专利名称：差动混炼螺杆的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及聚合物加工机械，具体是指一种混炼挤出螺杆的改进。
目前，应用在聚合物加工工业的混炼螺杆很多，主要有分流型螺杆、分离型螺杆、销钉螺杆、屏障型螺杆和变流道型螺杆等。这些螺杆以耗散混合－－熔融的方式获得了良好的效果，销钉螺杆是其中之一。它的优点是分布混合性能好，挤出温度低。然而，由于销钉螺杆缺乏窄间隙的高剪切区，不能提供较高的剪切力，以致分散混合的能力较弱。为了提高分散混合效果，而发明了混炼头结构。其结构特征是在机筒内壁和螺杆上设置交错排列的销钉，这种结构具有良好的混炼效果。但是，这种结构比较复杂，机械加工不方便，容易产生积料，清洗较困难，装配要求高。
本实用新型的目的在于克服上述背景技术中各螺杆的缺点，提供一种混炼效率高，挤出温度低，挤出稳定性好，物料适应性好，结构简单，机械磨损少，装拆容易，清洗方便及制造成本低廉的差动混炼螺杆。
本实用新型的目的可通过如下措施来达到在普通螺杆的熔融段或计量段上设置一至多段由一至多个差动混炼元连续排列而成的差动混炼段，该差动混炼元是由1～5圈固定在螺杆上的销钉与1～5圈装满或未装满滚珠的滚道，以任意方式组合排列。
差动混炼段可以设置于螺杆的熔融段，也可以设置于螺杆的计量段或螺杆的头部，还可以将一至多个差动混炼段均匀或不均匀地设置在整条螺杆上。在各螺杆上设置多少混炼段？每个混炼段由多少混炼元组成？应视加工工艺要求而定。一般而言，粘度较高，且成型温度较高的物料，应将混炼段的位置放后。对于加工的混炼要求较高时，则可适当增加混炼元个数，以强化差动混炼效果。在一个混炼段中，各混炼元中每一圈滚道中滚珠的数目可以相同也可以不相同，具体取值应视具体情况而定，一般情况而言，靠近挤出模头的滚道，滚珠数目多一些。
当螺杆转动时，在各个混炼元中相间排列的销钉和滚珠分别以不同的速度绕螺杆轴线旋转，相邻的两圈销钉和滚珠之间存在一个速度差，实现差动螺杆的功能。
差动螺杆的工作原理可描述如下首先，来自螺杆上游的物料在压力差的作用下，进入固定于螺杆的销钉周围与料筒内表面构成的空间即销钉区，在销钉的作用下，使未熔固体碎粒与已溶物料的接触面积增大，促进熔融；同时，分割料流增加界面，并且改变料流方向。其次，由于滚珠和销钉存在速度差，在速度差和压力差的作用下，物料由销钉区流出，由一股分成多股进入由滚珠、滚道与料筒表面构成的空间即滚珠区。受到强力分散混合。在滚珠区里，由于滚珠与料筒内壁、滚珠与螺杆滚道，滚珠与滚珠之间的相对运动，物料在这一区域内受到强烈的挤压、混合和剪切作用；同时，滚珠不仅对物料进行分割，起到增加界面，加速熔融的作用，还使物料流束重新排列、汇合。
本实用新型与背景技术相比具有如下突出的优点1、多圈滚道与多圈销钉组合相间排列，组成若干个差动混炼元，物料每经过一差动混炼元，就受到一次强烈的混合，剪切和挤压作用，如此重复多次，达到了加强混炼能力，提高挤出质量和产量的目的。
2、结构简单、合理，制造方便，装拆容易。滚珠与销钉的相对运动强化了对物料的分散混合效果。滚珠之间同向旋转的相对运动十分有利于物料的均化，尤其有利半径方向的均化。滚珠在挤出的工作过程中还起到了对螺杆的辅助支承作用，从而减少了螺杆与料筒的摩擦。
3、对物料适应性好，当加工不同物料时，无需更换螺杆，只需调整滚珠的数目，就可适应不同种类的物料。例如LDPE、LLDPE、HDPE、PVC、PP、PADET、聚合物共混改进性，PVC加填料以及橡胶等的加工，尤其适合于热敏性塑料的加工。
图1为单差动混炼段的差动混炼螺杆结构示意图；图2为
图1中的A－A剖图为未装满滚道的剖视图；图3为
图1中的B－B剖图为销钉的剖视图；图4为多差动混炼段的差动混炼螺杆结构示意图；图5为差动混炼段局部展开图。
以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步详述实施例1如
图1所示，单差动混炼段的差动混炼螺杆，直径D为φ42毫米，该螺杆的结构是在该螺杆的熔融段或计量段上设置有一差动混炼段。该差动混炼段是由五个差动混炼元组成，每一差动混炼元是由1圈固定在螺杆上的方头销钉2与1圈装满或者末装满滚珠1的滚道3，相间排列而成。在同一差动混炼段中各滚道中滚珠1的数目可以不等，
图1中靠近挤出模头的滚道3的滚珠数目为最多，在五个混炼元中，从左到右排列的滚道3依次装有12、11、11、10、9粒直径为8毫米滚珠1。图2为
图1中的A－A剖图，表示该差动混炼元滚珠1未装满滚道3的情况，图3为
图1中的B－B剖图表示销钉分布情况。图5为差动混炼段局部展开图，它表示差动混炼段的工作原理，来自螺杆上游的物料在压力差的作用下，按图5所示的箭头方向进入由固定于螺杆的销钉2周围与料筒内表成构成的空间即销钉区4，在销钉2的作用下，使未溶固体碎粒与已熔物料的接触面积增大，促进物料熔融；同时，分割料流增加界面，改变料流方向。图5中设滚珠的速度为V2，销钉的速度为V1，则有V1＞V2。由于滚珠和销钉2之间存在速度差，在速度差和压力差的作用下，物料由销钉区4流出，按图5所示的箭头方向，进入由滚珠1、滚道3与料筒内表面成构成的空间即滚珠区5。由于销钉绕轴线公转的速度大于滚珠绕轴线的公转速度。一股物料由销钉区流出，进入滚珠区过程中，被重新分配成多股，并受到良好的分散均化作用的同时，还受到剪切作用。在滚珠区5里，由于滚珠1与料筒内壁，滚珠1与螺杆滚道3，滚珠与滚珠之间的相对运动，物料在这一区域内受到强烈的挤压、混合和剪切作用。滚珠与销钉的相对运动，使螺杆具有自洁作用，不容易产生积料。本实施例适用于加工普通的聚烯烃，PVC、PA、PS以及其它塑料和橡胶的加工。
实施例2如图4所示，多差动混炼段的差动混炼螺杆，直径D为φ60毫米，该螺杆上均匀或不均匀地设置有三段差动混炼段。按图4所示，从左到右，依次为第一、第二和第三段差动混炼段。第一差动混炼段是由3个差动混炼元组成，也从左到右依次为第一、第二、第三差动混炼元，第一差动混炼元是由1圈装有13粒、1圈装有12粒的直径为10毫米滚珠1与2圈固定于螺杆上的直径为8毫米、个数为10个的圆头销钉排列而成。第二差动混炼元则有1圈装有12粒的直径为10毫米滚珠1与2圈固定在螺杆上的直径为8毫米、个数为10个的圆头销钉排列而成。第三差动混炼元是由1圈装有12粒的直径为10毫米滚珠1与1圈固定的螺杆上的直径为8毫米、个数为10个的圆头销钉排列而成。第二差动混炼段是由一个差动混炼元组成，它由1圈固定在螺杆上的截面直径为8毫米、个数为9个圆头销钉1圈装有10粒的直径为10毫米滚珠1排列而成。第三差动混炼段是由二段均有1圈滚珠1与1圈销钉组成的差动混炼元排列而成，第1圈装有直径为10毫米的滚珠1或者排列有固定在螺杆上的直径为8毫米个数为8个的圆头销钉，工作原理同实施例1，本实施例适于加工聚烯烃，PS、PET、PVC和其它塑料或橡胶，也可用于对塑料进行共混改性。
权利要求1.一种差动混炼螺杆，其特征在于在普通螺杆的熔融段或计量段上设置一至多段由一至多个差动混炼元连续排列而成的差动混炼段，该差动混炼元是由1～5圈固定在螺杆上的销钉与1～5圈装满或未装满滚珠的滚道，以任意方式组合排列。
专利摘要本实用新型是一种混炼挤出螺杆的改进。它提供的一种差动混炼螺杆的特征是在普通螺杆的熔融段或计量段上设置一至多个由一至多个差动混炼元连续排列而成的差动混炼段，该差动混炼元是由1～5圈固定在螺杆上的销钉与1～5圈装满或未装满滚珠的滚道，以任意方式组合排列。本实用新型提供的差动混炼螺杆，达到了加强混炼能力，提高挤出质量和产量的目的。它结构简单、合理；制造方便、装拆容易；对物料适应性好。
文档编号B29C47/64GK2206714SQ9422204
公开日1995年9月6日 申请日期1994年9月16日 优先权日1994年9月16日
发明者张振刚, 瞿金平 申请人:华南理工大学