专利名称：电场式聚合物挤出机机头的制作方法
技术领域：
本实用新型属于聚合物材料成型加工领域，具体是指一种螺杆挤出机机头的改进。
背景技术：
高分子材料是材料领域中的后起之秀，它主要包括合成树脂和塑料、合成纤维以及合成橡胶三大类，通常称之为“三大合成材料”，与其它材料相比，塑料具有重量轻、耐腐蚀、比强度高、电性能优异、容易加工成各种外观美丽且色彩鲜艳的制品等特点，已成为材料工业不可缺少的重要组成，而且是材料工业中高新技术最活跃的领域。
目前，塑料的应用领域正逐步扩大，涉及到国民经济的各个方面乃至人们的日常生活，如以塑料代替钢铁、铜、铝等金属材料、木材、陶瓷、玻璃、皮革、纸张、漆器、橡胶、石料等等。另外，塑料还能制成功能性塑料产品。塑料制品广泛应用于农业、鱼牧业、电气、机械仪表、汽车、航空航天、化工、建筑材料、包装等工业部门。
塑料从成型材料到有实用价值的塑料制品的转换必须经过成型加工过程，塑料制品的成型加工方法有挤出、注射、压延等，但其中最重要也是最基本的方法是挤出成型。大部分热塑性塑料都能用此方法进行加工，它具有连续生产，生产效率高，应用范围广等特点。能生产管材、棒材、板材、薄膜、单丝、电线电缆、异型材以及中空容器等，并且挤出成型产品广泛应用于各行各业，与人们的日常生活紧密相关。
在我国与此相关的塑料加工业中，几乎1/3-1/2的塑料制品是通过挤出成型来完成的。作为塑机的第二大类产品，挤出成型机组的产量和销售额约占塑料机械的20％～25％，产品分布在机械、轻工、化工、船舶等行业。
一直以来，人们总是围绕如何提高制品质量，节能降耗和改善机器性能等方面来逐渐完善挤出机，即从常规的单螺杆机出机，到新型单螺杆机出机、双螺杆机出机，直至20世纪末具有重大创新意义的振动挤出机的出现。
但目前，应用于塑料、橡胶等聚合物成型加工领域中的主要设备仍然是以同向平行双螺杆机出机、异向平行及锥形双螺杆挤出机等各种规格的螺杆挤出机为主导产品，其挤出机机头的结构如图1所示。它通过螺钉与挤出机出口紧密相连。但是，由于聚合物熔体粘度大，使得熔体流动时产生较大的阻力，这就要求挤出熔体所需的压力加大。为了克服这一缺陷，一方面是通过研制新型螺杆挤出机，如增大挤出机螺杆直径和长径比，以及提高螺杆转速等方法。然而从目前的研究来看，这方面进步的程度已接近它潜力的最终极限。另一方面是通过施加振动力以提高熔体流动性这一目的，常见的是在模头上设置超声波振动部件或电磁波振动部件，但是施加振动力后，挤出的产品表面易出现波纹，而使得产品表面不光滑，影响了制成品的外观质量；而且施加振动力造成挤出机挤出产品时的稳定性降低；同时，由于超声波发生器、电磁波发生器等附属配套装置价格昂贵，导致挤出机的制造成本增加，同时也增加了操作的复杂性。
发明内容
本实用新型的目的在于克服上述现有技术装置中的逐个缺点，提供一种可以引导聚合物熔体分子链段及分子链的取向，降低熔体粘性，降低挤出熔体所需的压力，提高挤出稳定性，而且结构合理、装置简单，制造成本低的技术装置。
根据对聚合物特性的研究可知，一般地，无论非极性聚合物还是极性聚合物，在平常情况下都呈现为电中性的。但在电场作用下，其分子内束缚电荷产生的弹性位移或偶极子出现沿电场正极方向从优取向的特性。根据这一理论，将聚合物熔体置于电场中，使带电的聚合物熔体分子链在电场力的作用下被拉伸，并从优取向，其结果，一方面促进了缠结点的解缠结过程，从而使得缠结密度降低，空穴增加，熔体粘性减少，促进熔体的流动，另一方面使得聚合物熔体分子链排列整齐。
基于上述理论提出的本实用新型技术方案是根据施加零电压以上的任何形状的脉动电压则可以增强分子链的取向程度的原理，在普通螺杆挤出机机头上，在由连接法兰进口与挡块和模头芯构成的熔体流道周围设置一对极板。极板之一位于连接法兰内侧与挡块之间，另一极板位于与熔体流道连接的模头芯下端，其间施加脉动电压或直流电压。
通过对不同聚合物的特性研究表明对极性较强的聚合物，如聚乙烯醇、聚酯、聚氯乙烯、氨基塑料等，可以施加较低的直流电压或脉动电压；对极性较弱的聚合物，如聚苯乙烯，聚二氯苯乙烯、天然橡胶等或非极性聚合物，如聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯等，则可以施加较高的脉动电压；此外，应当考虑避免被加工材料的电击穿的发生，因此，所施加的电压要比材料所能承受的击穿电压低一些。据此，本实用新型提出的一种电场式聚合物挤出机机头施加电压的具体数值，需根据不同材料特性和加工工艺要求而定，其范围在0～100KV之间。表1给出了某些聚合物的击穿强度。
表1某些聚合物的电击穿强度(20℃)
图1为传统挤出机机头的结构示意图；图2为本实用新型电场式聚合物挤出机机头的结构示意图；图3为本实用新型电场式聚合物挤出机机头A部分的结构示意图；图4为本实用新型电场式聚合物挤出机机头B部分的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步的描述。
本实用新型提出的一种电场式聚合物挤出机机头，它有连接法兰3及其外部加热套2和嵌入连接法兰3内壁的挡块10及由连接法兰3口与挡块10、模头芯12平滑连接构成的熔体流道11和模头座13组成，其在熔体流道11周围设置施加电压的电极板6和电极板15。
一种电场式聚合物挤出机机头，其电极板6位于连接法兰3内壁的上绝缘垫4与挡块10之间，另一电极板15位于构成熔体流道11的模头芯12下端与下绝缘垫16之间；模头芯12置于模头座13内，其通过带有螺纹的模头座13与连接法兰3连接；连接法兰3内的挡块10通过与连接法兰3固定连接的挡板7压紧。
一种电场式聚合物挤出机机头，其在电极板6和电极板15上施加脉动电压或直流电压；施加的电压值在0～100KV之间，根据加工材料特性和不同工艺要求而定。
一种电场式聚合物挤出机机头，其电极板6和电极板15必须有一个是接地的。
一种电场式聚合物挤出机机头，其上绝缘垫4、挡块10、模头芯12和下绝缘垫16均采用耐高温的陶瓷材料制作。
综上所述，本实用新型与传统螺杆挤出机的显著区别在于在普通螺杆挤出机的机头上设置一对施加脉动电压或直流电压的电极板。本实用新型提供的电场式聚合物挤出机机头，它将聚合物熔体置于电场中，带电的聚合物熔体分子链在电场力的作用下被拉伸，并从优取向，一方面促进了缠结点的解缠结过程，从而使得缠结密度降低，空穴增加，熔体粘性减少，促进了熔体的流动，另一方面使得聚合物熔体分子链排列整齐，从而优化挤出产品的质量。特别与传统的振动式聚合物挤出机机头相比，它没有如超声波发生器、电磁波发生器等过多的价格昂贵的附属配套设备，因而它具有结构合理、装置简单、制造方便、成本低及生产操作简便等特点，利于在塑料、橡胶等聚合物材料成型加工行业推广。
权利要求1.一种电场式聚合物挤出机机头，它有连接法兰(3)及其外部加热套(2)和嵌入连接法兰(3)内壁的挡块(10)及由连接法兰(3)口与挡块(10)、模头芯(12)平滑连接构成的熔体流道(11)和模头座(13)组成，其特征在于在熔体流道(11)周围设置施加电压的电极板(6)和电极板(15)。
2.如权利要求1所述的电场式聚合物挤出机机头，其特征在于电极板(6)位于连接法兰(3)内壁的上绝缘垫(4)与挡块(10)之间，另一电极板(15)位于构成熔体流道(11)的模头芯(12)下端与下绝缘垫(16)之间；模头芯(12)置于模头座(13)内，其通过带有螺纹的模头座(13)与连接法兰(3)连接；连接法兰(3)内的挡块(10)通过与连接法兰(3)固定连接的挡板(7)压紧。
3.权利要求1、2所述的电场式聚合物挤出机机头，其特征在于在电极板(6)和电极板(15)上施加脉动电压或直流电压。
4.如权利要求1、3所述的电场式聚合物挤出机机头，其特征在于施加的电压值在0～100KV之间。
5.如权利要求1、2所述的电场式聚合物挤出机机头，其特征在于电极板(6)和电极板(15)必须有一个是接地的。
6.如权利要求1、2所述的电场式聚合物挤出机机头，其特征在于上绝缘垫(4)、挡块(10)、模头芯(12)和下绝缘垫(16)均采用耐高温的陶瓷材料。
专利摘要本实用新型的一种电场式聚合物挤出机机头，属于聚合物材料成型加工领域，具体是指一种螺杆挤出机的改进。它提供的一种电场式聚合物挤出机机头，是在普通螺杆挤出机的机头上设置一对施加脉动电压或直流电压的电极板。本实用新型提供的电场式聚合物挤出机机头，达到了引导聚合物熔体大分子链段及分子链的取向作用，降低熔体粘性，并减少挤出熔体所需压力的目的。特别与传统的振动式聚合物挤出机机头相比，它没有如超声波发生器、电磁波发生器等过多的价格昂贵的附属配套设备，因而它具有结构合理、装置简单、制造方便、成本低及生产操作简便等特点，利于在塑料、橡胶等聚合物材料成型加工行业推广。
文档编号B01J19/12GK2675382SQ20042001931
公开日2005年2月2日 申请日期2004年1月8日 优先权日2004年1月8日
发明者张娟, 万玉芹, 何吉欢, 朱友升 申请人:东华大学