超高分子量聚乙烯純料擠出單螺桿擠出機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種超高分子量聚乙烯純料擠出單螺桿擠出機(jī)，可用于超高分子量聚乙烯板材、管材、棒材、異型材等制品的連續(xù)擠出成型，分子量不受任何限制。
【背景技術(shù)】
[0002]超高分子量聚乙烯(UHMffPE)通常是指粘均分子量在150萬以上的線性結(jié)構(gòu)聚乙烯，重均分子量在300萬以上的線性聚乙烯，其分子結(jié)構(gòu)與普通聚乙烯基本相同，但物理機(jī)械性能卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了普通聚乙烯，特別是它的耐沖擊性，耐磨損性，耐化學(xué)腐蝕性，自潤滑性及吸收沖擊能這五個特性則是目前所有塑料中最好的。但其粘度極高，幾乎沒有流動性，臨界剪切速率較低，摩擦系數(shù)極低導(dǎo)致擠出加料困難，在很長時(shí)間內(nèi)，超高分子量聚乙烯的加工僅限于以壓制一燒結(jié)或柱塞壓出成型方法為主的小批量生產(chǎn)，生產(chǎn)效率低下，如何實(shí)現(xiàn)高效連續(xù)加工超高分子量聚乙烯，一直是世界各國爭相研究的課題。傳統(tǒng)的單螺桿擠出機(jī)固體輸送機(jī)理為摩擦拖曳輸送，在摩擦拖曳輸送中，螺桿旋轉(zhuǎn)時(shí)，固體塞可看做沿螺槽方向繞螺桿旋轉(zhuǎn)的“螺母”，因此固體塞相對于螺桿運(yùn)動模型可被視為“螺母模型”，在“螺母模型”中，機(jī)筒表面對“螺母”摩擦力為動力，螺桿表面對“螺母”摩擦力為阻力，為防止螺桿旋轉(zhuǎn)時(shí)“螺母”在機(jī)筒表面打滑而停滯向前輸送，必須使機(jī)筒表面摩擦力大于螺桿表面摩擦力，以確保物料有效向前輸送，如專利文獻(xiàn)CN201357555Y，CN201224168Y等。摩擦拖曳輸送的缺點(diǎn)主要包括:(I)對物料性能要求苛刻，難以實(shí)現(xiàn)高粘度、低摩擦系數(shù)物料的穩(wěn)定擠出；(2)固體輸送段建壓能力差，沿螺桿軸向?yàn)槟嫦驂毫ο到y(tǒng)，機(jī)筒與螺桿之間間隙導(dǎo)致較大漏流；(3)輸送效率低，機(jī)筒和螺桿之間的磨損嚴(yán)重，比能耗較大。公告號為特公平I 一38658專利文獻(xiàn)陳述了一種超高分子量聚乙烯單螺桿擠出機(jī)機(jī)筒加料段設(shè)有水冷夾套，且在內(nèi)表面開設(shè)有沿?cái)D出方向逐漸變淺，直至最后消失的溝槽，螺桿為三段式，分加料段、壓縮段和計(jì)量段，該發(fā)明不足之處在于擠出機(jī)的機(jī)筒與螺桿結(jié)構(gòu)參數(shù)不是作為一個整體來進(jìn)行匹配設(shè)計(jì)，無法實(shí)現(xiàn)正位移輸送，物料靠摩擦拖曳機(jī)理向前輸送，易在加料段和機(jī)筒的壓縮段堵塞，而且溝槽的形狀和尺寸不能拆卸更換，加工的超高分子量聚乙烯原料的分子量受到限制。
【發(fā)明內(nèi)容】
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種超高分子量聚乙烯純料擠出單螺桿擠出機(jī)，有效解決利用超高分子量聚乙烯等高粘度、低摩擦系數(shù)物料的擠出加工問題，實(shí)現(xiàn)超高分子量聚乙烯的高效連續(xù)穩(wěn)定的擠出加工。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取了如下技術(shù)方案:一種超高分子量聚乙烯純料擠出單螺桿擠出機(jī)，包括機(jī)筒、螺桿、電機(jī)和傳動裝置，其特征在于:所述的機(jī)筒的加料段內(nèi)安裝有可拆式襯套，襯套與螺桿加料段等長，其內(nèi)壁開設(shè)有多頭螺旋溝槽，螺旋溝槽的旋向與螺桿螺槽旋向相反；所述的溝槽螺棱推進(jìn)面、溝槽螺棱后緣面、螺桿螺棱推進(jìn)面和螺桿螺棱后緣面圍成半封閉的儲料室；當(dāng)螺桿旋轉(zhuǎn)時(shí)，在溝槽螺棱推進(jìn)面和螺桿螺棱推進(jìn)面的推動下，儲料室沿所述的機(jī)筒襯套溝槽方向向前運(yùn)動，進(jìn)而推動儲料室內(nèi)物料沿機(jī)筒襯套溝槽方向向前輸送，實(shí)現(xiàn)在溝槽螺棱推進(jìn)面和螺桿螺棱推進(jìn)面雙螺棱推動作用下的物料輸送。
[0003]采用開有多頭螺旋溝槽的襯套鑲?cè)霗C(jī)筒加料段內(nèi)壁，這種結(jié)構(gòu)形式便于更換不同形狀和尺寸的溝槽，滿足不同分子量、不同粒徑超高分子量聚乙烯原料的擠出加工，防止粉料周向打滑，提高擠出機(jī)的進(jìn)料能力。溝槽形狀可以是矩形、梯形或三角形。
[0004]機(jī)筒襯套的溝槽頭數(shù)為螺桿直徑的10%_25 %，溝槽深度為螺桿直徑的5%_15 %，溝槽寬為溝槽深的1.5-6倍，溝槽螺紋升角為30-90度。螺桿加料段的螺紋頭數(shù)設(shè)計(jì)為雙頭，螺桿加料段螺槽深為螺桿直徑的5%-15 %，螺桿加料段螺距為0.5-1.5倍的螺桿直徑，螺桿如料段螺紋升角為10度-25度，增加物料向前的輸送推進(jìn)力，以防物料在加料段打滑滯留。
[0005]采用四段式螺桿，將螺桿的壓縮段分成壓縮比不同的兩個區(qū)，即第一壓縮段和第二壓縮段，第一段壓縮比較小，且第二壓縮段長度是第一壓縮段的1.5 -2倍，使物料在壓縮段受緩慢壓縮，既有利于物料的脫氣，提高制品的致密性，又避免物料在壓縮段堵塞，第一壓縮段壓縮比設(shè)計(jì)比第二壓縮段小，總壓縮比控制在2-3。
[0006]本發(fā)明一種超聞分子量聚乙烯純料擠出單螺桿擠出機(jī)與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):(I)因這些方法或結(jié)構(gòu)均建立在正位移輸送機(jī)理之上，物料在溝槽螺棱和螺桿螺棱的共同推力作用下整體向前輸送，可實(shí)現(xiàn)對高粘度、低摩擦系數(shù)物料的穩(wěn)定輸送擠出，擠出機(jī)的輸送能力顯著提高；(2)物料在輸送過程中，避免了固體塞受到強(qiáng)烈的層間剪切和內(nèi)部滑移，同時(shí)機(jī)筒襯套內(nèi)壁及螺桿表面均為光滑加工面，摩擦力大大減小，導(dǎo)致固體輸送段的機(jī)筒加料套磨損小、比能耗減??；(3)沿螺桿軸向?yàn)檎驂毫ο到y(tǒng)，擠出制品時(shí)壓力波動小，擠出穩(wěn)定，制品質(zhì)量高；(4)可以在不添加加工助劑情況下，加工任何分子量級別的超高分子量聚乙烯原料，實(shí)現(xiàn)進(jìn)料連續(xù)穩(wěn)定，不打滑，不抱軸，塑化質(zhì)量優(yōu)良。
[0007]【附圖說明】圖1為本發(fā)明機(jī)筒內(nèi)襯套剖視圖；圖2為本發(fā)明物料輸送模型圖。圖中:1為溝槽螺棱推進(jìn)面；2為溝槽螺棱后緣面；3為螺桿螺棱推進(jìn)面；4為螺桿螺棱后緣面；5為儲料室；6為機(jī)筒襯套溝槽；7為機(jī)筒襯套；8為螺桿加料段；9為螺桿螺槽；
以下結(jié)合說明書附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施例加以說明。
[0008]請參閱圖1所示，為本發(fā)明機(jī)筒內(nèi)襯套剖視圖，從圖中可以看出，6為機(jī)筒襯套溝槽；7為機(jī)筒襯套；8為螺桿加料段；9為螺桿螺槽。請參閱圖2所示，為本發(fā)明物