基于旋轉剪切層流動態分配的多層復合共擠出方法及模具的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及高分子材料成型技術領域，特別涉及一種基于旋轉剪切層流動態分配的多層復合共擠出方法及模具。
【背景技術】
[0002]隨著塑料制品應用領域的不斷擴增，人們對產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成，使它兼有幾種不同原料的優良特性，實現不同的功能；或是由不同顏色的同種原料構成，從而得到特殊的外觀，此時單層的模頭已經無法滿足需求，這就需要多層共擠模頭來實現。
[0003]共擠出技術被廣泛用于復合薄膜、板材、管材、異型材及電線電纜的生產，以滿足改善性能、降低成本、降低環境污染及改善外觀等的要求。多層復合塑料制品應用日益廣泛，多層共擠技術的關鍵在于多層復合擠出模頭，其結構決定著多層復合制品的性能。
[0004]目前共擠模頭技術主要分為多流道式共擠模頭技術和喂料塊式共擠模頭技術。多流道式共擠模頭是熔體在進入模頭前就完成復合過程，喂料塊式共擠模頭是在模頭內完成熔體的復合。多流道式共擠模頭具有若干層數和各層尺寸相對應的熔體槽，各層熔體在模頭外匯合后進入共擠模頭，但是多流道式共擠模頭體積巨大，熔體流動路徑長，擠出壓力大，擠出困難，且復合效果不如模內復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，模內共擠的優勢就會體現出來。供料塊按要求的順序將熔體流分配，平衡各組分的速度，然后將熔體流并流，形成復合層，但是成型的多層復合制品各層之間的厚度均勻性較差。現有的模內復合的共擠模頭結構復雜，熔體流程長，體積大，對擠出機的背壓要求尚，從而能耗也尚。
[0005]針對目前多層復合擠出模頭存在的設備結構龐大、高成本、高能耗等問題，開發一種新型的基于旋轉剪切層流動態分配的多層復合共擠出方法及模具具有重大意義。
【發明內容】
[0006]本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種結構簡單、能耗較低、模頭壓力小及熔體停留時間較短的基于旋轉剪切層流動態分配的多層復合共擠出方法。
[0007]本發明的另一目的在于提供一種用于實現上述方法的基于旋轉剪切層流動態分配的多層復合共擠出模具。
[0008]本發明的技術方案為:一種基于旋轉剪切層流動態分配的多層復合共擠出方法，來自多臺擠出機的聚合物熔體從環形流道的外壁面進入環形流道后，在環形流道內壁面的旋轉剪切作用下形成層流，后進入的聚合物熔體包覆在先進入的聚合物熔體外側，在環形流道出口處形成圓周方向均勻流動的圓截面多層坯料。
[0009]所述聚合物熔體進入環形流道時，在環形流道的各層熔體槽中由內向外依次進入，即各聚合物熔體中，對應于最內層熔體槽的聚合物熔體最先進入環形流道，然后位于其外層的聚合物熔體再進入環形流道，后進入的聚合物熔體逐層包覆在先進入的聚合物熔體外側，最終形成多層還料。
[0010]所述聚合物熔體進入環形流道時，聚合物熔體的流向為相應各層熔體槽的切線方向。聚合物熔體沿切向進入環形流道，即可根據復合制品的層數調整熔體槽和進料口的布置。
[0011]所述擠出機的臺數、環形流道的熔體槽層數和胚料的層數相等。
[0012]本發明一種用于實現上述方法的基于旋轉剪切層流動態分配的多層復合共擠出模具，包括集流定子、旋轉芯棒和芯棒加熱器，集流定子設于旋轉芯棒外周，且集流定子與旋轉芯棒之間形成包含有多層熔體槽的環形流道，旋轉芯棒外接驅動裝置(通過驅動裝置可調節旋轉芯棒的轉速，使其適應不同制品不同材料的生產)，旋轉芯棒內部設有預熱用的芯棒加熱器。
[0013]所述集流定子的外側壁設有多個進料口，進料口的數量與環形流道的熔體槽層數相等，每個進料口對應與一層熔體槽連通；各進料口分別與提供相應聚合物熔體的擠出機相連接。
[0014]所述環形流道包括相連接的進料段和出料段，進料段中，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，口模加熱圈設于與環形流道出料段對應的集流定子外周。
[0016]所述模具還包括集流加熱圈，集流加熱圈設于與環形流道進料段對應的集流定子外周。
[0017]以5層結構的胚料為例，上述結構的模具應用于五層復合擠出吹塑薄膜設備時，其工作原理為:集流定子外表面開有五個進料口，分別連接沿圓周方向均勻分布的五臺擠出機，來自五臺擠出機的聚合物熔體依次從環形流道外壁面進入后，在環形流道內壁面的旋轉剪切作用下形成層流，后進入的熔體包覆在先進入的熔體外面，在環形流道出口形成圓周方向均勻流動的圓截面多層坯料，實現熔體動態復合和圓周方向的均勻分配。
[0018]本發明相對于現有技術，具有以下有益效果:
[0019]本基于旋轉剪切層流動態分配的多層復合共擠出方法及模具原理簡單，來自多臺擠出機的聚合物熔體依次從環形流道外壁面進入后，在環形流道內壁面的旋轉剪切作用下形成層流，后進入的熔體包覆在先進入的熔體外面，在環形流道出口形成圓周方向均勻流動的圓截面多層坯料。聚合物熔體在模頭內實現復合，有效地減少了設備體積及設備成本，同時，由于旋轉剪切作用，不同熔體層之間形成界面，各層物料不會互相滲透，制品性能得到提升。
[0020]本基于旋轉剪切層流動態分配的多層復合共擠出模具熔體流程短，能夠降低熔體在豐旲頭內的熱降解，提尚廣品質量。
[0021]本基于旋轉剪切層流動態分配的多層復合共擠出模具易于操作和實現，模頭壓力小，配合基于拉伸流變的塑化擠出機(可參見專利ZL200810026054.X所公開的擠出機)使用，能夠有效降低能耗。
[0022]另外，本基于旋轉剪切層流動態分配的多層復合共擠出模具可應用于制備多層復合擠出管材、多層復合吹塑薄膜等圓截面制品，應用范圍較廣，配合基于拉伸流變的塑化擠出機使用，可顯著降低設備成本、縮小設備體積、降低能耗以及提升多層復合制品的復合效果，應用靈活而廣泛。
【附圖說明】
[0023]圖1為基于旋轉剪切層流動態分配的多層復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為基于旋轉剪切層流動態分配的多層復合共擠出模具的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0026]下面結合實施例，對本發明作進一步的詳細說明，但本發明的實施方式不限于此。
[0027]實施例
[0028]本實施例一種基于旋轉剪切層流動態分配的多層復合共擠出方