全雙螺桿擠出機中繼續加工。
[0021]本發明所提供的雙螺桿結構中，螺桿一 21和螺桿二 22均由螺桿軸2c和螺桿單元2a構成，裝配過程中，將內空結構的螺桿單元2a套裝在長度適宜的螺桿軸2c上，同時螺桿單元2a內壁上的鍵槽2b與螺桿軸2c外壁上的花鍵2c相互咬合，即可形成螺桿一 21、螺桿二 22，螺桿一 21與螺桿二 22組成雙螺桿2，并在雙螺桿2外套裝螺筒1，螺筒I外套裝加熱器8，在螺筒I的前端入口 11處加裝進料口 3，螺筒I的后端通過熔體管道加裝計量泵5，排氣區設置排氣口一 41和排氣口二 42，排氣口一 41與排氣口二 42均與真空抽吸裝置相連接，上述螺筒1、雙螺桿2、進料口 3、排氣口 4、計量泵5構成本實施例的擠出裝置，計量泵5后通過過濾器以及熔體管道連接著模頭6，模頭6與激冷輥相連實現擠出裝置與拉伸裝置的連接安裝，激冷輥后方為縱向拉伸部件，縱向拉伸部件后方通過橫向拉伸部件與牽伸收卷裝置相連。
[0022]通過加熱器8控制雙螺桿2上各段區的溫度，進料區溫度在100°C以下；熔融區溫度為280°C ;排氣區溫度為270°C，排氣口一 41和排氣口二 42處壓強在30mbar以下；計量加壓區溫度為275°C，計量泵5實現壓力控制，用于主擠出機時熔體表面壓強為28±3bar，用于輔擠出機熔體表面壓強為15±3bar，以確保熔體壓力恒定，其余各部件的溫度可參考普通BOPET的控制參數。
[0023]由于本發明中，雙螺桿2的特殊結構解決了普通主擠出機必須對原料進行預處理才能生產BOPET薄膜的技術難題，本發明所提供的雙螺桿不僅可應用做輔擠出機的小螺桿，也可應用做主擠出機的大螺桿，在BOPET薄膜生產過程中實現了全雙螺桿法擠出，與常規的單螺桿串聯方式相比，本發明每個擠出機組只需I臺擠出機即可實現原料的供料、熔融、計量、擠出，工序和設備數量均得到簡化；由于雙螺桿2配置的有專用的排氣口 4，熔體熔融后其中所包含的水分以及微小雜質均可通過排氣口 4排出，因此，到達計量泵5的熔體中不再含有雜質和超標水分，原料無需進行特殊的干燥結晶，加工效率得到提高；牽伸收卷后所產生的邊料直接粉碎后即可作為原料投入雙螺桿2中即可進行擠出、拉伸、牽伸收卷形成BOPET薄膜。
【權利要求】
1.一種全雙螺桿擠出機BOPET薄膜生產線，包括順次連接的擠出裝置、模頭、拉伸裝置和牽伸收卷裝置，其特征在于:所述的擠出裝置由螺筒、安裝于螺筒內的雙螺桿、設置于料筒上的進料口、排氣口和計量泵構成，螺筒包括入口和出口，物料由入口進入螺筒，沿進料方向，螺筒內依次分為進料區、熔融區、排氣區和計量加壓區，計量泵位于計量加壓區之后，進料口設置于螺筒入口處，排氣口位于排氣區內，并與真空抽吸裝置相連接，進料口、排氣口和計量泵分別與螺筒連通；螺筒外側安裝有加熱器；雙螺桿由相互平行的螺桿一和螺桿二構成，螺桿一與螺桿二相互咬合但不接觸，兩者在電機驅動下以相同方向旋轉；螺桿一和螺桿二均由螺桿軸以及套裝在螺桿軸上的若干個螺桿單元構成，螺桿軸上設置花鍵，螺桿單元為內設鍵槽的內空結構，鍵槽與花鍵相互咬合。
2.如權利要求1所述的一種全雙螺桿擠出機BOPET薄膜生產線，其特征在于:所述的排氣口包括排氣口 一和排氣口二，排氣口 一和排氣口 二沿進料方向順次設置。
3.如權利要求1所述的一種全雙螺桿擠出機BOPET薄膜生產線，其特征在于:所述的計量泵為往復式容積泵。
4.如權利要求1所述的一種全雙螺桿擠出機BOPET薄膜生產線，其特征在于:一種所述的拉伸裝置包括激冷輥、縱向拉伸部件和橫向拉伸部件。
5.一種采用具有權利要求1-4任一項全雙螺桿擠出機進行BOPET薄膜全雙螺桿擠出工藝，其特征在于:原料經進料口直接送入螺筒中，在螺桿一和螺桿二的帶動下向前移動，并在加熱器作用下熔融并混煉，熔體中的水汽和可分離細小雜質經排氣口被真空抽吸裝置抽出，熔體在計量泵賦予的壓力作用下擠出，再經拉伸、牽引收卷后得到BOPET薄膜，牽伸收卷產生的邊料經粉碎后直接作為原料再經進料口送回全雙螺桿擠出機中繼續加工。
6.如權利要求1所述的BOPET薄膜全雙螺桿法擠出工藝，其特征在于:所述的排氣口壓強控制在5_15mbar,溶體壓力上下浮動為3bar。
【文檔編號】B29C69/00GK104260361SQ201410362350
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年7月28日 優先權日:2014年7月28日
【發明者】趙建昌, 劉啟月, 鄧鷲, 吳建成, 王松堯 申請人:浙江紹興華東包裝有限公司