专利名称：高分子材料管材螺杆挤出方法
技术领域：
本发明涉及熔融流动性很差，甚至没有熔融流动性的高分子材料管材螺杆挤出方法。
背景技术：
目前，对流动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挤出成型；高分子材料进行流动工艺改性，增加其成型流动性后，采取普通单螺杆挤出成型；单螺杆挤出机筒成型法。
柱塞挤出成型可以看成是连续的烧结成型，该方法成型过程不连续，塑化时间长， 生产效率较低，不宜成型大的成品，在生产应用中受到一定限制。
对流动性差高分子原料流动工艺改性后，采用普通单螺杆挤出成型，虽然能够成型，但成型效率低下，同时以降低产品性能为代价。
单螺杆机筒成型法专利ZL200710053227. 2的主要工艺特征是在机筒内实现“进料一压实一UHMWPE管材型胚成型一塑化”的工艺流程，有别于普通挤出机成型高分子材料管材“进料一压实一塑化一管材成型(机筒外)”的工艺流程，这种先成型管材型胚，然后塑化工艺过程，保证管材的成型与原料熔融流动性没有必然关系，即使原料的熔融流动性很差也能成型。但专利ZL200710053227. 2技术所成型的管材型胚的运动形式难以控制，一方面管材型胚随螺杆作旋转运动，另外与螺槽间作相对直线运动，管材型胚的绝对运动形式为螺旋运动。在成型过程中，随螺杆的同心度的降低，导致螺杆光杆与机筒间所形成的空间所形成UHMWPE管材型胚的几何尺寸精度降低，从而影响UHMWPE管材的精确定型和UHMWPE 管材成型的稳定性。发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术而提出一种新型高分子材料管材螺杆挤出方法，其保留了专利ZL200710053227. 2技术所有优点的前提下，提高了成型稳定性和产品质量。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是高分子材料管材螺杆挤出方法， 其特征在于采用高分子材料管材螺杆挤出设备按以下步骤顺序进行动力齿轮及从动齿轮旋转运动带动旋转螺杆旋转，将高分子原料向前输送并逐渐被压实；定径螺杆静止，当高分子原料到达定径螺杆处，高分子原料充满机筒与定径螺杆间所形成的空间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热、机筒外热和加热螺杆的共同作用下，逐渐塑化，得到高分子材料管材；然后在挤出压力的继续作用下，高分子材料管材通过定型芯棒和定型套来实现温度和几何尺寸的均化过程；再通过冷却套完成冷却定型过程，最后通过牵引装置、计量装置和切割装置共同协调工作下，实现高分子材料管材的连续成型。
按上述方案，所述的闻分子材料管材螺杆挤出设备，包括有机箱、动力齿轮、旋转螺杆、定径螺杆、螺杆定位套、从动齿轮、法兰、机筒、加热器和滚球，其中，动力齿轮的两端装有一对轴承，轴承安装在机箱上，动力齿轮与安设在机箱上的从动齿轮啮合，在外力的作用下，带动从动齿轮旋转，所述的机箱上固定设置有螺杆定位套，其上固定有定径螺杆，定径螺杆从旋转螺杆内穿过，处于静止状态，定径螺杆与旋转螺杆相配合且接近旋转螺杆端部处开有沟槽，沟槽中安设有滚球，避免定径螺杆与旋转螺杆直接接触，机筒的两侧通过法兰固定在机箱上，机筒外侧安设有加热器。按上述方案，所述的旋转螺杆上设有一对轴承定位面，其上安设有一对轴承，轴承安装在机箱上，确保旋转螺杆工作时的同心度。按上述方案，所述的旋转螺杆上有螺棱，起进料压实的目的，其结构划分为压实段等螺距变螺槽深度、变螺距变螺槽深度或变螺距等螺槽深度；过渡段，过渡段上没有螺棱，旋转螺杆壁厚逐步减小直至消失；所述的旋转螺杆上开有安装键的键槽，通过键实现与从动齿轮的连接。按上述方案，所述的定径螺杆上开有安装键的键槽，通过键实现与螺杆定位套的连接，确保定径螺杆工作时不旋转；定径螺杆上开有止退台，工作时与螺杆定位套接触，确保定径螺杆工作时不后退。按上述方案，所述的机筒上开有沟槽，对应在旋转螺杆的压实段，以提高旋转螺杆的输送能力。本发明的基本原理是定径螺杆静止，旋转螺杆旋转，将高分子原料输送压实并产生足够的挤出压力，旋转螺杆与普通螺杆相比只有进料压实段，而没有塑化段；当被压实原料到达定径螺杆与机筒型腔时，从而形成管材型胚；在摩擦热和机筒加热器热传导的共同作用下，当管材型胚到达机筒前端处，管材充分完全塑化；其后，定型机筒内，实现高分子材料管材的精确定型。本发明与专利ZL200710053227. 2，发明名称“超高分子量聚乙烯管材单螺杆挤出机筒成型法”相比具有以下优点
(1)保证了高分子材料管材型胚沿螺杆方向作绝对运动由于定径螺杆静止不动，保证所形成的高分子材料管材型胚的运动形式是随螺杆方向作直线运动；
(2)提高了高分子材料管材型胚质量和成型过程的稳定性专利ZL200710053227.2技术在成型过程中由于螺杆偏心旋转的影响，导致高分子管材型胚的几何尺寸精度难以保证，同时管材型胚在机筒内的运动由其随螺杆作旋转运动和与螺槽间的相对运动的合成，管材型胚的绝对运动形式为螺旋运动，这影响了管材的定型和成型过程的稳定性。本发明螺杆静止不动，管材型胚的运动方向为沿螺杆方向作绝对运动，提高了高分子材料管材型胚的成型精度和成型稳定性；
(3)本发明专利技术具有现成型后塑化特征在高分子管材成型工艺上突破了传统单螺杆挤出成型高分子材料管材的成型工艺即先在机筒内形成管材型胚，再塑化的工艺；
(4)本发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进行高分子材料成型管材时，成型温度低于原料分解温度，则成型的高分子材料管材将完好的保留原料的性能。
图1为本发明的成型设备结构示意图； 图2为本发明的定径螺杆的结构示意 图3为本发明的旋转螺杆的结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作进一步的描述，但是不会构成对本发明的限制。本发明高分子材料管材螺杆挤出设备，包括有机箱I、动力齿轮2、旋转螺杆3、定径螺杆4、螺杆定位套5、从动齿轮6、法兰8、机筒9、加热器10和滚球11，其中，动力齿轮的两端装有一对轴承，轴承安装在机箱I上，动力齿轮2与安设在机箱上的从动齿轮6啮合，在外力的作用下，带动从动齿轮旋转，所述的机箱上固定设置有螺杆定位套5，其上固定有定径螺杆4，定径螺杆4从旋转螺杆3内穿过，处于静止状态，定径螺杆与旋转螺杆相配合且接近旋转螺杆端部处开有沟槽13，沟槽中安设有滚球11，避免定径螺杆与旋转螺杆直接接触，机筒9的两侧通过法兰8固定在机箱上，机筒外侧安设有加热器10。如图2所示，所述的旋转螺杆3上设有一对轴承定位面16，其上安设有一对轴承，轴承安装在机箱上，确保旋转螺杆工作时的同心度；所述的旋转螺杆上有螺棱17，起进料压实的目的，其结构划分为压实段等螺距变螺槽深度、变螺距变螺槽深度或变螺距等螺槽深度；过渡段18，过渡段上没有螺棱，旋转螺杆壁厚逐步减小直至消失；所述的旋转螺杆上开有安装键12的键槽15，通过键实现与从动齿轮的连接，所述的机筒上开有沟槽，对应在旋转螺杆的压实段，以提高旋转螺杆的输送能力。如图3所示，所述的定径螺杆上开有安装键的键槽15，通过键实现与螺杆定位套的连接，确保定径螺杆工作时不旋转；定径螺杆上开有止退台14，工作时与螺杆定位套接触，确保定径螺杆工作时不后退。本发明所需要的动力装置、传动装置、温度控制系统都可采用现有单螺杆挤出机相同设备及技术，牵引装置、计量装置和切割装置采用现有常规装备。高分子材料管材单螺杆挤出成型机筒成型法，按以下步骤顺序进行动力齿轮及从动齿轮旋转运动带动旋转螺杆旋转，旋转螺杆与普通螺杆相比只有进料压实段，而没有塑化段；将高分子原料向前输送并逐渐被压实；定径螺杆静止，当高分子原料到达定径螺杆处，高分子原料充满机筒与定径螺杆间所形成的空间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热、机筒外热和加热螺杆的共同作用下，逐渐塑化，当管材型胚到达机筒前端处，管材充分完全塑化，得到高分子材料管材；然后在挤出压力的继续作用下，高分子材料管材通过定型芯棒和定型套来实现温度和几何尺寸的均化过程；再通过冷却套完成冷却定型过程，最后通过牵引装置、计量装置和切割装置共同协调工作下，实现高分子材料管材的连续成型。在高分子材料管材成型过程中在加热区的温度均小于高分子材料的分解温度。表I为本发明实施例I所生产的纯UHMWPE管材进行关键性能参数检测报告，表明样品在密度、维卡软化温度和耐磨性等方面完好的保留了纯UHMWPE的物理性能。表I对机筒成型法生产的纯UHMWPE管材进行关键性能参数检测报告I样品按照GB/T1033.1-2008中的浸渍法进行密度检铡,结果为O. 931g/cm:';2样品按照GB/T8802-2001进行维卡软化温度检铡，结果为76. 3°Q；3样品按照QB/T2668-2004附录B进行砂浆磨桢率检铡，铡试结果为0.14%。
权利要求
1.高分子材料管材螺杆挤出方法，其特征在于采用高分子材料管材螺杆挤出设备按以下步骤顺序进行动力齿轮及从动齿轮旋转运动带动旋转螺杆旋转，将高分子原料向前输送并逐渐被压实；定径螺杆静止，当高分子原料到达定径螺杆处，高分子原料充满机筒与定径螺杆间所形成的空间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热、机筒外热和加热螺杆的共同作用下，逐渐塑化，得到高分子材料管材；然后在挤出压力的继续作用下，高分子材料管材通过定型芯棒和定型套来实现温度和几何尺寸的均化过程；再通过冷却套完成冷却定型过程，最后通过牵引装置、计量装置和切割装置共同协调工作下，实现高分子材料管材的连续成型。
2.按权利要求I所述的高分子材料管材螺杆挤出方法，其特征在于所述的高分子材料管材螺杆挤出设备，包括有机箱(I)、动力齿轮(2)、旋转螺杆(3)、定径螺杆(4)、螺杆定位套(5)、从动齿轮(6)、法兰(8)、机筒(9)、加热器(10)和滚球(11)，其中，动力齿轮的两端装有一对轴承，轴承安装在机箱(I)上，动力齿轮(2)与安设在机箱上的从动齿轮(6)啮合，在外力的作用下，带动从动齿轮旋转，所述的机箱上固定设置有螺杆定位套(5)，其上固定有定径螺杆(4)，定径螺杆(4)从旋转螺杆(3)内穿过，处于静止状态，定径螺杆与旋转螺杆相配合且接近旋转螺杆端部处开有沟槽(13)，沟槽中安设有滚球(11 )，避免定径螺杆与旋转螺杆直接接触，机筒(9)的两侧通过法兰(8)固定在机箱上，机筒外侧安设有加热器(10)。
3.按权利要求2所述的高分子材料管材螺杆挤出方法，其特征在于所述的旋转螺杆(3)上设有一对轴承定位面(16)，其上安设有一对轴承，轴承安装在机箱上，确保旋转螺杆工作时的同心度。
4.按权利要求3所述的高分子材料管材螺杆挤出方法，其特征在于所述的旋转螺杆上有螺棱(17)，起进料压实的目的，其结构划分为压实段等螺距变螺槽深度、变螺距变螺槽深度或变螺距等螺槽深度；过渡段(18)，过渡段上没有螺棱，旋转螺杆壁厚逐步减小直至消失；所述的旋转螺杆上开有安装键(12)的键槽(15)，通过键实现与从动齿轮的连接。
5.按权利要求2或4所述的高分子材料管材螺杆挤出方法，其特征在于所述的定径螺杆上开有安装键的键槽(15)，通过键实现与螺杆定位套的连接，确保定径螺杆工作时不旋转；定径螺杆上开有止退台(14)，工作时与螺杆定位套接触，确保定径螺杆工作时不后退。
6.按权利要求2或4所述的高分子材料管材螺杆挤出方法，其特征在于所述的机筒上开有沟槽，对应在旋转螺杆的压实段，以提高旋转螺杆的输送能力。
全文摘要
本发明涉及高分子材料管材螺杆挤出方法，按以下步骤顺序进行动力齿轮及从动齿轮旋转运动带动旋转螺杆旋转，将高分子原料向前输送并逐渐被压实；定径螺杆静止，当高分子原料到达定径螺杆处，高分子原料充满机筒与定径螺杆间所形成的空间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热、机筒外热和加热螺杆的共同作用下，逐渐塑化，得到高分子材料管材。其具有以下优点(1)保证了高分子材料管材型胚沿螺杆方向作绝对运动；(2)提高了高分子材料管材型胚质量和成型过程的稳定性；(3)本发明专利技术具有现成型后塑化特征；(4)本发明所成型得到的高分子材料管材可保持原料的物理性能。
文档编号B29C47/38GK102975349SQ20121054685
公开日2013年3月20日 申请日期2012年12月17日 优先权日2012年9月28日
发明者童风华 申请人:武汉工程大学