專利名稱：一種用于廢舊塑料再生加工的雙螺桿擠出機(jī)的螺桿的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及同向嚙合雙螺桿擠出機(jī)的螺桿，尤其是一種采用雙螺桿擠出機(jī)再生加工廢舊聚苯乙烯泡沫的螺桿，并適合其他廢舊塑料如pp、PE、LDPE, PA6等的再生加工的螺桿。
背景技術(shù)：
目前，我國(guó)廢舊塑料的年產(chǎn)生量已超過1000萬(wàn)噸。廢舊塑料一般具有密度波動(dòng)大、含水量高、含有其它樹脂雜質(zhì)、含有阻燃劑或發(fā)泡劑等殘余助劑、且經(jīng)歷多次熱歷程后易降解的特性。上述特性使得再生塑料質(zhì)量不穩(wěn)定，波動(dòng)幅度大；力學(xué)性能低，應(yīng)用領(lǐng)域局限；再生效率低、耗能高、原料損耗大、加工成本高。廢舊聚苯乙烯泡沫是常見廢舊塑料中的
一種。 對(duì)廢舊塑料進(jìn)行優(yōu)質(zhì)再生，開發(fā)清潔高效的梯級(jí)利用技術(shù)和高附加值產(chǎn)品是國(guó)內(nèi)外廢舊塑料資源化技術(shù)的研究熱點(diǎn)。迄今對(duì)廢舊塑料再生工藝和配方領(lǐng)域進(jìn)行了眾多的研究，而針對(duì)廢舊塑料再生加工的雙螺桿擠出機(jī)的螺桿的研究較少。根據(jù)耿孝正，在《雙螺桿擠出機(jī)及其應(yīng)用》(中國(guó)輕工業(yè)出版社，2003. I)中提到的，在雙螺桿擠出過程中，螺桿元件對(duì)物料要完成兩種混合，其一為分散混合，將物料組合的粒度減小，將固體塊或聚集體破碎成微粒，或使不相容聚合物的分散相尺寸達(dá)到所要求的范圍；其二為分布混合，使物料各組分的空間分布達(dá)到均勻。分散混合主要是通過剪切應(yīng)力(和拉伸應(yīng)力)起作用，即剪切速率(拉伸速率)是決定性的變量。剪切速率(拉伸速率)越高，越有利于分散，物料通過高應(yīng)力區(qū)的次數(shù)越多，越有利于分散。對(duì)促進(jìn)混合而言，拉伸流動(dòng)比剪切流動(dòng)更有效，拉伸流動(dòng)可導(dǎo)致較高的分布混合效率，但是產(chǎn)生穩(wěn)定拉伸流動(dòng)是十分困難的，必須要有足夠的時(shí)間才能得到所需的總伸長(zhǎng)應(yīng)變。又，Rumshe i dt和Mason等人分析了液滴在流場(chǎng)中的破裂問題，發(fā)現(xiàn)純拉伸力場(chǎng)優(yōu)于剪切力場(chǎng)。研究發(fā)現(xiàn)，拉伸力場(chǎng)是實(shí)現(xiàn)流體混合，尤其是分散混合最有效的方法，拉伸力場(chǎng)對(duì)敏感性物料的影響最小(Raueendaal DC. New dispersive mixers basedon elongational flow.Plastics Additives & Compouding, 1999, 8/9:21-23;ZhuChangwei，Jiang Nan. Analysis and Calculation of interfacial area growth functionof mixing of polymer melt. China Plastics，2001，15 (10):61-66)。而目前，常規(guī)的雙螺桿元件的拉伸速率極小，要比剪切速率要小兩個(gè)數(shù)量級(jí)，即拉伸力場(chǎng)遠(yuǎn)小于剪切力場(chǎng)，不利于分散分布，大大降低了物料的混合效果。又，在同向哨合雙螺桿擠出機(jī)的擠出過程，由于剪切力場(chǎng)大，導(dǎo)致螺桿機(jī)內(nèi)局部出現(xiàn)強(qiáng)剪切的狀況，雖物料在螺桿內(nèi)受剪切作用時(shí)間越長(zhǎng)，混合效果越好，但同時(shí)強(qiáng)剪切可能會(huì)造成材料降解、交聯(lián)等現(xiàn)象。還有一點(diǎn)，常規(guī)螺紋元件中物料基本上是沿著螺槽的方向流動(dòng)，只有在嚙合區(qū)螺槽間有少量的物料交換，即混合不充分。故，現(xiàn)有的雙螺桿在螺桿組合的設(shè)計(jì)上，存在設(shè)置排列不合理的情況。鑒于上述情況，亟待設(shè)計(jì)一種用于廢舊塑料再生加工的同向嚙合雙螺桿擠出機(jī)的螺桿，既對(duì)廢舊塑料行進(jìn)充分脫揮排氣、提供好的混合效果，又避免局部強(qiáng)剪切、減少?gòu)U舊塑料的降解，提供高效的輸送能力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明克服了目前雙螺桿擠出機(jī)在廢舊塑料再生加工時(shí)存在處理效果不佳的問題，提供一種用于廢舊塑料再生加工的雙螺桿擠出機(jī)的螺桿，該螺桿通過對(duì)通用螺紋套(雙螺棱、正向輸送、常規(guī)槽深)、斜槽形螺紋套、反向螺紋套、捏合塊、正向密煉轉(zhuǎn)子有效組合排列，對(duì)廢舊塑料進(jìn)行充分脫揮排氣、提供好的混合效果，又避免局部強(qiáng)剪切、減少?gòu)U舊塑料的降解，又提供高效的輸送能力。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是一種用于廢舊塑料再生加工的雙螺桿擠出機(jī)的螺桿，包括用于同向嚙合雙螺桿擠出機(jī)的雙螺桿，其特征在于，在雙螺桿的熔融段處設(shè)置由正向密煉轉(zhuǎn)子、斜槽形螺紋套和反向螺紋套組成螺桿組合。所述螺桿組合有四種 第一種為通用組合128/128，128/128，128/128，96/96，96/96，64/64，64/64， KB 45 。 /5/128， KB45。 /5/96，64/64，KB 45° /5/96，KB 60° /4/64，64/64，64/64，64/64， 128/128，128/128，96/96,64/64, KB 45。/5/128，KB 45。/5/96，64/64，KB 45。/5/96，KB 60。/4/64，64/64，64/64，64/64， KB 90 。 /5/64，128/128，128/128，128/128，128/128，128/128，128/128 ；第二種組合在通用組合基礎(chǔ)上，將KB45。/5/128，KB45。/5/96,64/64，KB45。/5/96，KB60。/4/64，64/64，64/64 換為 D-密/224，ZME-64/64，KB 45。/5/96，KB60。/4/64，64/64，64/64L ;第三種組合在通用組合基礎(chǔ)上，將KB 45° /5/128，KB 45° /5/96，64/64，KB45。/5/96，KB 60。/4/64，64/64，64/64 換為 KB 45。/5/128，KB 45。/5/96，ZME-64/64，D-密 /224，64/64L ；第四種組合在通用組合基礎(chǔ)上，將KB 45° /5/128，KB 45° /5/96，64/64，KB45。/5/96，KB 60。/4/64，64/64，64/64 換為 D-密/224，ZME-64/64，D-密/224，64/64L。作為本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選方案在雙螺桿的喂料段處增加I個(gè)G12過渡盤，將喂料段處的通用螺紋套組合換成單螺棱深槽螺紋套組合，例如，D128/128，D128/128，G12，128/128。作為本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選方案在雙螺桿的輸出段處增加I個(gè)G12過渡盤，將輸出段處的通用螺紋套組合換為單螺棱深槽螺紋套組合，例如，128/128，G12，D128/128，D128/128, D128/128, D128/128,D128/128。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明通過在雙螺桿的熔融段設(shè)置正向密煉轉(zhuǎn)子、斜槽形螺紋套和反向螺紋套組成螺桿組合，減少捏合塊的強(qiáng)剪切作用，緩解了廢舊塑料在再生加工過程中的降解，同時(shí)增強(qiáng)了對(duì)廢舊塑料的混合作用；同時(shí)，又通過在雙螺桿的喂料段和輸送段設(shè)置單螺棱深槽螺紋套組合，加大自由體積百分比，增強(qiáng)螺桿的喂料能力和輸送能力，從而提聞了擠出效率。


圖I是通用螺紋套嚙合的主視圖。圖2是反向螺紋套嚙合的主視圖。圖3是通用螺紋套的主視圖。圖4是通用螺紋套的左視圖。圖5是單螺棱深槽螺紋套的主視圖。圖6是單螺棱深槽螺紋套的左視圖。圖7是捏合塊圖的主視圖。
圖8是捏合塊圖的左視圖。圖9是正向密煉轉(zhuǎn)子的主視圖。圖10是正向密煉轉(zhuǎn)子的左視圖。圖11是斜槽形螺紋套的主視圖。圖12是斜槽形螺紋套的左視圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)說明。如圖中所示是一種用于廢舊塑料再生加工的雙螺桿擠出機(jī)的螺桿，包括用于同向嚙合雙螺桿擠出機(jī)的雙螺桿，其特征在于，在雙螺桿的熔融段處設(shè)置由正向密煉轉(zhuǎn)子、斜槽形螺紋套和反向螺紋套組成螺桿組合。其中，正向密煉轉(zhuǎn)子的幾何結(jié)構(gòu)類似于橡膠加工中常用的密煉機(jī)轉(zhuǎn)子，在相同的運(yùn)轉(zhuǎn)條件下，通用組合與機(jī)筒間隙區(qū)和嚙合區(qū)的剪切速率最高可達(dá)200 (1/s)，其流道中各部門物料所受的剪切速率高低差別較大，極不均勻；而本發(fā)明采用的密煉轉(zhuǎn)子與機(jī)筒間隙區(qū)和嚙合區(qū)的剪切速率大大降低，密煉轉(zhuǎn)子區(qū)域的剪切速率為20-30 (Ι/s)。因此，密煉轉(zhuǎn)子流場(chǎng)中的剪切速率要比通用組合捏合塊的剪切速率均勻得多，有效地避免了局部強(qiáng)剪切情況的發(fā)生，徹底防止物料被降解、交聯(lián)。再加上密煉轉(zhuǎn)子大大增加了跨螺棱的流動(dòng)，增加了螺槽間的物料交換，有利于分布性混合；跨過螺棱的物料必然沿螺旋區(qū)向體積縮小的方向運(yùn)動(dòng)，從而在螺旋區(qū)產(chǎn)生拉伸流動(dòng)，有利于分散混合。斜槽形螺紋套的幾何結(jié)構(gòu)是在通用螺紋套的螺棱上加工成斜槽形的溝槽，在斜槽形溝槽區(qū)域?qū)ξ锪线M(jìn)行分流、增加界面，同時(shí)對(duì)料流形成垂直于流動(dòng)方向的剪切，由于螺棱開槽導(dǎo)致了物料在螺紋中的高充滿度，增加了物料的停留時(shí)間，進(jìn)一步加強(qiáng)了對(duì)物料的分布混合。反向螺紋套輸送物料的方向與螺桿輸送物料的方向相反，迫使物料向回運(yùn)動(dòng)，加大周向流動(dòng)，延長(zhǎng)物料在熔融段的停留時(shí)間，使物料在密煉轉(zhuǎn)子、斜槽形螺紋套區(qū)域反復(fù)進(jìn)行分布性混合和分散性混合。又由于反向螺紋套輸送物料的方向與擠出方向相反，物料欲通過反向螺紋套，必須在反向螺紋套入口前建立高壓，使物料以壓力流的形式通過反向螺紋套。而這樣的高壓必須由其上游的正向螺紋套來建立，因此通過在喂料段可以引入單螺棱深槽螺紋套，以增大自由體積比，使得物料充滿螺槽，建立起足夠的正向壓力，使得本發(fā)明的密煉轉(zhuǎn)子、斜槽形螺紋套、反向螺紋套組合得以順暢輸送物料。
廢舊聚苯乙烯泡沫，堆積比重小、含水量高、含有其它樹脂雜質(zhì)、含有發(fā)泡劑等殘余助劑、且經(jīng)歷多次熱歷程后易降解。上述特性使得廢舊聚苯乙烯泡沫再生加工成的再生粒子質(zhì)量不穩(wěn)定，波動(dòng)幅度大，力學(xué)性能低，粒子應(yīng)用領(lǐng)域局限。本發(fā)明根據(jù)廢舊聚苯乙烯泡沫的具體特點(diǎn)，對(duì)雙螺桿擠出機(jī)的螺桿進(jìn)行組合，特別是將正向密煉轉(zhuǎn)子、斜槽形螺紋套、反螺紋套、單螺棱深槽螺紋套應(yīng)用于雙螺桿，設(shè)計(jì)出適合廢舊聚苯乙烯泡沫等廢舊塑料再生加工的螺桿組合。更為具體地說，本發(fā)明針對(duì)廢舊聚苯乙烯泡沫等廢舊塑料再生加工設(shè)計(jì)的6種螺桿組合，見表I。表I針對(duì)廢舊聚苯乙烯泡沫等廢舊塑料再生加工設(shè)計(jì)的6種螺桿組合
權(quán)利要求
1.一種用于廢舊塑料再生加工的雙螺桿擠出機(jī)的螺桿，包括用于同向嚙合雙螺桿擠出機(jī)的雙螺桿，其特征在于，在雙螺桿的熔融段處設(shè)置由正向密煉轉(zhuǎn)子、斜槽形螺紋套和反向螺紋套組成螺桿組合。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種用于廢舊塑料再生加工的雙螺桿擠出機(jī)的螺桿，其特征在于，所述螺桿組合有四種 第一種為通用組合 128/128,128/128,128/128,96/96,96/96,64/64,64/64, KB 45 。 /5/128， KB45。 /5/96，64/64，KB 45° /5/96，KB 60° /4/64，64/64，64/64，64/64， 128/128，128/128，96/96,64/64, KB 45。/5/128，KB 45。/5/96，64/64，KB 45。/5/96，KB 60。/4/64，64/64，64/64，64/64， KB 90 。 /5/64，128/128，128/128，128/128，128/128，128/128，128/128 ； 第二種組合 在通用組合基礎(chǔ)上，將 KB 45。/5/128，KB 45。/5/96，64/64，KB 45。/5/96，KB60。/4/64，64/64，64/64 換為 D-密/224，ZME-64/64，KB 45。/5/96，KB 60。/4/64，64/64，64/64L ； 第三種組合 在通用組合基礎(chǔ)上，將 KB 45。/5/128，KB 45。/5/96，64/64，KB 45。/5/96，KB60。/4/64，64/64，64/64 換為 KB 45。/5/128，KB 45。/5/96，ZME-64/64，D-密/224，64/64L ； 第四種組合 在通用組合基礎(chǔ)上，將 KB 45。/5/128，KB 45。/5/96，64/64，KB 45。/5/96，KB60° /4/64，64/64，64/64 換為 D-密 /224，ZME-64/64，D-密 /224，64/64L。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的一種用于廢舊塑料再生加工的雙螺桿擠出機(jī)的螺桿，其特征在于，在雙螺桿的喂料段處增加I個(gè)G12過渡盤，并將喂料段處的通用螺紋套組合換成單螺棱深槽螺紋套組合，例如，D128/128，D128/128，G12，128/128。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的一種用于廢舊塑料再生加工的雙螺桿擠出機(jī)的螺桿，其特征在于在雙螺桿的輸出段處增加I個(gè)G12過渡盤，并將輸出段處的通用螺紋套組合換為單螺棱深槽螺紋套組合，例如，128/128，G12，D128/128，D128/128，D128/128，D128/128，D128/128。
全文摘要
本發(fā)明設(shè)計(jì)一種用于廢舊塑料再生加工的雙螺桿擠出機(jī)的螺桿，包括用于同向嚙合雙螺桿擠出機(jī)的雙螺桿，其特征在于，在雙螺桿的熔融段處設(shè)置由正向密煉轉(zhuǎn)子、斜槽形螺紋套和反向螺紋套組成螺桿組合。藉助上述結(jié)構(gòu)，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)減少剪切速率對(duì)物料的混合作用的同時(shí)增強(qiáng)拉伸速率對(duì)物料的混合作用，迫使物料向回運(yùn)動(dòng)，降低局部強(qiáng)剪切，減少?gòu)U舊塑料在強(qiáng)剪切的作用下加劇分子鏈斷裂，加大周向流動(dòng)，延長(zhǎng)廢舊塑料在熔融段的停留時(shí)間，使物料在密煉轉(zhuǎn)子的間隙之間反復(fù)混合。
文檔編號(hào)B29C47/60GK102794900SQ20121026243
公開日2012年11月28日 申請(qǐng)日期2012年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月27日
發(fā)明者李志杰, 羅京科, 丁友江, 劉方毅 申請(qǐng)人:上海英科實(shí)業(yè)有限公司, 山東英科環(huán)保再生資源股份有限公司