超高分子量聚乙烯纯料挤出单螺杆挤出机的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种超高分子量聚乙烯纯料挤出单螺杆挤出机，可用于超高分子量聚乙烯板材、管材、棒材、异型材等制品的连续挤出成型，分子量不受任何限制。
【背景技术】
[0002]超高分子量聚乙烯(UHMffPE)通常是指粘均分子量在150万以上的线性结构聚乙烯，重均分子量在300万以上的线性聚乙烯，其分子结构与普通聚乙烯基本相同，但物理机械性能却远远超过了普通聚乙烯，特别是它的耐冲击性，耐磨损性，耐化学腐蚀性，自润滑性及吸收冲击能这五个特性则是目前所有塑料中最好的。但其粘度极高，几乎没有流动性，临界剪切速率较低，摩擦系数极低导致挤出加料困难，在很长时间内，超高分子量聚乙烯的加工仅限于以压制一烧结或柱塞压出成型方法为主的小批量生产，生产效率低下，如何实现高效连续加工超高分子量聚乙烯，一直是世界各国争相研究的课题。传统的单螺杆挤出机固体输送机理为摩擦拖曳输送，在摩擦拖曳输送中，螺杆旋转时，固体塞可看做沿螺槽方向绕螺杆旋转的“螺母”，因此固体塞相对于螺杆运动模型可被视为“螺母模型”，在“螺母模型”中，机筒表面对“螺母”摩擦力为动力，螺杆表面对“螺母”摩擦力为阻力，为防止螺杆旋转时“螺母”在机筒表面打滑而停滞向前输送，必须使机筒表面摩擦力大于螺杆表面摩擦力，以确保物料有效向前输送，如专利文献CN201357555Y，CN201224168Y等。摩擦拖曳输送的缺点主要包括:(I)对物料性能要求苛刻，难以实现高粘度、低摩擦系数物料的稳定挤出；(2)固体输送段建压能力差，沿螺杆轴向为逆向压力系统，机筒与螺杆之间间隙导致较大漏流；(3)输送效率低，机筒和螺杆之间的磨损严重，比能耗较大。公告号为特公平I 一38658专利文献陈述了一种超高分子量聚乙烯单螺杆挤出机机筒加料段设有水冷夹套，且在内表面开设有沿挤出方向逐渐变浅，直至最后消失的沟槽，螺杆为三段式，分加料段、压缩段和计量段，该发明不足之处在于挤出机的机筒与螺杆结构参数不是作为一个整体来进行匹配设计，无法实现正位移输送，物料靠摩擦拖曳机理向前输送，易在加料段和机筒的压缩段堵塞，而且沟槽的形状和尺寸不能拆卸更换，加工的超高分子量聚乙烯原料的分子量受到限制。
【发明内容】
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种超高分子量聚乙烯纯料挤出单螺杆挤出机，有效解决利用超高分子量聚乙烯等高粘度、低摩擦系数物料的挤出加工问题，实现超高分子量聚乙烯的高效连续稳定的挤出加工。为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案:一种超高分子量聚乙烯纯料挤出单螺杆挤出机，包括机筒、螺杆、电机和传动装置，其特征在于:所述的机筒的加料段内安装有可拆式衬套，衬套与螺杆加料段等长，其内壁开设有多头螺旋沟槽，螺旋沟槽的旋向与螺杆螺槽旋向相反；所述的沟槽螺棱推进面、沟槽螺棱后缘面、螺杆螺棱推进面和螺杆螺棱后缘面围成半封闭的储料室；当螺杆旋转时，在沟槽螺棱推进面和螺杆螺棱推进面的推动下，储料室沿所述的机筒衬套沟槽方向向前运动，进而推动储料室内物料沿机筒衬套沟槽方向向前输送，实现在沟槽螺棱推进面和螺杆螺棱推进面双螺棱推动作用下的物料输送。
[0003]采用开有多头螺旋沟槽的衬套镶入机筒加料段内壁，这种结构形式便于更换不同形状和尺寸的沟槽，满足不同分子量、不同粒径超高分子量聚乙烯原料的挤出加工，防止粉料周向打滑，提高挤出机的进料能力。沟槽形状可以是矩形、梯形或三角形。
[0004]机筒衬套的沟槽头数为螺杆直径的10%_25 %，沟槽深度为螺杆直径的5%_15 %，沟槽宽为沟槽深的1.5-6倍，沟槽螺纹升角为30-90度。螺杆加料段的螺纹头数设计为双头，螺杆加料段螺槽深为螺杆直径的5%-15 %，螺杆加料段螺距为0.5-1.5倍的螺杆直径，螺杆如料段螺纹升角为10度-25度，增加物料向前的输送推进力，以防物料在加料段打滑滞留。
[0005]采用四段式螺杆，将螺杆的压缩段分成压缩比不同的两个区，即第一压缩段和第二压缩段，第一段压缩比较小，且第二压缩段长度是第一压缩段的1.5 -2倍，使物料在压缩段受缓慢压缩，既有利于物料的脱气，提高制品的致密性，又避免物料在压缩段堵塞，第一压缩段压缩比设计比第二压缩段小，总压缩比控制在2-3。
[0006]本发明一种超闻分子量聚乙烯纯料挤出单螺杆挤出机与现有技术相比较，本发明具有以下优点:(I)因这些方法或结构均建立在正位移输送机理之上，物料在沟槽螺棱和螺杆螺棱的共同推力作用下整体向前输送，可实现对高粘度、低摩擦系数物料的稳定输送挤出，挤出机的输送能力显著提高；(2)物料在输送过程中，避免了固体塞受到强烈的层间剪切和内部滑移，同时机筒衬套内壁及螺杆表面均为光滑加工面，摩擦力大大减小，导致固体输送段的机筒加料套磨损小、比能耗减小；(3)沿螺杆轴向为正向压力系统，挤出制品时压力波动小，挤出稳定，制品质量高；(4)可以在不添加加工助剂情况下，加工任何分子量级别的超高分子量聚乙烯原料，实现进料连续稳定，不打滑，不抱轴，塑化质量优良。
[0007]【附图说明】图1为本发明机筒内衬套剖视图；图2为本发明物料输送模型图。图中:1为沟槽螺棱推进面；2为沟槽螺棱后缘面；3为螺杆螺棱推进面；4为螺杆螺棱后缘面；5为储料室；6为机筒衬套沟槽；7为机筒衬套；8为螺杆加料段；9为螺杆螺槽；
以下结合说明书附图对本发明的具体实施例加以说明。
[0008]请参阅图1所示，为本发明机筒内衬套剖视图，从图中可以看出，6为机筒衬套沟槽；7为机筒衬套；8为螺杆加料段；9为螺杆螺槽。请参阅图2所示，为本发明物