專利名稱：增強(qiáng)均質(zhì)化的熱塑泡沫材料擠壓螺桿的制作方法
背景技術(shù)：
發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及一種熱塑擠壓組件，該組件可提供一種相當(dāng)均質(zhì)的產(chǎn)品，較可取的是一種泡沫材料的熱塑產(chǎn)品，這種組件既無需對一種復(fù)雜昂貴的和/或體積過大的擠壓組件進(jìn)行操作，也無需對現(xiàn)有的生產(chǎn)裝置與過程作重大的修改，便能在所需的擠壓溫度下以比常規(guī)所能達(dá)到的更高的產(chǎn)出率生產(chǎn)所述產(chǎn)品。
相關(guān)技術(shù)的描述與熱塑擠壓相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，特別是與泡沫材料的熱塑擠壓相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域是非常特殊的，而實(shí)際上，該領(lǐng)域通常同金屬、橡膠、或非泡沫材料的塑料擠壓相關(guān)的領(lǐng)域有著很大的不同。明確地說，泡沫材料擠壓通常需要一個融化由熱塑材料制成的顆粒的初始步驟，以及隨后需要將融化的熱塑材料與發(fā)泡劑以及可能需要的其它媒介如成核劑、阻燃劑、和/或染色劑混合的這樣一個步驟，其中的發(fā)泡劑例如為碳氟化合物(可以是CFC，HCFC和/或HFC)或碳?xì)浠衔?例如為丙烷、丁烷、戊烷等等)，并且該混合步驟是在一個隔離的擠壓環(huán)境中進(jìn)行的。另外，最有效的泡沫材料擠壓技術(shù)完全包容了在融化和混合階段的擠壓材料，將材料保持在非泡沫狀的、粘滯性的形態(tài)，直至材料通過擠壓模并暴露到外部壓力中。實(shí)際上，被擠壓的材料在離開泡沫材料擠壓組件的模具時(shí)開始發(fā)泡(即膨脹和變硬)，形成最終可使用的形狀，諸如薄膜、板條以及大的薄片，而由這種大片可以制成餐盤、蛋容器、黃油與果凍的小型容器等等。因此，為了確保達(dá)到各種成份的有效徹底的混合，必須要強(qiáng)調(diào)精度，這樣才可以提供適當(dāng)構(gòu)成的、均質(zhì)的產(chǎn)品，另外還需要確保，在材料擠出模具之前，整個擠壓系統(tǒng)徹底包容住材料，由此可避免擠壓材料過早發(fā)泡。
當(dāng)然，除了上述的與泡沫材料產(chǎn)品的成形有關(guān)的方面，還需要按照擠壓混合物的主要成分的聚合物或物質(zhì)，使擠壓混合物保持在一相當(dāng)精確的擠壓溫度，使得擠壓混合物達(dá)到適當(dāng)?shù)恼扯纫约笆雇ㄟ^模具的擠壓混合物適當(dāng)?shù)某尚?，所通過的模具可為輪廓型模、管狀模、片形模、環(huán)狀模、平?；蛉舾煞N其它的常見類型的模子。遺憾的是，達(dá)到所需的粘度范圍的所需的相當(dāng)精確的擠壓溫度總是低于初始的“融化溫度”，即低于熱塑性擠壓材料的顆粒融化的溫度，但又不能過分低于初始的“融化溫度”，其原因?qū)⒃谙挛闹屑右越忉尅＿@樣，就必須維持基本的平衡。例如，如果融化的擠壓混合物冷卻過度，該混合物會變得過粘，一般而言，過粘的混合物將不能有效地通過擠壓組件，更難以擠出模子，因此混合物將不能達(dá)到所需的產(chǎn)品密度而成為廢品。相反，如果融化的擠壓材料溫度過高，它的粘度會顯著降低，這樣當(dāng)該材料流過，特別是流過模子時(shí)，它的尺寸將不穩(wěn)定或易于變形。
可以理解，上述任何一個要素都可以對與熱塑泡沫擠壓的各個階段相關(guān)的生產(chǎn)率產(chǎn)生重大的影響。因此，標(biāo)準(zhǔn)的熱塑泡沫擠壓生產(chǎn)過程常常被設(shè)計(jì)得對各要素的調(diào)控達(dá)到最佳。例如，一種標(biāo)準(zhǔn)泡沫擠壓生產(chǎn)過程可分成兩個獨(dú)立的階段，而實(shí)際上它們通常需要兩相互連接的獨(dú)立的擠壓裝置。過程的第一個階段通常涉及擠壓材料顆粒的有效的融化，以及隨后將那些材料顆粒與發(fā)泡劑和其它各種媒質(zhì)根據(jù)需要混合在一起，其中的擠壓材料顆粒可以是一種特別適于所期望的泡沫材料的熱塑材料。通常，該過程的第一階段在一非常大又長的機(jī)械擠壓裝置中執(zhí)行，其中一熱塑擠壓螺桿，更具體地說是一融化螺桿，通過一伸長的桶(barrel)推動材料顆粒，使得產(chǎn)生摩擦熱，并且從中釋放出融化熱量。實(shí)際上，熱塑擠壓螺桿的表面是設(shè)計(jì)得相當(dāng)光滑的(也就是說常常被鍍鉻并拋光)，而擠壓材料與桶的表面摩擦接觸時(shí)產(chǎn)生的摩擦配合或剪力使得材料移過桶。另外，與熱的桶相結(jié)合的剪切效應(yīng)有效地融化了擠壓材料。
第一階段除了需確保達(dá)到適當(dāng)?shù)木|(zhì)的混合之外，該階段還受到需要建立與保持一個隔離系統(tǒng)的限制。具體地說，隔離的系統(tǒng)可防止熱塑材料的過早的發(fā)泡，并且可確保釋放的熱能足以有效地融化材料以及允許這些融化的材料充分的混合。目前在工業(yè)生產(chǎn)中，在該熱塑擠壓生產(chǎn)過程的第一階段中獲得的流通率最大化的方面已取得許多進(jìn)步。然而遺憾的是，由于泡沫熱塑擠壓生產(chǎn)過程的第二階段的要求與限制，從而使得擠壓產(chǎn)品的實(shí)際產(chǎn)量遠(yuǎn)低于在該最初階段可以達(dá)到的水平。
具體地說，普通的熱塑擠壓主要需要均質(zhì)的混合，與此不同的是，泡沫材料擠壓還包括第二階段，該階段需要使基本上所有融化的并混合的擠壓材料均勻的分布，并且使該材料均勻地冷卻到能夠連續(xù)地產(chǎn)出成品的一個必要的擠壓溫度點(diǎn)。通常，生產(chǎn)過程的該第二階段也是在一個非常大又長的機(jī)械擠壓裝置中進(jìn)行的，其中一中心熱塑擠壓螺桿通過一伸長的桶推動融化的擠壓材料以有效對其進(jìn)行冷卻，其中的螺桿可以是帶有一螺旋狀或漿葉狀結(jié)構(gòu)的泡沫材料冷卻螺桿。然而，當(dāng)給定了相當(dāng)精確的溫度的需要時(shí)，有關(guān)中心冷卻螺桿的回轉(zhuǎn)速率及其所能達(dá)到的排熱率將對該過程的第二階段產(chǎn)生重要的限制。明確地說，由于需要使擠壓材料與桶壁的表面之間的剪切作用以及材料本身內(nèi)部產(chǎn)生的熱量最小化，使得中心螺桿或冷卻螺桿的回轉(zhuǎn)速率受到了限制。這樣，僅靠加快螺桿的旋轉(zhuǎn)是不能增加高品質(zhì)的流通率的。另外，由于如果混合物過度冷卻，而不能保持?jǐn)D壓混合物最佳的粘滯流，還會嚴(yán)重阻礙通過模子的產(chǎn)出通道，所以不能僅靠通過降低桶的溫度來提供更快的冷卻以無限地抵銷所產(chǎn)生的過度的剪切熱量。同樣，僅靠在冷卻階段中增加擠壓桶的尺寸也不是有效地解決方案，這是因?yàn)槭褂萌绱舜蟮谋壤驍?shù)，會使組件變得大而笨重，且在成本上也不切實(shí)際。由于特長的產(chǎn)品轉(zhuǎn)換時(shí)間的因素以及如此大的機(jī)器的相關(guān)材料成本，使得大規(guī)模的冷卻階段的過程中還包含了潛在的不希望的操作成本的影響。另外，如果僅增加冷卻階段中擠壓桶的尺寸以及將通過模子的通道做得相當(dāng)長，以達(dá)到使擠壓混合物回火的溫度，這樣由這種通道產(chǎn)生的對流動的阻力將不利的，它將促使在桶內(nèi)的擠壓混合物中產(chǎn)生熱量。另外，當(dāng)從模子出來的通道被阻滯之后，這種有礙的長通道會消弱熱塑擠壓混合物的正常的膨脹趨勢。
因此，必需平衡實(shí)用性與有效均勻地分布冷卻的需要同產(chǎn)品流通率的需求之間關(guān)系。
但是在工業(yè)中的許多應(yīng)用都沒有能認(rèn)識到上述的局限性。例如，在工業(yè)中的許多應(yīng)用都設(shè)法通過增加從擠壓桶的表面提取的熱量來增加擠壓生產(chǎn)過程的第二或冷卻階段的生產(chǎn)率。遺憾的是，這些方法已被證明是無效的，因?yàn)楫?dāng)提取一定量的熱量以使基本上所有的擠壓材料全部有效地冷卻時(shí)，擠壓材料的周邊層，即較直接與桶的表面接觸的那些層會過度冷卻而不再能提供令人滿意的擠壓。因此，與冷卻階段相關(guān)的主要困難在于，最接近中心螺桿的軸心部分的擠壓混合物的量不能被有效地冷卻，而大部分熱量首先會從圍繞第二機(jī)械擠壓裝置的桶內(nèi)的周圍區(qū)域的被擠壓的材料中被提取出。例如，當(dāng)熱量被提取出時(shí)，當(dāng)內(nèi)部的量逐漸冷卻到希望的、相當(dāng)精確的擠壓溫度時(shí)，周圍的這些量的擠壓材料繼續(xù)變得越來越冷。這就導(dǎo)致了擠壓材料不具有適于擠壓的均勻的粘稠度。還要指出的是，實(shí)際上，在此第二階段以及第一階段中，有時(shí)擠壓混合物的完全均質(zhì)化會顯不足，并導(dǎo)致成品的質(zhì)量受損。
因此可以看到，該產(chǎn)業(yè)的整體的生產(chǎn)率仍然受到擠壓生產(chǎn)過程的冷卻階段的限制。到目前為止，可確保有效的冷卻擠壓材料的僅有的有效方法是提供一種緩慢的、冗長的、逐漸的冷卻過程，以使擠壓材料變得粘稠，而不會僅過度冷卻其中的幾部分，以及為獲得可增加均質(zhì)化而用更長的混合時(shí)間。然而，本發(fā)明的組件提出了本技術(shù)領(lǐng)域存在的這些問題和需求，它能夠顯著地增加擠壓材料的流通率，而又不損害成品的質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種熱塑泡沫材料擠壓組件，它被構(gòu)造成用于生產(chǎn)各種擠壓形狀的擠壓泡沫材料產(chǎn)品。具體地說，該泡沫材料擠壓組件包括一融化區(qū)域以及一熱量提取區(qū)域，其中的融化區(qū)域可容納與融化多種顆粒，該顆粒較佳為熱塑材料顆粒。
較佳地，在泡沫材料擠壓組件的融化區(qū)域包括一媒質(zhì)添加組件。具體地說，該媒質(zhì)添加組件被構(gòu)造成可向融化的或正在融化的材料顆粒添加發(fā)泡劑，以使它們完全混合/融合。為此，泡沫材料擠壓組件還包括一混合組件。該混合組件最好也包括在融化區(qū)域中，該組件被構(gòu)造成可使融化材料顆粒與發(fā)泡劑徹底地混合，由此獲得一更純粹的、更均質(zhì)的擠壓混合物。
與融化區(qū)域不同的是，本發(fā)明的熱量提取區(qū)域構(gòu)造成可從融化材料顆粒與發(fā)泡劑的混合物中提取多余的熱量，從而使混合物可達(dá)到擠壓溫度與粘稠性。較佳地，熱量提取區(qū)域包括一伸長的桶，混合物流過該桶。該桶最好是基本封閉的，它包括形成在其中的至少一個入口與至少一個出口。入口被構(gòu)造成可容納通過其中的融化顆粒與發(fā)泡劑以使其通向桶中，這些融化顆粒與發(fā)泡劑較佳地來自于融化區(qū)域。
與熱量提取區(qū)域的桶共同設(shè)置的是一熱量提取結(jié)構(gòu)。具體地說，熱量提取結(jié)構(gòu)用于從桶中提取熱量，例如可通過液體冷卻的方法，由此從融化顆粒與發(fā)泡劑的混合物中去除熱量，以確保擠壓混合物達(dá)到擠壓溫度的范圍。
一熱塑擠壓螺桿設(shè)置在熱量提取區(qū)域的桶內(nèi)。該擠壓螺桿最好是一軸向設(shè)置在桶內(nèi)的冷卻螺桿，并且構(gòu)造成可在含有一定量的融化顆粒與發(fā)泡劑的混合物的桶內(nèi)轉(zhuǎn)動。為了朝桶的出口推動融化顆粒與發(fā)泡劑的混合物，擠壓螺桿還包括至少一螺桿螺旋片。較佳地，螺桿螺旋片被構(gòu)造成包裹著擠壓螺桿，并由此隨著螺桿的轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動，以向桶的出口推動混合物。然而，為了以有效、完全且均勻地分布冷卻融化顆粒與發(fā)泡劑的混合物，本發(fā)明的螺桿螺旋片包括形成在其中的至少一個循環(huán)通道，最好包括多個循環(huán)通道。具體地說，循環(huán)通道通常被精確地定位在螺桿螺旋片內(nèi)，使得隨著擠壓螺桿的轉(zhuǎn)動而容納通過其中的融化顆粒與發(fā)泡劑的混合物。由此，當(dāng)接收到通過循環(huán)通道的融化顆粒與發(fā)泡劑的混合物的量時(shí)，就可獲得混合物相對于桶的一次有效的循環(huán)，而融化顆粒與發(fā)泡劑的基本所有的混合物將基本均勻地非常接近桶，從而可有效均勻地提取熱量以及冷卻其中的混合物。
最后，擠壓組件包括一模子。具體地說，該模子被合作地設(shè)置成與桶的出口流體流通，并且可以采取大量所需形狀中的任何一種，以接納所通過的達(dá)到擠壓溫度的融化的顆粒與發(fā)泡劑的混合物，使其形成所需的形狀。實(shí)際上，當(dāng)混合物從模子離開時(shí)，混合物開始“發(fā)泡”，并由此生產(chǎn)出完成的擠壓產(chǎn)品。
本發(fā)明的一個目的是提供一種泡沫材料擠壓組件，在冷卻階段，該組件可在置于桶內(nèi)的擠壓材料混合物中基本分布冷卻效應(yīng)，由此更有效、更高效率、均勻地使基本所述的擠壓材料混合物達(dá)到符合其主要成分的聚合物或物質(zhì)的適當(dāng)?shù)臄D壓溫度。
本發(fā)明的組件的另一個目的是提供一種擠壓組件，該組件可利用現(xiàn)有的擠壓結(jié)構(gòu)而無需對其作很大的改動，而該組件可顯著地增加整體的產(chǎn)出率而達(dá)到更高的水平，這水平比目前可以達(dá)到的產(chǎn)出率增加了約10％到50％，但又無損于產(chǎn)品的質(zhì)量。
本發(fā)明的又一個目的是提供一種擠壓螺桿，該擠壓螺桿可有效地用在現(xiàn)有的擠壓組件中，它能更有效地用于從高溫融化的擠壓材料中均勻地提取熱量，而不會過度冷卻材料或加熱材料，同時(shí)，仍可以獲得顯著增加的流通率。
本發(fā)明的額外的目的是提供一種泡沫材料擠壓組件，該組件基本克服了通常與擠壓生產(chǎn)過程的冷卻階段相關(guān)的局限性。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種泡沫材料擠壓組件，該組件可有效地增加擠壓生產(chǎn)率，而不會明顯地使結(jié)構(gòu)的尺寸與復(fù)雜性增加到不實(shí)用又不經(jīng)濟(jì)的水平。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種熱塑擠壓螺桿，該螺桿可有效地使擠壓混合物循環(huán)，以及確保基本所有的擠壓混合物有效均勻地進(jìn)入到擠壓組件的桶的熱量提取表面附近。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種熱塑擠壓螺桿，該螺桿基本改變了擠壓組件內(nèi)的擠壓混合物呈現(xiàn)出的一般的流動模式，由此提供了更加有效地均勻的生產(chǎn)過程，并且大大提高的擠壓產(chǎn)品的生產(chǎn)率。
本發(fā)明還有一個目的是提供一種熱塑擠壓螺桿，該螺桿能有效地使擠壓混合物循環(huán)，以及提供基本均質(zhì)的高品質(zhì)的產(chǎn)品。


為了更完全地理解本發(fā)明的性質(zhì)，可參照下列結(jié)合附圖的詳細(xì)的描述，下列附圖為圖1為本發(fā)明的泡沫材料擠壓組件的立體圖，帶有局部切開視圖；圖2為本發(fā)明的泡沫材料擠壓組件的熱量提取區(qū)域的桶以及擠壓螺桿的局部切開的截面圖；圖3為本發(fā)明的擠壓螺桿的螺旋片的分離的截面圖；圖4為本發(fā)明的擠壓螺桿的螺旋片的橫截面圖；圖5為示出了本發(fā)明的擠壓螺桿的螺旋片中形成的循環(huán)通道的第一實(shí)施例的分離的截面圖；圖6為本發(fā)明的擠壓螺桿的螺旋片中形成的循環(huán)通道的另一個實(shí)施例的分離的截面圖；以及圖7為本發(fā)明的擠壓螺桿的一可替換的實(shí)施例的截面立體圖。
在上述所有附圖中相同的部件以相同的標(biāo)號表示。
較佳實(shí)施例的詳細(xì)描述本發(fā)明直接涉及一種泡沫材料擠壓組件，該組件例如圖1所示并通常以標(biāo)號10表示。明確地說，該擠壓組件10構(gòu)造成用于生產(chǎn)一種可膨脹的聚合塑料，當(dāng)這種聚合塑料暴露到外部環(huán)境中時(shí)，它會發(fā)泡，從而生產(chǎn)出成品或半成品。在這方面，本發(fā)明的泡沫材料擠壓組件10可以用于多種熱塑聚合物，這些熱塑聚合物包括但又不僅限于聚苯乙烯、聚乙烯(PE)、聚丙烯、PET或者其它類似的熱塑性塑料，以及還包括今后可以利用或開發(fā)的發(fā)泡或可膨脹的熱塑性塑料或其它材料。
如圖1所示，本發(fā)明的泡沫材料擠壓組件10的較佳實(shí)施例形成為一串聯(lián)式的組件，但是也可以采用一單個的、排成一直線的和/或相互嚙合的雙螺旋組件，并且這也將被包涵在本發(fā)明的范圍與精神之內(nèi)。而根據(jù)圖1中示出的串聯(lián)式的組件，該泡沫材料擠壓組件10包括通常如標(biāo)號20所示的第一“融化區(qū)域”，以及通常如標(biāo)號40所示的第二“熱量提取”區(qū)域。第一融化區(qū)域20構(gòu)造成可容納和融化眾多熱塑材料顆粒，這些顆粒成為所要生產(chǎn)的例如泡沫材料之類的產(chǎn)品的主要成分。如傳統(tǒng)的工業(yè)生產(chǎn)，較佳實(shí)施例包括一較大的漏斗形的固體顆粒入口24，大量的例如材料顆粒之類的原料通過該入口被注入融化區(qū)域20中。當(dāng)然需指出的是，材料顆粒可以包括小圓珠或圓柱形的顆粒、較大的立方體、塊狀物、碎塊、小片、形成微粒的粉末或者其它便于注入融化區(qū)域20的材料結(jié)構(gòu)，隨后使這些材料在融化區(qū)域中融化。另外在較佳實(shí)施例中，融化區(qū)域20可以包括一大桶或其它的加熱容器，以直接并立即使這些顆粒融化，但該區(qū)域20最好還包括一延長的擠壓桶50’，材料顆?？梢酝ㄟ^該擠壓桶50’被推動。明確地說，在融化區(qū)域20的桶內(nèi)包括一熱塑擠壓螺桿，諸如一內(nèi)部融化螺桿60’，該螺桿較佳地由一大型的齒輪組件22驅(qū)動，以使其在融化區(qū)域20內(nèi)轉(zhuǎn)動。當(dāng)材料顆粒被推過融化區(qū)域20時(shí)，顆粒較佳地是靠內(nèi)部融化螺桿60’推動的，從而實(shí)質(zhì)上起了“絞肉機(jī)”的作用，這樣就會產(chǎn)生熱能以融化置于桶50’內(nèi)的材料顆粒。在較佳實(shí)施例中，至少有一熱源對桶50’加熱，該熱源較佳地包圍著融化區(qū)域20的桶50’的外壁。另外較佳的是，當(dāng)包含在桶50’內(nèi)的內(nèi)部融化螺桿60’如不施加壓力，而是頂著材料顆粒抵靠著桶50’的內(nèi)表面以及顆粒相互之間抵靠著，由此產(chǎn)生一剪切效應(yīng)，實(shí)際上該效應(yīng)向材料顆粒增加的熱能量最大，并且促使其中的材料整體融化直到獲得一平滑而又有粘性的融化的材料。
如果材料不具有預(yù)先結(jié)合的或微型封裝的添加劑，當(dāng)材料變硬時(shí)，單純的材料顆粒通常不能提供必要的發(fā)泡反應(yīng)，從而不能變成所希望的最終的泡沫材料產(chǎn)品，因此泡沫材料擠壓組件10還包括一媒質(zhì)添加組件26。在較佳實(shí)施例中，媒質(zhì)添加組件26可向融化后的或正在融化的材料顆粒添加發(fā)泡劑，最好是在材料顆粒通過融化區(qū)域20時(shí)添加。另外，在較佳實(shí)施例中，發(fā)泡劑可以包括碳氟化合物、碳?xì)浠衔锖?或其它各種同等的發(fā)泡劑或它們的混合物，這些媒質(zhì)將增加成品的體積，以及當(dāng)被擠壓的融化材料從泡沫材料擠壓組件10中排出時(shí)可以促進(jìn)發(fā)泡反應(yīng)。顯然可以理解，將來根據(jù)所希望的成品還可以開發(fā)或提供其它的發(fā)泡劑，并且發(fā)泡劑可以在被注入融化區(qū)域20之前與熱塑材料相結(jié)合。另外，如果需要，也可向正在融化的材料顆粒添加染色劑和/或成核劑，而這最好是同媒質(zhì)添加組件26一起進(jìn)行。
另外，融化區(qū)域20處最好還包括一混合組件27。該混合組件27最好是由整個融化螺桿60’或至少其一部分形成，該融化螺桿推動融化的材料顆粒通過融化區(qū)域20，并且由于顆粒內(nèi)部以及顆粒與桶50’產(chǎn)生的剪切效應(yīng)，此混合組件27可提供更有效的融化作用。該混合組件37構(gòu)造成用于使融化的材料顆粒與發(fā)泡劑之間基本混合，從而提供了基本均質(zhì)的融化的材料顆粒與發(fā)泡劑的混合物。為此可以想到的是，為了使所需的產(chǎn)品更完美，使該產(chǎn)品不帶有任何的變形、瑕疵或諸如氣泡或蜂窩狀結(jié)構(gòu)之類的不規(guī)則的結(jié)構(gòu)，使融化的材料顆粒與發(fā)泡劑徹底均勻地混合成泡沫材料擠壓混合物是非常重要的。
當(dāng)擠壓混合物有效均勻地混合后，使混合物較佳地直接通過第二“熱量提取”區(qū)域40。如關(guān)于較佳的串聯(lián)式組件的圖1所示，該熱量提取區(qū)域40可以包括一獨(dú)立的結(jié)構(gòu)，但可替換的是，該熱量提取區(qū)域可以僅作為融化區(qū)域20的一連續(xù)的部分，這同非發(fā)泡材料熱塑擠壓是一樣的。更具體地說，在如圖1所示的較佳實(shí)施例中可以設(shè)置一連接器式的管道30，以將擠壓混合物從融化區(qū)域20傳送到熱量提取區(qū)域40中。該熱量提取區(qū)域40被構(gòu)造成可容納與處理通過其中的擠壓混合物，并且從該擠壓混合物中均勻地提取出熱量，從而，使得混合物達(dá)到適當(dāng)?shù)目蓴D壓的溫度，該溫度通常在華氏200度到300度之間，根據(jù)所使用的熱塑性塑料及其中存在氣體的量而定。具體地說，在泡沫材料擠壓過程中，使擠壓混合物具有適當(dāng)?shù)臄D壓粘度是必需的。如果擠壓材料的溫度過高，則材料的粘度會過低，這意味著材料將過于稀薄而難以形成最終完成的或可使用的產(chǎn)品。因此，為了使擠壓材料通過模子44可以模制與成形，又不會過于粘滯而過早的硬化，該擠壓材料必須被充分的冷卻或具有適當(dāng)?shù)恼扯龋簿褪钦f，擠壓材料必須變稠以及呈膠狀。為此，熱量提取區(qū)域40被構(gòu)造成能夠以一種受控的、均勻一致的分布的方式從擠壓混合物中提取過多的熱量，既可使得基本所有的擠壓混合物都將達(dá)到均勻有效的可擠壓的溫度，又可使擠壓混合物完全達(dá)到擠壓溫度的速度比傳統(tǒng)的可達(dá)到的速度更快。
現(xiàn)參照熱量提取區(qū)域40以及余下的圖，可以看到的是，較佳實(shí)施例中的熱量提取區(qū)域40包括一伸長的桶50。該伸長的桶50包括至少一個入口31以及至少一個形成在其中的出口，其中入口可為圖1中示出的連接器式的管道30，而其中出口可在模子44處。這樣，在如圖1所示的較佳的串聯(lián)式結(jié)構(gòu)中，該擠壓混合物較佳地是以完全或基本混合的形式從融化區(qū)域20通過入口31進(jìn)入桶50加以處理后經(jīng)模具44成形。在本較佳實(shí)施例中，在熱量提取區(qū)域40內(nèi)執(zhí)行的處理過程較佳地是使擠壓混合物冷卻，此外也可以增加其它的步驟，例如可在其中進(jìn)行進(jìn)一步的混合。
與熱量提取區(qū)域40的桶50共同設(shè)置的是一熱量提取結(jié)構(gòu)。明確地說，熱量提取結(jié)構(gòu)被構(gòu)造成可較佳地從桶50吸取熱量，并由此從包含在桶50內(nèi)并通過該桶的擠壓混合物中吸取熱量。在較佳實(shí)施例中，熱量提取結(jié)構(gòu)包括一冷卻結(jié)構(gòu)，該冷卻結(jié)構(gòu)較佳地為圍繞桶50的周邊設(shè)置的多個冷卻盤管或通道52。這樣，熱量提取結(jié)構(gòu)52可以從桶50的周邊吸取大量的熱量，而實(shí)際上該結(jié)構(gòu)較佳地將從置于桶50的周邊51的附近的大量擠壓混合物吸取相當(dāng)?shù)臒崃?，這將在下文中進(jìn)一步詳述。
桶50內(nèi)包含了一熱塑擠壓螺桿60，諸如一泡沫材料冷卻螺桿，而其尺寸較佳地被設(shè)定成可達(dá)到精確的轉(zhuǎn)動配合，具體地說，擠壓螺桿60最好用不銹鋼制成，并通常被制成伸長形，更具體地說，是沿著桶50的長度延伸的一整體成形的螺桿。該擠壓螺桿60較佳地還與在42處的一齒輪組件相連，如圖1所示，該齒輪組件驅(qū)動可在桶50內(nèi)旋轉(zhuǎn)的擠壓螺桿60，盡管擠壓螺桿也可以是靜止的，但要施加一輸入力以通過桶推進(jìn)擠壓混合物。無論如何，擠壓螺桿60較佳地包括至少一螺桿螺旋片64，在一更佳的實(shí)施例中，螺桿螺旋片被構(gòu)造成可完全包裹中心伸長的軸62，從而使得形成一連續(xù)伸長的螺桿螺旋片64，盡管一個或多個成一定角度的刮刀片也可以形成螺旋片。另外，較佳實(shí)施例包括了單一的螺桿螺旋片64，在如圖7所示的另一替換的實(shí)施例中，兩個或多個螺桿螺旋片64和64’可以相互排成一直線地設(shè)置，或者如替換例子中所示出的并排的設(shè)置，從而至少形成一條擠壓混合物的流通路徑。當(dāng)然需指出的是，根據(jù)特定的系統(tǒng)的混合、加熱和/或冷卻的需要以及被用作擠壓混合物的主要成分的聚合物或材料，螺桿螺旋片64可以不需要完全沿軸62或桶50延伸。另外，螺桿螺旋片64的特定的傾斜角度可以變化，從而可調(diào)節(jié)流過桶50的擠壓混合物的速度。
螺桿螺旋片64能夠以一件或多件連續(xù)或分段與軸62分開形成或整體形成，該螺桿螺旋片較佳地被構(gòu)造成可隨著整個擠壓螺桿60的旋轉(zhuǎn)而轉(zhuǎn)動。另外，螺桿螺旋片64構(gòu)造成從伸長的軸62向外延伸，與桶50的內(nèi)表面51形成相當(dāng)接近但又間隔開的關(guān)系。實(shí)際上，螺桿螺旋片64與桶50的內(nèi)表面51之間接近的間隔的關(guān)系通常達(dá)到非常精確的公差(通常在桶的內(nèi)徑的約0.001倍之內(nèi)，而桶的內(nèi)徑通常約為6英寸)，這樣使得擠壓混合物只有極小的滲漏量隨著桶50內(nèi)的擠壓螺桿60的旋轉(zhuǎn)而在它們之間經(jīng)過。另外，雖然螺桿螺旋片64的表面較佳地是光滑的，并且通常它的摩擦系數(shù)比桶50的內(nèi)表面51的更低，而桶50的內(nèi)表面51的性質(zhì)是可以實(shí)現(xiàn)擠壓混合物通過桶內(nèi)移動。因此，當(dāng)擠壓螺桿60轉(zhuǎn)動時(shí)，在螺桿螺旋片64與桶內(nèi)表面51之間的相對移動趨向于向前推動擠壓混合物，如圖1和圖2中的箭頭B所示，這與如箭頭A所示的擠壓螺桿60的轉(zhuǎn)動是一致的。因此，這種擠壓混合物朝著包括出口44的端部的移動起到了拖動或推動擠壓混合物向前的作用，使得融化的材料通過模子44，從而形成泡沫材料的產(chǎn)品45，而該產(chǎn)品最終將被用于成品的成形。
如上所述，熱量提取結(jié)構(gòu)52較佳地如圖2所示是圍繞桶50的周邊設(shè)置的。在此實(shí)施例中，更多的熱量是從最接近桶50的內(nèi)周邊表面51的大量擠壓混合物中提取出的。然而，如已解釋的，為了達(dá)到一適當(dāng)?shù)臄D壓溫度，需著重考慮的因素與擠壓混合物可以通過熱量提取區(qū)域40的速率相關(guān)。例如，當(dāng)僅增加傳統(tǒng)系統(tǒng)中的熱量提取率將使產(chǎn)出率增加，如果為了加快生產(chǎn)過程而試圖過快提取多余的熱量，最接近桶51的周邊的擠壓混合物的量相對于最接近于擠壓螺桿的軸62的混合物的量而言，會過度冷卻。因此，為了確保所有的擠壓混合物能均勻地達(dá)到擠壓溫度，就必須大大放慢傳統(tǒng)系統(tǒng)的熱量提取過程。
相反，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)是通過由熱量提取結(jié)構(gòu)52提取出的熱量的程度更大，而使擠壓混合物通過熱量擠壓區(qū)域40的通過速率更快。明確地說，如圖2到圖7所示，熱塑擠壓螺桿的螺紋64，特別是本發(fā)明的冷卻螺桿的螺紋包括至少一個、較佳地為多個形成在其中的循環(huán)通道90。循環(huán)通道90較佳地沿螺桿螺旋片64相互隔開一定距離而設(shè)置，如果需要也可以沿整個螺桿螺旋片64延伸。較佳地，循環(huán)通道90是沿較佳的連續(xù)螺桿螺旋片64相互間以基本的偏移量排列設(shè)置的，從擠壓螺桿60的俯視圖與仰視圖均可以看出這種排列，這樣阻斷了橫向的流動與速率以及提供了一種擾動與混合程度更高的流動。循環(huán)通道較佳地設(shè)置在螺桿螺旋片64的下部區(qū)域中，使得通道離螺桿軸62比離桶50的內(nèi)表面51更近，而更佳的是，基本直接相鄰于擠壓螺桿60的根部設(shè)置。另外，循環(huán)通道90的周邊表面較佳地完全由螺桿螺旋片64形成與包圍。
最佳地如圖2所示，各螺桿螺旋片64較佳地包括一前導(dǎo)表面70、一后表面72以及一周圍邊緣80。因此，當(dāng)螺桿螺旋片64旋轉(zhuǎn)時(shí)，前導(dǎo)表面70主要鏟起擠壓混合物，并向著壓力較低的后表面72推動混合物，使接近螺桿軸62的擠壓混合物向上朝著桶50的內(nèi)表面51轉(zhuǎn)移，并阻斷了正常的薄片狀的熔體流動，而同時(shí)又朝著模子44向前拖動混合物。在較佳實(shí)施例中，循環(huán)通道90從前導(dǎo)表面70向后表面72延伸，使得包含在桶50內(nèi)的擠壓混合物隨著螺桿螺旋片64的轉(zhuǎn)動沿圖4中箭頭C所示的方向通過循環(huán)通道90。另外，當(dāng)一定的擠壓混合物的量從螺桿螺旋片64的前導(dǎo)表面一側(cè)向螺桿螺旋片的后表面一側(cè)移動時(shí)，通常位于螺桿螺旋片64的后表面72處的擠壓混合物的量被移動并向上朝著桶50的內(nèi)表面51推動。這樣的擠壓混合物通過循環(huán)通道90的循環(huán)基本確保了擠壓混合物的總量可以達(dá)到均勻一致的冷卻分布，并且因此，可以均勻地提取出更多的熱量，以使流通速率更快。明確地說，由于更多的熱量提取遍布于所有擠壓混合物，而且嘗試從被忽視的區(qū)域中提取熱量從而使混合物的任何部分都不比其它部分溫度低，因此利用本發(fā)明，可以提取出更多的熱量并增加移動速度。實(shí)際上需指出的是，實(shí)驗(yàn)表明，根據(jù)本發(fā)明在某些系統(tǒng)中的泡沫材料的生產(chǎn)量每小時(shí)增加了400磅，產(chǎn)量比先前的每小時(shí)約950磅的最大值有顯著的增加，其生產(chǎn)率增加了40％。
轉(zhuǎn)向圖3、圖5與圖6，為了更加有效地使混合物通過循環(huán)通道90循環(huán)，在圖5的較佳實(shí)施例中，循環(huán)通道90從螺桿螺旋片64的前導(dǎo)表面70向后表面72向內(nèi)成一錐形。這種結(jié)構(gòu)實(shí)質(zhì)上挖起的用于通過通道循環(huán)的擠壓混合物的量最大，并且趨向于產(chǎn)生一種“射流”效應(yīng)，該效應(yīng)可使通過循環(huán)通道90的流速最大化，并且可以增進(jìn)在后表面72后的混合物的分布情況。另外，循環(huán)通道90較佳地被構(gòu)造成長度相當(dāng)較短，而入口面積比出口面積大。由此，當(dāng)混合物流匯集到循環(huán)通道90內(nèi)并快速通過通道，一旦離開循環(huán)通道90該擠壓混合物趨向于表現(xiàn)出一種最大化的膨脹，以及還表現(xiàn)出趨向于擾亂流動模式以及增進(jìn)擠壓混合物的混合與循環(huán)的特性。同樣也是在較佳實(shí)施例中，最佳的如圖3所示，循環(huán)通道90的兩邊緣，例如左右邊緣101與103，它們向內(nèi)成錐形以達(dá)到上述的射流效應(yīng)與匯流，而在頂部與底部的兩邊緣100與102通常是平坦的。這種平坦的邊緣的效果通常是會導(dǎo)致通過循環(huán)通道90的一種滑動的、不穩(wěn)定的射出，在螺桿螺旋片的后表面?zhèn)壬弦鹆鲃有郎u而擾亂了流動。實(shí)際上，如上所述的較佳的循環(huán)通道的不對稱的入口區(qū)域結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生結(jié)果是，可以獲得更加均質(zhì)的擠壓混合物，而在泡沫材料冷卻螺桿的情況中，可以獲得更大的循環(huán)以進(jìn)一步均勻的冷卻擠壓混合物。在如圖6所示的可替換的較差的循環(huán)通道90的實(shí)施例中，同時(shí)在前導(dǎo)表面70與后表面72上設(shè)置向內(nèi)的錐形，以將擠壓混合物匯集通過循環(huán)通道90。
最后，如上所述的，螺桿螺旋片64的周圍邊緣80與泡沫材料擠壓桶50的內(nèi)表面51以相當(dāng)接近但又有間隔的關(guān)系設(shè)置，這是為了當(dāng)螺桿螺旋片64轉(zhuǎn)動而泡沫材料擠壓混合物被向前推動時(shí)，使從內(nèi)表面51與螺桿螺旋片之間的滲漏量最小化。在示出的較佳實(shí)施例中，為了獲得改進(jìn)且更加有效的轉(zhuǎn)動，螺桿螺旋片64的外周邊80較佳地在后表面部分84處倒角，以一定角度離開桶50的內(nèi)表面51，而其前導(dǎo)面部分82通常和桶50的內(nèi)表面51的輪廓相面對并相一致。這種結(jié)構(gòu)可以獲得必要的刮擦的效果，同時(shí)也使與桶50的內(nèi)表面51非常接近的接觸表面區(qū)域最小化，以減少潛在的熱剪切。
由于對所描述的本發(fā)明的較佳實(shí)施例可以作出種種更詳細(xì)的更改、變型及變化，前述的描述與附圖中所示出所有內(nèi)容僅起一個說明作用，而不起限制作用。因此，本發(fā)明的范圍將由所附的權(quán)利要求書以及它們的合法相當(dāng)?shù)膬?nèi)容決定。
以上便是對本發(fā)明的描述。
權(quán)利要求
1.一種設(shè)置在熱塑擠壓組件的擠壓桶內(nèi)的增強(qiáng)均質(zhì)化的擠壓螺桿，該螺桿包括一伸長的軸，所述伸長的軸置于擠壓桶內(nèi)；至少一個螺桿螺旋片，該螺桿螺旋片從所述伸長的軸延伸出；所述螺桿螺旋片包括一前導(dǎo)表面、一后表面以及一周邊；所述螺桿螺旋片被構(gòu)造并設(shè)置成所述螺桿螺旋片的周邊與擠壓桶的內(nèi)表面以非常接近但又有間隔的關(guān)系設(shè)置，并且包含在擠壓桶內(nèi)的擠壓混合物至少部分地是由于所述螺桿螺旋片的原因而被移向擠壓桶的端部的；以及所述螺桿螺旋片包括至少一循環(huán)通道，該循環(huán)通道從其中的所述前導(dǎo)表面向所述后表面延伸，所述循環(huán)通道被構(gòu)造成可允許置于所述螺桿螺旋片的所述前導(dǎo)表面處并且與擠壓桶的內(nèi)表面有間隔關(guān)系的一定量的擠壓混合物移向所述螺桿螺旋片的所述后表面并通過其中，而由此推動置于所述螺桿螺旋片的所述后表面上的并且與擠壓桶的內(nèi)表面有間隔關(guān)系的一定量的擠壓混合物向上朝著擠壓桶的內(nèi)表面移動；以及所述循環(huán)通道的入口面積比所述循環(huán)通道的出口面積大，從而使得從所述循環(huán)通道的所述擠壓混合物的流速與膨脹最大化。
2.如權(quán)利要求1所述的增強(qiáng)均質(zhì)化的擠壓螺桿，其特征在于，所述循環(huán)通道形成在與所述螺桿螺旋片的所述周邊基本離開一定距離。
3.如權(quán)利要求1所述的增強(qiáng)均質(zhì)化的擠壓螺桿，其特征在于，所述循環(huán)通道包括至少一個向內(nèi)錐形的邊緣，該邊緣從所述螺桿螺旋片的前導(dǎo)表面向所述螺桿螺旋片的后表面延伸，并且所述循環(huán)通道被構(gòu)造成可使進(jìn)入所述循環(huán)通道的所述擠壓混合物的量最大化，以及可使從所述循環(huán)通道中的所述擠壓混合物的流速與膨脹最大化。
4.如權(quán)利要求1所述的增強(qiáng)均質(zhì)化的擠壓螺桿，其特征在于，所述循環(huán)通道包括至少一個基本平坦的邊緣，該邊緣被構(gòu)造成可使通過所述循環(huán)通道的所述擠壓混合物的滑動量最大化，并且在所述螺桿螺旋片的所述后表面產(chǎn)生一渦流，因此使得所述擠壓混合物的均質(zhì)化最大化。
5.如權(quán)利要求1所述的增強(qiáng)均質(zhì)化的擠壓螺桿，其特征在于，所述循環(huán)通道包括一不對稱的入口區(qū)域，以擾亂通過所述循環(huán)通道的所述擠壓混合物的流動模式，并由此使擠壓混合物的均質(zhì)化程度達(dá)到最大化。
6.如權(quán)利要求1所述的增強(qiáng)均質(zhì)化的擠壓螺桿，其特征在于，它包括多個所述循環(huán)通道，這些循環(huán)通道沿所述伸長的軸的長度延伸，并且相互間成基本偏移的關(guān)系。
7.如權(quán)利要求1所述的增強(qiáng)均質(zhì)化的擠壓螺桿，其特征在于，所述螺桿螺旋片的周邊與其后部形成倒角，以一斜角離開擠壓桶的內(nèi)表面，從而有利于所述螺桿螺旋片相對于擠壓桶的轉(zhuǎn)動，使得在所述螺桿螺旋片的周邊與擠壓桶之間基本不會有顯著的剪切熱量與滲漏產(chǎn)生。
8.一種設(shè)置在熱塑擠壓組件的擠壓桶內(nèi)的增強(qiáng)均質(zhì)化的擠壓螺桿，該螺桿包括一伸長的軸，所述伸長的軸置于擠壓桶內(nèi)；至少一螺桿螺旋片，該螺桿螺旋片從所述伸長的軸延伸出；所述螺桿螺旋片包括一前導(dǎo)表面、一后表面以及一周邊；所述螺桿螺旋片被構(gòu)造并設(shè)置成所述螺桿螺旋片的周邊與擠壓桶的內(nèi)表面以非常接近但又有間隔的關(guān)系設(shè)置，并且包含在擠壓桶內(nèi)的擠壓混合物至少部分地是由于所述螺桿螺旋片的原因而被移向擠壓桶的端部的；以及所述螺桿螺旋片包括至少一循環(huán)通道，該循環(huán)通道從其中的所述前導(dǎo)表面向所述后表面延伸，所述循環(huán)通道被構(gòu)造成可允許置于所述螺桿螺旋片的所述前導(dǎo)表面處并且與擠壓桶的內(nèi)表面有間隔關(guān)系的一定量的擠壓混合物移向所述螺桿螺旋片的所述后表面并通過其中，而由此推動置于所述螺桿螺旋片的所述后表面上的并且與擠壓桶的內(nèi)表面有間隔關(guān)系的一定量的擠壓混合物向上朝著擠壓桶的內(nèi)表面移動；以及所述循環(huán)通道包括至少一向內(nèi)成錐形的邊緣，該邊緣從所述螺桿螺旋片的前導(dǎo)表面向所述螺桿螺旋片的后表面延伸，并且所述循環(huán)通道被構(gòu)造成可使進(jìn)入所述循環(huán)通道的所述擠壓混合物的量最大化，以及可使從所述循環(huán)通道中的所述擠壓混合物的流速與膨脹最大化。
9.一種設(shè)置在熱塑擠壓組件的擠壓桶內(nèi)的增強(qiáng)均質(zhì)化的擠壓螺桿，該螺桿包括一伸長的軸，所述伸長的軸置于擠壓桶內(nèi)；至少一螺桿螺旋片，該螺桿螺旋片從所述伸長的軸延伸出；所述螺桿螺旋片包括一前導(dǎo)表面、一后表面以及一周邊；所述螺桿螺旋片被構(gòu)造并設(shè)置成所述螺桿螺旋片的周邊與擠壓桶的內(nèi)表面以非常接近但又有間隔的關(guān)系設(shè)置，并且包含在擠壓桶內(nèi)的擠壓混合物至少部分地是由于所述螺桿螺旋片的原因而被移向擠壓桶的端部的；以及所述螺桿螺旋片包括至少一循環(huán)通道，該循環(huán)通道從其中的所述前導(dǎo)表面向所述后表面延伸，所述循環(huán)通道被構(gòu)造成可允許置于所述螺桿螺旋片的所述前導(dǎo)表面處并且與擠壓桶的內(nèi)表面有間隔關(guān)系的一定量的擠壓混合物移向所述螺桿螺旋片的所述后表面并通過其中，而由此推動置于所述螺桿螺旋片的所述后表面上的并且與擠壓桶的內(nèi)表面有間隔關(guān)系的一定量的擠壓混合物向上朝著擠壓桶的內(nèi)表面移動；以及所述循環(huán)通道包括一不對稱的入口區(qū)域，從而擾亂通過所述循環(huán)通道的所述擠壓混合物的流動模式，并由此使擠壓混合物的均質(zhì)化程度最大化。
10.一種設(shè)置在熱塑擠壓組件的擠壓桶內(nèi)的增強(qiáng)均質(zhì)化的擠壓螺桿，該螺桿包括一伸長的軸，所述伸長的軸置于擠壓桶內(nèi)；至少一螺桿螺旋片，該螺桿螺旋片從所述伸長的軸延伸出；所述螺桿螺旋片包括一前導(dǎo)表面、一后表面以及一周邊；所述螺桿螺旋片被構(gòu)造并設(shè)置成所述螺桿螺旋片的周邊與擠壓桶的內(nèi)表面以非常接近但又有間隔的關(guān)系設(shè)置，并且包含在擠壓桶內(nèi)的擠壓混合物至少部分地是由于所述螺桿螺旋片的原因而被移向擠壓桶的端部的；以及所述螺桿螺旋片包括至少一循環(huán)通道，該循環(huán)通道從其中的所述前導(dǎo)表面向所述后表面延伸，所述循環(huán)通道被構(gòu)造成可允許置于所述螺桿螺旋片的所述前導(dǎo)表面處并且與擠壓桶的內(nèi)表面有間隔關(guān)系的一定量的擠壓混合物移向所述螺桿螺旋片的所述后表面并通過其中，而由此推動置于所述螺桿螺旋片的所述后表面上的并且與擠壓桶的內(nèi)表面有間隔關(guān)系的一定量的擠壓混合物向上朝著擠壓桶的內(nèi)表面移動；以及所述周邊與其后部形成倒角，以一斜角離開擠壓桶的內(nèi)表面，從而有利于所述螺桿螺旋片相對于擠壓桶的轉(zhuǎn)動，并且在所述螺桿螺旋片的周邊與擠壓桶之間基本不會有顯著的剪切熱量與滲漏產(chǎn)生。
11.一種當(dāng)泡沫材料擠壓混合物通過伸長的桶時(shí)將該泡沫材料擠壓混合物冷卻到擠壓溫度的方法，該方法包括的步驟為從桶的周圍表面吸取熱量；通過桶朝著該桶的出口推動擠壓混合物；使至少一定數(shù)量的擠壓混合物朝著桶的周圍表面循環(huán)，這些混合物與桶的周圍表面離開一定距離，使得擠壓混合物達(dá)到相當(dāng)均勻的冷卻。
12.如權(quán)利要求11所述的使泡沫材料擠壓混合物冷卻到擠壓溫度的方法，其特征在于，使所述至少少量的擠壓混合物朝著桶的周圍表面循環(huán)的所述步驟，其中的這些擠壓混合物是置于離桶的周圍表面有所述一定距離處的，該步驟包括使至少一定量的擠壓混合物離開桶的出口而循環(huán)，其中的這些量的擠壓混合物是置于離桶的周圍表面一定距離的，從而推動置于離桶周圍表面一定距離的隨后量的擠壓混合物向桶的周圍表面移動。
13.如權(quán)利要求11所述的使泡沫材料擠壓混合物冷卻到擠壓溫度的方法，其特征在于，所述通過桶朝該桶的出口推動擠壓混合物的步驟包括這樣一個步驟使伸長的擠壓螺桿在桶內(nèi)轉(zhuǎn)動，螺桿螺紋的前導(dǎo)表面至少部分地使擠壓混合物與桶的周圍表面發(fā)生摩擦接觸，從而推動擠壓混合物移向出口。
14.如權(quán)利要求13所述的使泡沫材料擠壓混合物冷卻到擠壓溫度的方法，其特征在于，使置于桶的周圍表面并離開一定距離的至少少量擠壓混合物朝著桶的周圍表面循環(huán)，該步驟還包括以下步驟使得置于離開桶的周圍表面所述一定距離處的至少少量的擠壓混合物通過形成在與桶的周圍表面離開一定距離的螺桿螺旋片中的至少一個循環(huán)通道朝著螺桿螺旋片的后表面循環(huán)，從而推動置于離桶的周圍表面一定距離的以及處在螺桿螺旋片的后表面處的這些量的擠壓混合物向桶的周圍表面移動。
15.一種當(dāng)泡沫材料擠壓混合物通過伸長的桶時(shí)將該泡沫材料擠壓混合物冷卻到擠壓溫度的方法，該方法包括的步驟為從桶的周圍表面吸取熱量；使伸長的擠壓螺桿在桶內(nèi)旋轉(zhuǎn)，推動擠壓混合物向桶的出口移動；以及使至少一部分?jǐn)D壓混合物通過一循環(huán)通道，該循環(huán)通道形成在擠壓螺桿的至少一螺桿螺旋片內(nèi)并具有一入口區(qū)域，該入口區(qū)域比出口區(qū)域大，使得置于離桶的周圍表面一定距離的至少一些量的擠壓混合物朝著桶的周圍表面循環(huán)，由此獲得基本均勻的擠壓混合物的冷卻。
16.一種當(dāng)泡沫材料擠壓混合物通過伸長的桶時(shí)將該泡沫材料擠壓混合物冷卻到擠壓溫度的方法，該方法包括的步驟為從桶的周圍表面吸取熱量；使伸長的擠壓螺桿在桶內(nèi)旋轉(zhuǎn)，推動擠壓混合物向桶的出口移動；以及使至少一部分?jǐn)D壓混合物通過一循環(huán)通道，該循環(huán)通道形成在擠壓螺桿的至少一螺桿螺旋片內(nèi)并具有至少一向內(nèi)錐形的邊緣，該邊緣從所述螺桿螺旋片的前導(dǎo)表面向所述螺桿螺旋片的后表面延伸，使得置于離桶的周圍表面一定距離的至少一些量的擠壓混合物朝著桶的周圍表面循環(huán)，以及使進(jìn)入所述循環(huán)通道的所述擠壓混合物的量與流速最大化，由此獲得基本均勻的擠壓混合物的冷卻。
17.一種當(dāng)泡沫材料擠壓混合物通過伸長的桶時(shí)將該泡沫材料擠壓混合物冷卻到擠壓溫度的方法，該方法包括的步驟為從桶的周圍表面吸取熱量；使伸長的擠壓螺桿在桶內(nèi)旋轉(zhuǎn)，推動擠壓混合物向桶的出口移動；以及使至少一部分?jǐn)D壓混合物通過一循環(huán)通道，該循環(huán)通道形成在擠壓螺桿的至少一螺桿螺旋片內(nèi)并具有一不對稱的出口區(qū)域，從而使得置于離桶的周圍表面一定距離的至少一些量的擠壓混合物朝著桶的周圍表面循環(huán)，從而擾亂通過循環(huán)通道的所述擠壓混合物的流動模式，由此獲得基本均勻的擠壓混合物的冷卻。
18.一種當(dāng)泡沫材料擠壓混合物通過伸長的桶時(shí)將該泡沫材料擠壓混合物冷卻到擠壓溫度的方法，該方法包括的步驟為從桶的周圍表面吸取熱量；使具有圓周邊的伸長的擠壓螺桿在桶內(nèi)轉(zhuǎn)動，該周邊與其后表面部分形成倒角，以一斜角離開擠壓桶的內(nèi)表面，從而使得在基本不產(chǎn)生剪切熱量的情況下推動擠壓混合物移向桶的出口；以及使得置于離桶的周圍表面一定距離的至少一些量的擠壓混合物朝著桶的周圍表面循環(huán)，從而獲得基本均勻的擠壓混合物的冷卻。
19.一種熱塑泡沫材料擠壓組件，它包括a)一融化區(qū)域，該融化區(qū)域被構(gòu)造成可容納與融化眾多的材料顆粒；b)一媒質(zhì)添加組件，該媒質(zhì)添加組件被構(gòu)造成可向所述材料顆粒添加一發(fā)泡劑；c)一混合組件，該混合組件被構(gòu)造成可將所述融化的材料顆粒與所述發(fā)泡劑基本混合；d)一熱量提取區(qū)域，該區(qū)域被構(gòu)造成可從融化的材料顆粒與發(fā)泡劑的所述混合物中提取多余的熱量，從而使融化的材料顆粒與發(fā)泡劑的所述混合物達(dá)到一擠壓溫度，所述熱量提取區(qū)域包括一伸長的桶，所述桶包括形成在其中的至少一入口與至少一出口，所述入口被構(gòu)造成可容納通過其中而進(jìn)入到所述桶內(nèi)的的融化的顆粒與發(fā)泡劑的混合物；一熱量提取結(jié)構(gòu)，該熱量提取結(jié)構(gòu)與所述桶合作設(shè)置，并被構(gòu)造成用于從所述桶中提取熱量；一擠壓螺桿，該擠壓螺桿置于所述桶內(nèi)，所述擠壓螺桿包括至少一螺桿螺旋片，并且在所述桶內(nèi)被構(gòu)造成可使得融化的顆粒與發(fā)泡劑的所述混合物推向所述桶的所述出口，以及所述螺桿螺旋片包括至少一循環(huán)通道，該通道形成在螺桿螺旋片內(nèi)并被構(gòu)造成可容納一定量的通過該通道的融化的顆粒與發(fā)泡劑的所述混合物，使得融化顆粒與發(fā)泡劑的所述混合物朝著所述桶循環(huán)，以使混合物更有效更完全的冷卻；以及e)一模子，該模子被構(gòu)造成可容納通過其中的處在所述擠壓溫度的融化的顆粒與發(fā)泡劑的所述混合物。
20.如權(quán)利要求19所述的泡沫材料擠壓組件，其特征在于，所述循環(huán)通道形成在所述螺桿螺旋片內(nèi)與所述桶內(nèi)表面基本離開一定的距離處。
21.如權(quán)利要求19所述的泡沫材料擠壓組件，其特征在于，所述循環(huán)通道包括至少一向內(nèi)成錐形的邊緣，該邊緣從所述螺桿螺旋片的一前導(dǎo)表面向所述螺桿螺旋片的后表面延伸，并且被構(gòu)造成可使進(jìn)入所述循環(huán)通道的融化的顆粒與發(fā)泡劑的所述混合物的所述量最大化，以及可使從所述循環(huán)通道中的融化的顆粒與發(fā)泡劑的所述混合物的流速與膨脹最大化。
22.如權(quán)利要求19所述的泡沫材料擠壓組件，其特征在于，所述循環(huán)通道的入口區(qū)域比所述循環(huán)通道的出口區(qū)域大，并且入口區(qū)域被構(gòu)造成可使從所述循環(huán)通道中的融化的顆粒與發(fā)泡劑的所述混合物的流速與膨脹最大化。
23.如權(quán)利要求19所述的泡沫材料擠壓組件，其特征在于，所述循環(huán)通道包括至少一個基本平坦的邊緣，該邊緣被構(gòu)造成可使通過所述循環(huán)通道的融化的顆粒與發(fā)泡劑的所述混合物的滑動量最大化，并且在所述螺桿螺旋片的所述后表面產(chǎn)生一渦流，由此使得所述擠壓混合物的均質(zhì)化最大化。
24.如權(quán)利要求19所述的泡沫材料擠壓組件，其特征在于，所述循環(huán)通道包括一不對稱的入口區(qū)域，以擾亂通過所述循環(huán)通道的融化的顆粒與發(fā)泡劑的所述混合物的流動模式，并由此使擠壓混合物的均質(zhì)化程度最大化。
25.如權(quán)利要求24的泡沫材料擠壓組件，其特征在于，所述循環(huán)通道包括一對向內(nèi)錐形的邊緣以及一對基本平坦的邊緣，其中錐形的邊緣被構(gòu)造成可使融化的顆粒與發(fā)泡劑的所述混合物的流速與膨脹最大化，而基本平坦的邊緣被構(gòu)造成可使融化顆粒與發(fā)泡劑的所述混合物通過所述循環(huán)通道的滑動最大化，并且在所述螺桿螺旋片的所述后表面處產(chǎn)生一渦流。
26.如權(quán)利要求19的泡沫材料擠壓組件，其特征在于，多個所述循環(huán)通道以相互間基本偏移的關(guān)系沿所述伸長的軸的長度設(shè)置。
27.如權(quán)利要求19的泡沫材料擠壓組件，其特征在于，所述循環(huán)通道長度相當(dāng)短，并且該循環(huán)通道被構(gòu)造成可使融化的顆粒與發(fā)泡劑的所述混合物的壓縮時(shí)間最小化，以及當(dāng)所述混合物從所述循環(huán)通道離開后膨脹達(dá)到最大化。
28.如權(quán)利要求19的泡沫材料擠壓組件，其特征在于，所述熱量提取結(jié)構(gòu)基本圍繞所述桶的周圍設(shè)置，以從置于所述桶的所述周圍附近的融化顆粒與發(fā)泡劑的所述混合物中提取相當(dāng)量的熱能。
29.如權(quán)利要求28的泡沫材料擠壓組件，其特征在于，所述循環(huán)通道被構(gòu)造成可向所述桶的周圍移動置于所述螺桿螺旋片的基部周圍的所述量的融化顆粒與發(fā)泡劑的所述混合物，以通過所述熱量提取結(jié)構(gòu)有效地冷卻其中的混合物。
30.如權(quán)利要求29的泡沫材料擠壓組件，其特征在于，所述熱量提取結(jié)構(gòu)包括一圍繞所述桶的周圍設(shè)置的冷卻結(jié)構(gòu)。
31.如權(quán)利要求19的泡沫材料擠壓組件，其特征在于，多個所述螺桿螺旋片相互隔開一距離設(shè)置。
32.如權(quán)利要求19的泡沫材料擠壓組件，其特征在于，所述螺桿螺旋片被構(gòu)造并設(shè)置成沿所述伸長的軸的長度延伸。
33.如權(quán)利要求19的泡沫材料擠壓組件，其特征在于，所述螺桿螺旋片被設(shè)置成可沿所述伸長的軸形成至少一個流動路徑。
34.如權(quán)利要求19的泡沫材料擠壓組件，其特征在于，所述螺桿螺旋片被構(gòu)造成可相對所述桶轉(zhuǎn)動，而所述螺紋與所述桶之間不會有融化顆粒與發(fā)泡劑的所述混合物的滲出。
35.一種熱塑泡沫材料擠壓組件，它包括a)一融化區(qū)域，該融化區(qū)域被構(gòu)造成可容納與融化眾多的材料顆粒；b)一混合組件，該混合組件被構(gòu)造成可將所述融化的材料顆粒與所述發(fā)泡劑基本混合；c)一熱量提取區(qū)域，該區(qū)域被構(gòu)造成可從融化的材料顆粒與發(fā)泡劑的所述混合物中提取多余的熱量，從而使融化的材料顆粒與發(fā)泡劑的所述混合物達(dá)到一擠壓溫度，所述熱量提取區(qū)域包括一伸長的桶，所述桶包括形成在其中的至少一入口與至少一出口；一熱量提取結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)與所述桶合作設(shè)置，并被構(gòu)造成可從所述桶中提取熱量；一擠壓螺桿，該擠壓螺桿置于所述桶內(nèi)，所述擠壓螺桿包括至少一螺桿螺旋片，并在所述桶內(nèi)被構(gòu)造成使得融化的顆粒與發(fā)泡劑的所述混合物推向所述桶的所述出口；所述螺桿螺旋片包括至少一循環(huán)通道，該通道形成在螺桿螺旋片內(nèi)并被構(gòu)造成可容納一定量的通過該通道的融化的顆粒與發(fā)泡劑的所述混合物，使得融化顆粒與發(fā)泡劑的所述混合物朝著所述桶循環(huán)，以使混合物更有效更完全的冷卻；以及所述循環(huán)通道包括至少一向內(nèi)成錐形的邊緣，該邊緣從所述螺桿螺旋片的前導(dǎo)表面向所述螺桿螺旋片的后表面延伸；以及e)一模子，該模子被構(gòu)造成可容納通過其中的處在所述擠壓溫度的融化的顆粒與發(fā)泡劑的所述混合物。
36.一種熱塑泡沫材料擠壓組件，它包括a)一融化區(qū)域，該融化區(qū)域被構(gòu)造成可容納與融化眾多的材料顆粒；b)一混合組件，該混合組件被構(gòu)造成可將所述融化的材料顆粒與所述發(fā)泡劑基本混合；c)一熱量提取區(qū)域，該區(qū)域被構(gòu)造成可從融化的材料顆粒與發(fā)泡劑的所述混合物中提取多余的熱量，從而使融化的材料顆粒與發(fā)泡劑的所述混合物達(dá)到一擠壓溫度，所述熱量提取區(qū)域包括一伸長的桶，所述桶包括形成在其中的至少一入口與至少一出口；一熱量提取結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)與所述桶合作設(shè)置，并被構(gòu)造成可從所述桶中提取熱量；一擠壓螺桿，該擠壓螺桿置于所述桶內(nèi)，所述擠壓螺桿包括至少一螺桿螺旋片，并在所述桶內(nèi)被構(gòu)造成使得融化的顆粒與發(fā)泡劑的所述混合物推向所述桶的所述出口；所述螺桿螺旋片包括至少一循環(huán)通道，該通道形成在螺桿螺旋片內(nèi)并被構(gòu)造成可容納一定量的通過該通道的融化的顆粒與發(fā)泡劑的所述混合物，使得融化顆粒與發(fā)泡劑的所述混合物朝著所述桶循環(huán)，以使混合物更有效更完全的冷卻；以及所述循環(huán)通道的入口區(qū)域比所述循環(huán)通道的出口區(qū)域大，從而使離開所述循環(huán)通道的融化顆粒與發(fā)泡劑的所述混合物的流速與膨脹最大化；以及e)一模子，該模子被構(gòu)造成可容納通過其中的處在所述擠壓溫度的融化的顆粒與發(fā)泡劑的所述混合物。
37.一種熱塑泡沫材料擠壓組件，它包括a)一融化區(qū)域，該融化區(qū)域被構(gòu)造成可容納與融化眾多的材料顆粒；b)一混合組件，該混合組件被構(gòu)造成可將所述融化的材料顆粒與所述發(fā)泡劑基本混合；c)一熱量提取區(qū)域，該區(qū)域被構(gòu)造成可從融化的材料顆粒與發(fā)泡劑的所述混合物中提取多余的熱量，從而使融化的材料顆粒與發(fā)泡劑的所述混合物達(dá)到一擠壓溫度，所述熱量提取區(qū)域包括一伸長的桶，所述桶包括形成在其中的至少一入口與至少一出口；一熱量提取結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)與所述桶合作設(shè)置，并被構(gòu)造成可從所述桶中提取熱量；一擠壓螺桿，該擠壓螺桿置于所述桶內(nèi)，所述擠壓螺桿包括至少一螺桿螺旋片，并在所述桶內(nèi)被構(gòu)成成使得融化的顆粒與發(fā)泡劑的所述混合物推向所述桶的所述出口；所述螺桿螺旋片包括至少一循環(huán)通道，該通道形成在螺桿螺旋片內(nèi)并被構(gòu)造成可容納一定量的通過該通道的融化的顆粒與發(fā)泡劑的所述混合物，使得融化顆粒與發(fā)泡劑的所述混合物朝著所述桶循環(huán)，以使混合物更有效更完全的冷卻；以及所述循環(huán)通道包括一不對稱的入口區(qū)域，從而擾亂通過所述循環(huán)通道的融化顆粒與發(fā)泡劑的所述混合物的流動模式；以及e)一模子，該模子被構(gòu)造成可容納通過其中的處在所述擠壓溫度的融化的顆粒與發(fā)泡劑的所述混合物。
38.一種熱塑泡沫材料擠壓組件，它包括a)一融化區(qū)域，該融化區(qū)域被構(gòu)造成可容納與融化眾多的材料顆粒；b)一混合組件，該混合組件被構(gòu)造成用于將所述融化的材料顆粒與所述發(fā)泡劑基本混合；c)一熱量提取區(qū)域，該區(qū)域被構(gòu)造成可從融化的材料顆粒與發(fā)泡劑的所述混合物中提取多余的熱量，從而使融化的材料顆粒與發(fā)泡劑的所述混合物達(dá)到一擠壓溫度，所述熱量提取區(qū)域包括一伸長的桶，所述桶包括形成在其中的至少一入口與至少一出口；一熱量提取結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)與所述桶合作設(shè)置，并被構(gòu)造成用于從所述桶中提取熱量；一擠壓螺桿，該擠壓螺桿置于所述桶內(nèi)，所述擠壓螺桿包括至少一螺桿螺旋片，并在所述桶內(nèi)被構(gòu)造成使得融化的顆粒與發(fā)泡劑的所述混合物推向所述桶的所述出口；所述螺桿螺旋片包括至少一循環(huán)通道，該通道形成在螺桿螺旋片內(nèi)并被構(gòu)造成可容納一定量的通過該通道的融化的顆粒與發(fā)泡劑的所述混合物，使得融化顆粒與發(fā)泡劑的所述混合物朝著所述桶循環(huán)，以使混合物更有效更完全的冷卻；以及所述螺桿螺旋片包括一與其后部帶有倒角的周邊，以一斜角離開擠壓桶的內(nèi)表面，從而有利于所述螺桿螺旋片相對于擠壓桶的轉(zhuǎn)動，而在所述螺桿螺旋片的周邊與擠壓桶之間基本不會有剪切熱量與滲漏產(chǎn)生；以及e)一模子，該模子被構(gòu)造成可容納通過其中的處在所述擠壓溫度的融化的顆粒與發(fā)泡劑的所述混合物。
全文摘要
一種泡沫材料擠壓組件(10),具有一融化區(qū)域(20)以及一熱量提取區(qū)域(40),其中的熱量提取區(qū)域(40)從融化材料顆粒與發(fā)泡劑的混合物中提取過多余的熱量。該熱量提取區(qū)域包括一伸長的桶(50),該桶包括一入口(31)以及一出口(44),該入口可接收進(jìn)入桶內(nèi)的擠壓混合物,其中與桶一起設(shè)置有一熱量提取結(jié)構(gòu)從中吸取熱量。一擠壓螺桿(60)設(shè)置在桶內(nèi),該擠壓螺桿包括一螺桿螺旋片(64),該螺桿被構(gòu)造成可在桶內(nèi)轉(zhuǎn)動并朝著桶的出口推動擠壓混合物,而在桶的出口設(shè)置了一模子(44),以形成最終產(chǎn)品。該螺桿螺旋片(64)包括一循環(huán)通道(90),該通道可隨著擠壓螺桿的轉(zhuǎn)動接收一定量的擠壓混合物,由此使擠壓混合物朝著桶內(nèi)表面循環(huán),從而使得擠壓混合物更有效且均勻地冷卻到一擠壓溫度。
文檔編號B29B7/48GK1367730SQ99816850
公開日2002年9月4日 申請日期1999年8月4日 優(yōu)先權(quán)日1998年5月26日
發(fā)明者詹姆斯·D·福格蒂 申請人:詹姆斯·D·福格蒂