一种用于双螺杆挤出机的密炼转子元件及螺杆组合的制作方法

本发明属于塑料加工机械，涉及一种双螺杆挤出机，具体涉及一种用于双螺杆挤出机的密炼转子元件及双螺杆挤出机的螺杆组合。
背景技术：
：挤出机是一种常见的塑料加工机械设备，被广泛应用于聚合物的共混、填充改性、增强改性以及挤出成型。挤出机按其螺杆的数量分为单螺杆挤出机、双螺杆挤出机以及多螺杆挤出机。其中，双螺杆挤出机的喂料特性好，适用于粉料加工，而且相比单螺杆挤出机有更好的混炼、排气、反应以及自洁功能。此外，双螺杆挤出机在加工热稳定性差的塑料和共混料时具有显著优势。因此，近些年，出现了多种类型的双螺杆挤出机，如啮合同向平行双螺杆挤出机、非啮合同向平行双螺杆挤出机以及反向平行双螺杆挤出机等。啮合同向平行双螺杆挤出机主要用于物料的混炼和成型，其包括机筒以及设于机筒内部的螺杆，其中，螺杆包括混炼元件和心轴，混炼元件套接在心轴上。目前，常见的混炼元件有捏合块元件和输送螺纹元件，在实际螺杆应用中，捏合块元件因其混炼效果优于螺纹元件而得到广泛应用。但捏合块具有强剪切，剪切会产生大量的剪切热，对于热稳定性差的材料和玻纤增强材料，过强的剪切会导致材料降解、玻纤直径过短，降低使用性能。技术实现要素：本发明要解决的技术问题就是针对啮合同向平行双螺杆挤出机螺杆组合中捏合块元件存在的上述缺陷，提供一种用于双螺杆挤出机的螺杆组合，该螺杆组合不仅可以降低剪切，而且可以获得高的混炼质量，降低能耗，提高产能。本发明的一种用于双螺杆挤出机的密炼转子元件，由正向大导程元件和反向大导程元件组成，所述正向大导程元件与反向大导程元件采用镜像对称相连接；正向大导程元件和反向大导程元件均为具有螺纹的元件。所述正向大导程元件与反向大导程元件的导程为100-200mm、长度为20-50mm，优选导程为140-160mm、长度为20-50mm。正、反大导程具有很强的正、反输送功能，提高拉伸混合；设置有上述所述密炼转子元件的螺杆组合，包括两个平行的、同向旋转的螺杆，两个所述螺杆设输送段和混炼段，所述输送段由具有螺纹的输送元件构成，所述混炼段由密炼转子元件和捏合块构成。所述螺杆组合中，混炼段至少设有一组密炼转子元件。所述螺杆组合由输送螺纹元件、密炼转子元件、捏合块交替排列构成。输送螺纹元件、密炼转子元件、捏合块可具有不同导程，可根据具体所需产品而设定。本发明的用于双螺杆挤出机的密炼转子元件及双螺杆挤出机，其中，混炼段比输送段有更大的界面置换和更长的停留时间，输送段和混炼段一体的构造了螺杆组合。本发明的优异之处在于：1、本发明的螺纹组合中引入密炼转子元件可降低捏合块元件对材料的剪切，降低剪切热。2、提高拉伸混合，以获得良好的混合质量提高材料的使用性能。3、降低能耗，提高产能，节约生产成本。本发明的螺杆组合中引入的密炼转子元件可降低螺杆对材料的剪切，降低剪切热，提高拉伸混合，以获得良好的混炼质量进而提高材料的使用性能且可降低能耗，提高产能。附图说明图1为双螺杆组合中的两组密炼转子元件结构示意图；图2为捏合块元件结构示意图；图3为输送螺纹元件结构示意图；图4为螺杆组合结构示意图；图中，各名称标号：1下料口、2玻纤口、3、排气口、4、正向大导程元件、5、反向大导程元件、10M160/28、10’M160/28L、11M160/40、11’M160/40L、20输送螺纹元件、30、捏合块。具体实施方式下面结合一些实施例与对比例对本发明作进一步说明。以下实施例只是本发明的典型例，本发明的保护范围并不局限于此。M160/40指导程160mm长度40mm的正向大导程元件，M160/28指导程160mm长度28mm的正向大导程元件，M160/40L指导程160mm长度40mm的反向大导程元件，M160/28L指导程160mm长度28mm的反向大导程元件。如图1，本发明的密炼转子元件为由正向大导程元件和反向大导程元件采用镜像对称相连接而成。如图4，设置有密炼转子元件的螺杆组合，包括两个平行的、同向旋转的螺杆，两个所述螺杆设输送段和混炼段，输送段由具有螺纹的输送元件构成，混炼段由密炼转子元件和捏合块构成。该螺杆组合中，混炼段可至少设有一组密炼转子元件，该螺杆组合由具有不同导程的输送元件、密炼转子元件、捏合块交替排列构成。实验实施：转的轴采用本发明的具有密炼转子元件的螺杆组合进行挤出实验，具体实验例如下，实例中所述份数均为重量份：实施例1和对比例1-3的材料如下：聚丙烯短切玻纤抗氧剂1010相容剂PP-G实施例1使用具有两组密炼转子元件的螺杆组合进行挤出实验，两组密炼转子分别为M160/40和M160/40L、M160/28和M160/28L，螺杆组合如图4。（1）称取780份聚丙烯,20份的相容剂PP-G、4份的抗氧剂1010投入高混机中混合2-4分钟，高混机转速为200转/分钟。（2）将混合好的混合物加入啮合同向双螺杆挤出机中，经熔融、真空排气、挤出、冷却、切粒制得PP复合材料。其中啮合同向双螺杆挤出机的机型为：40机，长径比：40：1，主机转速350转/分钟，真空度-0.06MPa，主喂料38HZ,侧喂料30HZ,电流为42A,短切玻纤从侧喂料口加入，加工温度如下：温区一区二区三区四区五区六区七区八区九区机头温度/℃170200205210200200200205210210对比例1：螺杆组合结构中使用一组M160/40、M160/40L的密炼转子元件，其他结构同实施例1所用螺杆组合结构。（1）称取780份聚丙烯,20份的相容剂PP-G、4份的抗氧剂1010投入高混机中混合2-4分钟，高混机转速为200转/分钟。（2）将混合好的混合物加入啮合同向双螺杆挤出机中，经熔融、真空排气、挤出、冷却、切粒制得PP复合材料。其中啮合同向双螺杆挤出机的机型为：40机，长径比：40：1，主机转速350转/分钟，真空度-0.06MPa，主喂料38HZ,侧喂料30HZ,电流为45A,短切玻纤从侧喂料口加入，加工温度如下：温区一区二区三区四区五区六区七区八区九区机头温度/℃170200205210200200200205210210对比例2：螺杆组合结构中使用一组M160/28M160/28L的密炼转子，其他结构同实施例1所用螺杆组合结构。（1）称取780份聚丙烯,20份的相容剂PP-G、4份的抗氧剂1010投入高混机中混合2-4分钟，高混机转速为200转/分钟。（2）将混合好的混合物加入啮合同向双螺杆挤出机中，经熔融、真空排气、挤出、冷却、切粒制得PP复合材料。其中啮合同向双螺杆挤出机的机型为：40机，长径比：40：1，主机转速350转/分钟，真空度-0.06MPa，主喂料38HZ,侧喂料30HZ,电流48A,短切玻纤从侧喂料口加入，加工温度如下：温区一区二区三区四区五区六区七区八区九区机头温度/℃170200205210200200200205210210对比例3螺杆组合结构中不使用密炼转子元件。（1）称取780份聚丙烯,20份的相容剂PP-G、4份的抗氧剂1010投入高混机中混合2-4分钟，高混机转速为200转/分钟。（2）将混合好的混合物加入啮合同向双螺杆挤出机中，经熔融、真空排气、挤出、冷却、切粒制得PP复合材料。其中啮合同向双螺杆挤出机的机型为：40机，长径比：40：1，主机转速350转/分钟，真空度-0.06MPa，主喂料38HZ,侧喂料30HZ,电流50A,短切玻纤从侧喂料口加入，加工温度如下：温区一区二区三区四区五区六区七区八区九区机头温度/℃170200205210200200200205210210性能如下表1表1实施例1和对比例1~3性能测试表1测试项目实施例1对比例1对比例2对比例3拉伸强度/MPa85807470弯曲强度/MPa11811310588弯曲模量/MPa4200417339703450简支梁缺口冲击/(KJ/m2)1210.89.78.1灰份%20.220.320.520挤出机电流42454850注：拉伸性能按照ASTMD638进行测试（拉伸速度为50mm/min）；弯曲性能按照ASTMD790进行测试（弯曲速度为1.25mm/min）；简支梁缺口冲击性能按照ASTMD6110进行测试，灰份按照ASTMD2584进行测试。以上实施例1和对比例1-3可以看出使用了密炼转子元件的螺杆组合可明显提高聚丙烯玻纤材料的力学性能，且电流较低，说明挤出机的能耗低。实施例2使用具有两组密炼转子的螺杆组合如图4。实施例2和对比例4的材料如下：聚丙烯长纤维抗氧剂1010相容剂PP-G（1）称取670份聚丙烯,30份的相容剂PP-G、4份的抗氧剂1010投入高混机中混合2-4分钟，高混机转速为200转/分钟。（2）将混合好的混合物加入啮合同向双螺杆挤出机中，经熔融、真空排气、挤出、冷却、切粒制得PP复合材料。其中啮合同向双螺杆挤出机的机型为：40机，长径比：40：1，主机转速350转/分钟，真空度-0.06MPa，主喂料40HZ,电流46A,长纤维从玻纤口加入，加工温度如下：温区一区二区三区四区五区六区七区八区九区机头温度/℃170200205210200200200205210210对比例4不使用密炼转子元件。（1）称取670份聚丙烯,30份的相容剂PP-G、4份的抗氧剂1010投入高混机中混合2-4分钟，高混机转速为200转/分钟。（2）将混合好的混合物加入啮合同向双螺杆挤出机中，经熔融、真空排气、挤出、冷却、切粒制得PP复合材料。其中啮合同向双螺杆挤出机的机型为：40机，长径比：40：1，主机转速350转/分钟，真空度-0.06MPa，主喂料40HZ,电流50A,长纤从玻纤口加入，加工温度如下：温区一区二区三区四区五区六区七区八区九区机头温度/℃170200205210200200200205210210实施例3使用具有两组密炼转子的螺杆组合如图4。实施例3的材料如下：聚丙烯滑石粉抗氧剂1010增韧剂POE8150（1）称取700份聚丙烯,200份的滑石粉、4份的抗氧剂1010、100份的增韧剂POE8150投入高混机中混合2-4分钟，高混机转速为200转/分钟。（2）将混合好的混合物加入啮合同向双螺杆挤出机中，经熔融、真空排气、挤出、冷却、切粒制得PP复合材料。其中啮合同向双螺杆挤出机的机型为：40机，长径比：40：1，主机转速350转/分钟，真空度-0.06MPa，主喂料40HZ,电流40A,加工温度如下：温区一区二区三区四区五区六区七区八区九区机头温度/℃170200205210200200200205210210对比例5不使用密炼转子元件。（1）称取700份聚丙烯,200份的滑石粉、4份的抗氧剂1010、100份的增韧剂POE8150投入高混机中混合2-4分钟，高混机转速为200转/分钟。其中啮合同向双螺杆挤出机的机型为：40机，长径比：40：1，主机转速350转/分钟，真空度-0.06MPa，主喂料40HZ,电流45A,加工温度如下：温区一区二区三区四区五区六区七区八区九区机头温度/℃170200205210200200200205210210性能测试如下表2。表2实施例2-3和对比例4-5性能测试表2测试项目实施例2对比例4实施例3对比例5拉伸强度/MPa82662217.3弯曲强度/MPa1059632.826.8弯曲模量/MPa5800520020781637简支梁缺口冲击/(KJ/m2)96.34731灰份%30.530.220.220.4挤出机电流46504045注：拉伸性能按照ASTMD638进行测试（拉伸速度为50mm/min）；弯曲性能按照ASTMD790进行测试（弯曲速度为1.25mm/min）；简支梁缺口冲击性能按照ASTMD6110进行测试，灰份按照ASTMD2584进行测试。以上实施例2-3和对比例4-3可以看出本发明的带有密炼转子元件的螺杆组合可明显提高聚丙烯材料的力学性能，带有密炼转子元件的螺杆组合电流较低，说明挤出机的能耗低，生产效率高，可节约生产制造成本。当前第1页1 2 3