一种螺杆挤压机及聚乳酸产业用纤维纺丝牵伸卷绕联合机的制作方法

1.本实用新型涉及纺丝生产技术领域，尤其涉及一种螺杆挤压机及聚乳酸产业用纤维纺丝牵伸卷绕联合机。


背景技术：

2.现有的聚乳酸产业用纤维长丝纺丝牵伸卷绕设备大多是用其他类型设备改造而成，最大缺点就是产品质量和性能不稳定。由于生物基聚乳酸原料的具有不稳定性，切片在熔融过程中会产生水解，产生气体和弱酸腐蚀物质，特别是气体的产生对后续的纺丝造成严重的影响，最明显是造成大量的断头，亟需改进。


技术实现要素：

3.本技术提供一种螺杆挤压机及聚乳酸产业用纤维纺丝牵伸卷绕联合机，解决了相关技术中生物基聚乳酸原料不稳定而水解对后续纺丝造成严重影响的技术问题。
4.本技术提供一种螺杆挤压机，包括螺套和穿设于螺套的螺杆，螺杆包括依次设置的进料段、压缩段和计量段，螺套包括气体收集室和排气孔，气体收集室于压缩段与计量段的交界处的内壁上，排气孔与气体收集室连通，其中，螺套安装有以启闭排气孔的开闭阀。
5.可选地，螺套包括对接的第一螺套和第二螺套，螺杆穿设于第一螺套和第二螺套，第一螺套设有排气孔和安装有开闭阀，第一螺套靠近第二螺套的一端内壁凹设，第一螺套与第二螺套的中间设有密封垫，和/或第二螺套靠近第一螺套的一端内壁凹设，第一螺套、密封垫、第二螺套与螺杆共同围合形成气体收集室。
6.可选地，进料段呈单螺纹螺杆设置，压缩段呈双螺纹螺杆设置。
7.可选地，压缩段包括第一压缩段和第二压缩段，第一压缩段和第二压缩段呈双螺纹螺杆设置，螺杆包括依次设置的进料段、第一压缩段、第二压缩段和计量段；
8.沿螺杆挤压机内物料输送方向，第一压缩段与第二压缩段的槽深逐渐减小，且第二压缩段的槽深变化程度小于第一压缩段的槽深变化程度。
9.可选地，螺套包括电接点压力表，电接点压力表的测量端与气体收集室导通。
10.可选地，螺套包括设于外缘的基座，排气孔呈l形内设于基座，排气孔的两端分别与气体收集室、外界大气导通，开闭阀安装于基座；
11.开闭阀包括：
12.阀体，阀体部分内设于基座；
13.阀杆，阀杆活动穿设于阀体，阀杆的端部呈弧面设置，以封闭或导通排气孔的l形弯折处；
14.填料密封，填料密封内设于基座，填料密封设于基座与阀杆之间；
15.衬套，衬套设于基座的排气孔l形弯折处，衬套被配置与阀杆的端部弧面抵接。
16.可选地，开闭阀包括手动设置或自动设置；
17.排气孔一端与外界大气直接导通或通过真空泵再与外界大气导通。
18.可选地，沿螺杆挤压机内物料输送方向，计量段依次包括第一双螺纹结构、菱形分离式结构、第二双螺纹结构设置，菱形分离式结构呈一体铣削式菱形或菱形销钉加工设置。
19.可选地，沿螺杆挤压机内物料输送方向，菱形分离式结构的直径逐渐减小、菱形布置密度逐渐减小；
20.第一双螺纹结构部分的螺杆沿螺旋环形分布铺设多条带沟v型槽。
21.一种聚乳酸产业用纤维纺丝牵伸卷绕联合机，包括上述的螺杆挤压机，设于螺杆挤压机机头的挤出头配有熔体压力传感器。
22.本技术有益效果如下：本技术提供一种螺杆挤压机，包括螺套和穿设于螺套的螺杆，螺套外配置有外部加热器以提供热量，螺杆包括依次设置的进料段、压缩段和计量段，聚乳酸原料进入进料段时逐渐由固体随着温度一步一步升高，同时在原料间的剪切热作用下变为熔融态熔体，在压缩段使固体物料受压缩剪切充分熔融至液相，在熔融过程中会产生水解，产生的气体对后续纺丝造成严重影响，通过位于压缩段末端处的气体收集室对气体进行收集，经开闭阀控制，以将水解产生的气体从排气孔集中排出，在熔体进入计量段时及时除去了气体，从而克服了水解气体对纺丝的严重不利影响，改善了断头不利情形，保障了后续纺丝质量和纺丝效率。
附图说明
23.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例。
24.图1为本技术提供的一种螺杆挤压机的整体结构示意图；
25.图2为图1中a处的局部结构示意图；
26.图3为图2中g1-g1、g2-g2、g3-g3的截面对比示意图；
27.图4为图1中b处的局部放大图；
28.图5为图4的另一种可实施方式的示意图；
29.图6为图4的另一种可实施方式的示意图；
30.图7为图1中c处的局部放大图；
31.图8为图1中d处的局部放大图；
32.图9为图1中e-e处的局部放大图。
33.附图标注：1-a-螺套，1-b-螺杆，1-c-基座，1-1-第一螺套，1-2-电接点压力表，1-3-开闭阀，1-3a-阀杆，1-3b-阀体，1-3c-填料密封，1-3d-排气孔，1-3e-衬套，1-3f-密封垫，1-3g-气体收集室，1-3h-电动真空泵，1-3i-手动针型阀，1-3j-电动针型阀，1-4-第二螺套，1-5a-计量段，1-5a1-第二双螺纹结构，1-5a2-菱形分离式结构，1-5a3-第一双螺纹结构，1-5a3-1～4-带沟v型槽，1-5b-第二压缩段，1-5c-第一压缩段，1-5d-进料段。
具体实施方式
34.本技术实施例通过提供一种螺杆挤压机及聚乳酸产业用纤维纺丝牵伸卷绕联合机，解决了相关技术中生物基聚乳酸原料不稳定而水解对后续纺丝造成严重影响的技术问题。
35.本技术实施例中的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：
36.一种螺杆挤压机，包括螺套和穿设于螺套的螺杆，螺杆包括依次设置的进料段、压缩段和计量段，螺套包括气体收集室和排气孔，气体收集室于压缩段与计量段的交界处的内壁上，排气孔与气体收集室连通，其中，螺套安装有以启闭排气孔的开闭阀。
37.为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
38.请参照图1和图4，本实施例公开一种螺杆挤压机，包括螺套1-a和穿设于螺套1-a的螺杆1-b，螺杆1-b包括依次设置的进料段1-5d、压缩段(如图1中压缩段以第一压缩段1-5c和第二压缩段1-5b呈现，也可呈其它形式)和计量段1-5a，螺套1-a包括气体收集室1-3g和排气孔1-3d，气体收集室1-3g于压缩段与计量段1-5a的交界处的内壁上，排气孔1-3d与气体收集室1-3g连通，其中，螺套1-a安装有以启闭排气孔1-3d的开闭阀1-3。
39.螺套1-a外配置有外部加热器以提供热量，螺杆1-b包括依次设置的进料段1-5d、压缩段和计量段1-5a，聚乳酸原料进入进料段1-5d时逐渐由固体随着温度一步一步升高，同时在原料间的剪切热作用下变为熔融态熔体，在压缩段使固体物料受压缩剪切充分熔融至液相。生物基聚乳酸原料在受热情况时，小部分原料结构不稳发生化学变化，出现水解现象，产生的气体对后续纺丝造成严重影响，通过位于压缩段末端处的气体收集室1-3g对气体进行收集，经开闭阀1-3控制，以将水解产生的气体从排气孔1-3d集中排出，在熔体进入计量段1-5a时及时除去了气体，从而克服了水解气体对纺丝的严重不利影响，改善了断头不利情形，保障了后续纺丝质量和纺丝效率。
40.可选地，如图1和图4所示，螺套1-a包括对接的第一螺套1-1和第二螺套1-4，螺杆1-b穿设于第一螺套1-1和第二螺套1-4，第一螺套1-1设有排气孔1-3d并安装有开闭阀1-3，第一螺套1-1靠近第二螺套1-4的一端内壁凹设，第一螺套1-1与第二螺套1-4的中间设有密封垫1-3f，和/或第二螺套1-4靠近第一螺套1-1的一端内壁凹设，第一螺套1-1、密封垫1-3f、第二螺套1-4与螺杆1-b共同围合形成气体收集室1-3g。
41.通过将螺套1-a设置成第一螺套1-1和第二螺套1-4组合的形式，以便组装形成气体收集室1-3g。其中，第一螺套1-1与第二螺套1-4的中间设有密封垫1-3f，指的是密封垫1-3f设于第一螺套1-1与第二螺套1-4的对接面处，第一螺套1-1与第二螺套1-4可通过螺栓连接，通过密封垫1-3f以保证气体收集室1-3g的密封性。
42.其中，上述和/或第二螺套1-4靠近第一螺套1-1的一端内壁凹设，指的是，在第一螺套1-1靠近第二螺套1-4的一端内壁凹设的基础上，第二螺套1-4靠近第一螺套1-1的一端内壁既可以凹设，配合形成气体收集室1-3g的部分；也可以单独于第一螺套1-1靠近第二螺套1-4的一端内壁凹设，或者单独于第二螺套1-4靠近第一螺套1-1的一端内壁凹设的其它可实施方式。
43.可选地，进料段1-5d呈单螺纹螺杆1-b设置，以完成进料；压缩段呈双螺纹螺杆1-b设置，以减小压缩段的剪切热，进而减小压缩段的超温现象。
44.可选地，请参照图1、图7和图8，压缩段包括第一压缩段1-5c和第二压缩段1-5b，第一压缩段1-5c和第二压缩段1-5b呈双螺纹螺杆1-b设置，螺杆1-b包括依次设置的进料段1-5d、第一压缩段1-5c、第二压缩段1-5b和计量段1-5a；沿螺杆挤压机内物料输送方向，第一压缩段1-5c与第二压缩段1-5b的槽深逐渐减小，且第二压缩段1-5b的槽深变化程度小于第
一压缩段1-5c的槽深变化程度。
45.第一压缩段1-5c的槽深逐渐减小，槽深变化程度较大，使固相物料受压缩剪切充分熔融至液相；再经第二压缩段1-5b，第二压缩段1-5b的槽深逐渐减小，槽深变化程度较小，一方面进一步使固相物料充分熔融为液体，另一方面给水解后产生的气体有一个相对空间存储。
46.其中，上述槽深变化程度指的是沿螺杆挤压机内物料输送方向的单位长度所对应的槽深变化量大小。上述槽深变化程度较大、较小指的是两者相对而言。
47.可选地，如图1所示，螺套1-a包括电接点压力表1-2，电接点压力表1-2的测量端与气体收集室1-3g导通。气体收集室1-3g以收集物料水解产生的气体，达到一定体积时所产生的气体压力反应在电接点压力表1-2，通过电接点压力表1-2来辅助开闭阀1-3的动作。
48.可选地，如图1和图4所示，螺套1-a包括设于外缘的基座1-c，排气孔1-3d呈l形内设于基座1-c，排气孔1-3d的两端分别与气体收集室1-3g、外界大气导通，开闭阀1-3安装于基座1-c。开闭阀1-3包括阀体1-3b、填料密封1-3c、阀杆1-3a和衬套1-3e，阀体1-3b部分内设于基座1-c、另部分突出基座1-c设置(如图4所示，阀体1-3b部分设于基座1-c内部，另部分裸露于基座1-c)，阀杆1-3a活动穿设于阀体1-3b，在阀体1-3b部分内设于基座1-c，从而阀杆1-3a也活动穿设于基座1-c内。填料密封1-3c内设于基座1-c，且设于基座1-c与阀杆1-3a之间，以密封基座1-c与阀杆1-3a的间隙区域，以使气体排出时均从排气孔1-3d排出。阀杆1-3a的端部呈弧面设置，以封闭或导通排气孔1-3d的l形弯折处。衬套1-3e设于基座1-c的排气孔1-3dl形弯折处，衬套1-3e被配置与阀杆1-3a的端部弧面抵接，以在阀杆1-3a封闭排气孔1-3d时保证密封性良好。
49.上述通过操作阀杆1-3a的位置，来实现对排气孔1-3d的封堵或导通。进一步，在结合电接点压力表1-2的示数指示下，通过打开排气孔1-3d将气体收集室1-3g的气体进行排出。
50.在一种可实施方式中，如图5所示，开闭阀1-3可采用手动针型阀1-3i设置。
51.在一种可实施方式中，如图6所示，开闭阀1-3可采用电动针型阀1-3j设置，此时可结合电接点压力表1-2控制电动针型阀1-3j定值开启。
52.在一种可实施方式中，如图4所示，排气孔1-3d一端与外界大气直接导通。
53.在一种可实施方式中，如图5和图6所示，可于排气孔1-3d的端部增设电动真空泵1-3h，通过泵送快速排出气体。电动真空泵1-3h还可结合电接点压力表1-2，控制电动真空泵1-3h在预设气体压力下自动启动排气。
54.可选地，如图2和图3所示，沿螺杆挤压机内物料输送方向，计量段1-5a依次包括第一双螺纹结构1-5a3、菱形分离式结构1-5a2、第二双螺纹结构1-5a1设置，菱形分离式结构1-5a2呈一体铣削式菱形或菱形销钉加工设置。其中图3中的上排图形展示了一体铣削式菱形的结构，图3中的下排图形展示了由菱形销钉加工而成的菱形分离式结构1-5a2。通过菱形分离式结构1-5a2设置，进一步促进熔体的混炼和均化。
55.可选地，如图9所示，第一双螺纹结构1-5a3部分的螺杆1-b沿螺旋环形分布铺设多条带沟v型槽1-5a3-1～4，槽长设置整个第一双螺纹结构1-5a3，以达到减小熔体的温度和特性粘度的不匀率的有益效果。
56.可选地，如图2和图3所示，沿螺杆挤压机内物料输送方向，菱形分离式结构1-5a2
的直径逐渐减小、菱形布置密度逐渐减小。其中通过图3中的横向虚线，展示有菱形分离式结构1-5a2的直径逐渐减小，保障物料不回流，且逐渐降低剪切热；通过图3中的g3-g3、g2-g2、g1-g1截图依次对比一圈的菱形数量，展示有菱形布置密度逐渐减小，开始较大密度有利于搅拌，后续密度减小有利于降低剪切热。通过此设计无流通死角，没有原料滞留，不会产生物料碳化现象，有利于纺丝流程的连续运行。
57.在一种可实施方式中，单螺纹的进料段1-5d长度设为9d至11d，双螺纹的压缩段长度控制为10d至11d，计量段1-5a的长度设置9d至15d。
58.在一种可实施方式中，第一双螺纹结构1-5a3的长度设置为4d至10d，菱形分离式结构1-5a2的长度3d，第二双螺纹结构1-5a1的长度2d。
59.在一种可实施方式中，螺杆1-b长径比控制为(28-34):1。
60.在一种可实施方式中，螺杆挤压机的温度分区控制为160℃至240℃，螺杆挤压机滤后控制压力为80-120kg/cm2。
61.在一种可实施方式中，进料段1-5d螺棱为等径单螺距，第二双螺纹结构1-5a1螺棱为等距等高，充分熔融以使输出的熔体均匀，稳定熔体挤压出口的压力，便于后续纺丝在混炼挤出段实现定量，定压，定温地从机头挤出。
62.本实施例还公开一种聚乳酸产业用纤维纺丝牵伸卷绕联合机，包括上述的螺杆挤压机，设于螺杆挤压机机头的挤出头配有熔体压力传感器，从而可以检测到熔体压力值，以保证挤压机机头压力恒定。
63.尽管已描述了本实用新型的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本实用新型范围的所有变更和修改。
64.显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。