專利名稱：電場式聚合物擠出機機頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于聚合物材料成型加工領(lǐng)域，具體是指一種螺桿擠出機機頭的改進。
背景技術(shù)：
高分子材料是材料領(lǐng)域中的后起之秀，它主要包括合成樹脂和塑料、合成纖維以及合成橡膠三大類，通常稱之為“三大合成材料”，與其它材料相比，塑料具有重量輕、耐腐蝕、比強度高、電性能優(yōu)異、容易加工成各種外觀美麗且色彩鮮艷的制品等特點，已成為材料工業(yè)不可缺少的重要組成，而且是材料工業(yè)中高新技術(shù)最活躍的領(lǐng)域。
目前，塑料的應(yīng)用領(lǐng)域正逐步擴大，涉及到國民經(jīng)濟的各個方面乃至人們的日常生活，如以塑料代替鋼鐵、銅、鋁等金屬材料、木材、陶瓷、玻璃、皮革、紙張、漆器、橡膠、石料等等。另外，塑料還能制成功能性塑料產(chǎn)品。塑料制品廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、魚牧業(yè)、電氣、機械儀表、汽車、航空航天、化工、建筑材料、包裝等工業(yè)部門。
塑料從成型材料到有實用價值的塑料制品的轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過成型加工過程，塑料制品的成型加工方法有擠出、注射、壓延等，但其中最重要也是最基本的方法是擠出成型。大部分熱塑性塑料都能用此方法進行加工，它具有連續(xù)生產(chǎn)，生產(chǎn)效率高，應(yīng)用范圍廣等特點。能生產(chǎn)管材、棒材、板材、薄膜、單絲、電線電纜、異型材以及中空容器等，并且擠出成型產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)，與人們的日常生活緊密相關(guān)。
在我國與此相關(guān)的塑料加工業(yè)中，幾乎1/3-1/2的塑料制品是通過擠出成型來完成的。作為塑機的第二大類產(chǎn)品，擠出成型機組的產(chǎn)量和銷售額約占塑料機械的20％～25％，產(chǎn)品分布在機械、輕工、化工、船舶等行業(yè)。
一直以來，人們總是圍繞如何提高制品質(zhì)量，節(jié)能降耗和改善機器性能等方面來逐漸完善擠出機，即從常規(guī)的單螺桿機出機，到新型單螺桿機出機、雙螺桿機出機，直至20世紀(jì)末具有重大創(chuàng)新意義的振動擠出機的出現(xiàn)。
但目前，應(yīng)用于塑料、橡膠等聚合物成型加工領(lǐng)域中的主要設(shè)備仍然是以同向平行雙螺桿機出機、異向平行及錐形雙螺桿擠出機等各種規(guī)格的螺桿擠出機為主導(dǎo)產(chǎn)品，其擠出機機頭的結(jié)構(gòu)如圖1所示。它通過螺釘與擠出機出口緊密相連。但是，由于聚合物熔體粘度大，使得熔體流動時產(chǎn)生較大的阻力，這就要求擠出熔體所需的壓力加大。為了克服這一缺陷，一方面是通過研制新型螺桿擠出機，如增大擠出機螺桿直徑和長徑比，以及提高螺桿轉(zhuǎn)速等方法。然而從目前的研究來看，這方面進步的程度已接近它潛力的最終極限。另一方面是通過施加振動力以提高熔體流動性這一目的，常見的是在模頭上設(shè)置超聲波振動部件或電磁波振動部件，但是施加振動力后，擠出的產(chǎn)品表面易出現(xiàn)波紋，而使得產(chǎn)品表面不光滑，影響了制成品的外觀質(zhì)量；而且施加振動力造成擠出機擠出產(chǎn)品時的穩(wěn)定性降低；同時，由于超聲波發(fā)生器、電磁波發(fā)生器等附屬配套裝置價格昂貴，導(dǎo)致擠出機的制造成本增加，同時也增加了操作的復(fù)雜性。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)裝置中的逐個缺點，提供一種可以引導(dǎo)聚合物熔體分子鏈段及分子鏈的取向，降低熔體粘性，降低擠出熔體所需的壓力，提高擠出穩(wěn)定性，而且結(jié)構(gòu)合理、裝置簡單，制造成本低的技術(shù)裝置。
根據(jù)對聚合物特性的研究可知，一般地，無論非極性聚合物還是極性聚合物，在平常情況下都呈現(xiàn)為電中性的。但在電場作用下，其分子內(nèi)束縛電荷產(chǎn)生的彈性位移或偶極子出現(xiàn)沿電場正極方向從優(yōu)取向的特性。根據(jù)這一理論，將聚合物熔體置于電場中，使帶電的聚合物熔體分子鏈在電場力的作用下被拉伸，并從優(yōu)取向，其結(jié)果，一方面促進了纏結(jié)點的解纏結(jié)過程，從而使得纏結(jié)密度降低，空穴增加，熔體粘性減少，促進熔體的流動，另一方面使得聚合物熔體分子鏈排列整齊。
基于上述理論提出的本實用新型技術(shù)方案是根據(jù)施加零電壓以上的任何形狀的脈動電壓則可以增強分子鏈的取向程度的原理，在普通螺桿擠出機機頭上，在由連接法蘭進口與擋塊和模頭芯構(gòu)成的熔體流道周圍設(shè)置一對極板。極板之一位于連接法蘭內(nèi)側(cè)與擋塊之間，另一極板位于與熔體流道連接的模頭芯下端，其間施加脈動電壓或直流電壓。
通過對不同聚合物的特性研究表明對極性較強的聚合物，如聚乙烯醇、聚酯、聚氯乙烯、氨基塑料等，可以施加較低的直流電壓或脈動電壓；對極性較弱的聚合物，如聚苯乙烯，聚二氯苯乙烯、天然橡膠等或非極性聚合物，如聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯等，則可以施加較高的脈動電壓；此外，應(yīng)當(dāng)考慮避免被加工材料的電擊穿的發(fā)生，因此，所施加的電壓要比材料所能承受的擊穿電壓低一些。據(jù)此，本實用新型提出的一種電場式聚合物擠出機機頭施加電壓的具體數(shù)值，需根據(jù)不同材料特性和加工工藝要求而定，其范圍在0～100KV之間。表1給出了某些聚合物的擊穿強度。
表1某些聚合物的電擊穿強度(20℃)


圖1為傳統(tǒng)擠出機機頭的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實用新型電場式聚合物擠出機機頭的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實用新型電場式聚合物擠出機機頭A部分的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本實用新型電場式聚合物擠出機機頭B部分的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步的描述。
本實用新型提出的一種電場式聚合物擠出機機頭，它有連接法蘭3及其外部加熱套2和嵌入連接法蘭3內(nèi)壁的擋塊10及由連接法蘭3口與擋塊10、模頭芯12平滑連接構(gòu)成的熔體流道11和模頭座13組成，其在熔體流道11周圍設(shè)置施加電壓的電極板6和電極板15。
一種電場式聚合物擠出機機頭，其電極板6位于連接法蘭3內(nèi)壁的上絕緣墊4與擋塊10之間，另一電極板15位于構(gòu)成熔體流道11的模頭芯12下端與下絕緣墊16之間；模頭芯12置于模頭座13內(nèi)，其通過帶有螺紋的模頭座13與連接法蘭3連接；連接法蘭3內(nèi)的擋塊10通過與連接法蘭3固定連接的擋板7壓緊。
一種電場式聚合物擠出機機頭，其在電極板6和電極板15上施加脈動電壓或直流電壓；施加的電壓值在0～100KV之間，根據(jù)加工材料特性和不同工藝要求而定。
一種電場式聚合物擠出機機頭，其電極板6和電極板15必須有一個是接地的。
一種電場式聚合物擠出機機頭，其上絕緣墊4、擋塊10、模頭芯12和下絕緣墊16均采用耐高溫的陶瓷材料制作。
綜上所述，本實用新型與傳統(tǒng)螺桿擠出機的顯著區(qū)別在于在普通螺桿擠出機的機頭上設(shè)置一對施加脈動電壓或直流電壓的電極板。本實用新型提供的電場式聚合物擠出機機頭，它將聚合物熔體置于電場中，帶電的聚合物熔體分子鏈在電場力的作用下被拉伸，并從優(yōu)取向，一方面促進了纏結(jié)點的解纏結(jié)過程，從而使得纏結(jié)密度降低，空穴增加，熔體粘性減少，促進了熔體的流動，另一方面使得聚合物熔體分子鏈排列整齊，從而優(yōu)化擠出產(chǎn)品的質(zhì)量。特別與傳統(tǒng)的振動式聚合物擠出機機頭相比，它沒有如超聲波發(fā)生器、電磁波發(fā)生器等過多的價格昂貴的附屬配套設(shè)備，因而它具有結(jié)構(gòu)合理、裝置簡單、制造方便、成本低及生產(chǎn)操作簡便等特點，利于在塑料、橡膠等聚合物材料成型加工行業(yè)推廣。
權(quán)利要求1.一種電場式聚合物擠出機機頭，它有連接法蘭(3)及其外部加熱套(2)和嵌入連接法蘭(3)內(nèi)壁的擋塊(10)及由連接法蘭(3)口與擋塊(10)、模頭芯(12)平滑連接構(gòu)成的熔體流道(11)和模頭座(13)組成，其特征在于在熔體流道(11)周圍設(shè)置施加電壓的電極板(6)和電極板(15)。
2.如權(quán)利要求1所述的電場式聚合物擠出機機頭，其特征在于電極板(6)位于連接法蘭(3)內(nèi)壁的上絕緣墊(4)與擋塊(10)之間，另一電極板(15)位于構(gòu)成熔體流道(11)的模頭芯(12)下端與下絕緣墊(16)之間；模頭芯(12)置于模頭座(13)內(nèi)，其通過帶有螺紋的模頭座(13)與連接法蘭(3)連接；連接法蘭(3)內(nèi)的擋塊(10)通過與連接法蘭(3)固定連接的擋板(7)壓緊。
3.權(quán)利要求1、2所述的電場式聚合物擠出機機頭，其特征在于在電極板(6)和電極板(15)上施加脈動電壓或直流電壓。
4.如權(quán)利要求1、3所述的電場式聚合物擠出機機頭，其特征在于施加的電壓值在0～100KV之間。
5.如權(quán)利要求1、2所述的電場式聚合物擠出機機頭，其特征在于電極板(6)和電極板(15)必須有一個是接地的。
6.如權(quán)利要求1、2所述的電場式聚合物擠出機機頭，其特征在于上絕緣墊(4)、擋塊(10)、模頭芯(12)和下絕緣墊(16)均采用耐高溫的陶瓷材料。
專利摘要本實用新型的一種電場式聚合物擠出機機頭，屬于聚合物材料成型加工領(lǐng)域，具體是指一種螺桿擠出機的改進。它提供的一種電場式聚合物擠出機機頭，是在普通螺桿擠出機的機頭上設(shè)置一對施加脈動電壓或直流電壓的電極板。本實用新型提供的電場式聚合物擠出機機頭，達到了引導(dǎo)聚合物熔體大分子鏈段及分子鏈的取向作用，降低熔體粘性，并減少擠出熔體所需壓力的目的。特別與傳統(tǒng)的振動式聚合物擠出機機頭相比，它沒有如超聲波發(fā)生器、電磁波發(fā)生器等過多的價格昂貴的附屬配套設(shè)備，因而它具有結(jié)構(gòu)合理、裝置簡單、制造方便、成本低及生產(chǎn)操作簡便等特點，利于在塑料、橡膠等聚合物材料成型加工行業(yè)推廣。
文檔編號B01J19/12GK2675382SQ20042001931
公開日2005年2月2日 申請日期2004年1月8日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月8日
發(fā)明者張娟, 萬玉芹, 何吉歡, 朱友升 申請人:東華大學(xué)