一种pe挤出螺杆的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种PE挤出螺杆，沿进料至螺杆头方向，其主体上顺次设有加料段、压缩段、屏障段、混炼段和计量段，其中加料段上设有单螺纹形成的加料槽，在计量段上设有单螺纹形成的计量槽，压缩段上设有导程不同的主螺纹和附加螺纹，并在压缩段上形成分别与加料槽相连的固相槽和液相槽，附加螺纹的外径小于主螺纹的外径，屏障段上设有若干对分别由非共用螺纹和共用螺纹围成的进料斜盲槽和出料斜盲槽，每对进料斜盲槽和出料斜盲槽之间通过共用螺纹分隔，且进料斜盲槽的入口与液相槽相连，出料斜盲槽的出口与混炼段相连，共用螺纹的外径小于非共用螺纹的外径，混炼段上设有平行凸齿。本实用新型熔融塑化效果好，均化程度高，分散性和均匀性均大幅提高。
【专利说明】一种PE挤出螺杆
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种塑料挤出设备，尤其是涉及PE挤出成型机用的挤出螺杆。
【背景技术】
[0002]附图1为现有常见的聚烯烃挤出螺杆的结构示意图，其螺杆为单螺纹结构，包括加热段1、压缩段2、计量段3和螺杆头4，当固态的聚乙烯从料斗进入料筒中，在螺杆旋转作用下，通过料筒内壁和螺杆表面摩擦剪切作用向前输送到加料段1，在此松散的固体向前输送并同时被压实进入压缩段2，压缩段2的螺槽深度变浅，以及过滤网、分流板或机头的阻碍作用，聚乙烯被进一步压实，以此同时，聚乙烯吸收来自料筒外加热装置传导来的热量，温度不断上升，熔融的聚乙烯不断增加，而未熔融的聚乙烯不断减少。当聚乙烯移动到压缩段末端时，聚乙烯全部或大部分由熔融状态转变为粘流状态，当聚乙烯进入计量段3后，被进一步塑化、均匀化，然后从螺杆头4挤入机头。
[0003]目前现有的PE挤出螺杆的缺陷在于:1、整个螺杆的压力都由加热段的压力来建立，机头压力大时，将减少螺杆的加料能力；2、螺杆产量受机头压力影响显著，塑料挤出波动大；3、物料的塑化效果不佳，熔融效率低，混炼不够均匀，产量不高，4、高产量时，塑化比较差，熔体温差大，产量波动比较大。
【发明内容】
[0004]本实用新型的目的是提供一种熔融效率高、塑化均匀、混炼均匀、计量精确的高转速高产量的PE挤出螺杆。
[0005]本实用新型的技术解决方案是:一种PE挤出螺杆，沿进料至螺杆头方向，其主体上顺次设有加料段、压缩段、屏障段、混炼段和计量段，其中加料段上设有单螺纹形成的加料槽，在计量段上设有单螺纹形成的计量槽，压缩段上设有导程不同的主螺纹和附加螺纹，并在压缩段上形成分别与加料槽相连的固相槽和液相槽，附加螺纹的外径小于主螺纹的外径，屏障段上设有若干对分别由非共用螺纹和共用螺纹围成的进料斜盲槽和出料斜盲槽，每对进料斜盲槽和出料斜盲槽之间通过共用螺纹分隔，且进料斜盲槽的入口与液相槽相连，出料斜盲槽的出口与混炼段相连，共用螺纹的外径小于非共用螺纹的外径，混炼段上设有平行凸齿。
[0006]压缩段采用导程不同的主螺纹和附加螺纹，从而形成固相槽和液相槽，增强了固液相分离和熔融塑化效果，避免物料在加料段和压缩段的堵塞现象，提高了进料和塑化能力，屏障段的共用螺纹可以阻挡一定大小的固相通过，使其留在进料斜盲槽内继续经受螺纹的剪切或加热，促使其熔融，共用螺纹对通过的物料进行较强的剪切，使物料进一步熔融，在混炼段内，通过平行凸齿将熔体和固体物料打乱分布，反复分开和汇合，改变物流在料筒和螺杆之间的方向和速度分布，是固相和液相充分混合，有利于提高物料的混炼、均化程度和填料的分散性，计量段可以充分混合熔融后的物料，使塑化更均匀，提高了塑料在机头的压力，增强挤出制品的材质密实剂后续加工所需的韧性。
[0007]所述加料段的长度为10-14倍螺杆外径。优选的方案是所述加料段的长度为12倍螺杆外径。延长加料段，可以在挤出螺杆工作时，对加料段出的料筒进行冷却，推迟聚乙烯熔融和有效减少固体物料与螺杆表面的摩擦阻力，提高加料段的输送能力。
[0008]所述主螺纹的导程大于附加螺纹导程，所述主螺纹的导程大于附加螺纹导程，所述固相槽的槽底沿所述加料槽的槽底向附加螺纹外表面方向延伸，所述液相槽的槽底从附加螺纹外表面向所述进料斜盲槽槽底方向延伸。可以进一步改善物料在压缩段的堵塞现象。
[0009]所述附加螺纹的外径比所述主螺纹外径小0.5_2mm。使物料与螺杆的剪切力降低，利于物料的低温挤出。
[0010]所述进料斜盲槽和所述出料斜盲槽的垂直截面形状为半圆形、半椭圆形、U形或梯形。
[0011]所述进料斜盲槽的槽底沿所述液相槽槽底向所述共用螺纹表面方向延伸，所述出料斜盲槽的槽底沿所述共用螺纹表面向所述凸齿的根部方向延伸。进料斜盲槽的深度逐渐减少，出料斜盲槽的深度逐渐增加，有利于减少死角的存在，强迫物料通过屏障段，减少物料的停留时间，避免其分解或升温。
[0012]所述凸齿的截面形状为矩形、圆形、正方形、菱形或梯形。适用于不同物料挤出塑化的场合。
[0013]本实用新型的优点是:加料能力高，熔融塑化效果好，改善了物料在压缩段的阻塞现象，提高塑化能力，混合效果好，均化程度高，分散性和均匀性均大幅提高，计量准确，挤出温度低。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]附图1为现有技术中挤出螺杆的结构示意图；
[0015]附图2为本实用新型实施例的结构示意图；
[0016]附图3为本实用新型实施例中压缩段的结构示意图；
[0017]附图4为本实用新型实施例中屏障段的结构示意图；
[0018]附图5为本实用新型实施例中混炼段的结构示意图；
[0019]1、加料段，2、压缩段，3、计量段，4、螺杆头，5、加料段，51、加料槽，6、压缩段，61、液相槽，62、固相槽，63、主螺纹，64、附加螺纹，7、屏障段，71、共用螺纹，72、进料斜盲槽，73、出料斜盲槽，74、非共用螺纹，8、混炼段，81、凸齿，9、计量段，91、计量槽，10、螺杆头。
【具体实施方式】
[0020]实施例:
[0021 ] 参阅图2-5，一种PE挤出螺杆，沿进料至螺杆头10方向，其主体上顺次设有加料段5、压缩段6、屏障段7、混炼段8和计量段9，其中加料段5上设有单螺纹形成的加料槽51，在计量段9上设有单螺纹形成的计量槽91，压缩段6上设有导程不同的主螺纹63和附加螺纹64，并在压缩段6上形成分别与加料槽51相连的固相槽62和液相槽61，附加螺纹64的外径小于主螺纹63的外径，屏障段7上设有若干对分别由非共用螺纹74和共用螺纹71围成的进料斜盲槽72和出料斜盲槽73，每对进料斜盲槽72和出料斜盲槽73之间通过共用螺纹71分隔，且进料斜盲槽72的入口与液相槽61相连，出料斜盲槽73的出口与混炼段8相连，共用螺纹71的外径小于非共用螺纹74的外径，混炼段8上设有平行凸齿81。
[0022]本实施例的螺杆的有效长度为螺杆外径的40倍。螺杆头10的形式为圆锥形螺杆头。
[0023]加料段5为单头螺纹设计，加料槽51的宽度等于螺杆外径，且保持不变，加料槽51的深度为0.09-0.15倍螺杆外径，螺纹外径不变，螺纹宽度为0.05-0.1倍螺杆外径，加料段5的总长度为10-14倍螺杆外径，优选为12倍螺杆外径。
[0024]压缩段6上的主螺纹63的导程大于附加螺纹64的导程，且主螺纹63的导程为
1.05-1.8倍螺杆外径，附加螺纹63的导程为0.9-1.6倍螺杆外径。固相槽62的宽度从加料段5至屏障段7方向逐渐变小，直至消失，固相槽62的槽底沿加料槽51的槽底向附加螺纹64外表面方向延伸。液相槽61的槽底从附加螺纹64外表面向所述进料斜盲槽73的槽底方向延伸，液相槽61的宽度由零逐渐增大到计量槽91的宽度。附加螺纹64的外径比主螺纹63的外径小0.5-2.0mm。压缩段6的主螺纹63宽度为0.05-0.1倍螺杆外径，附加螺纹64的宽度为0.03-0.06倍螺杆外径，长度为10-20倍螺杆外径。
[0025]在屏障段7的圆柱面上等距的设有偶数个(6-20个)进料斜盲槽72和出料斜盲槽73，其中进料斜盲槽72的槽底沿液相槽61槽底向共用螺纹71表面方向延伸，出料斜盲槽73的槽底沿共用螺纹71表面向凸齿81的根部方向延伸。共用螺纹71的外径比非共用螺纹74的外径小0.6-1.5mm,螺纹的宽度为3_5mm。屏障段7的长度为3_8倍螺杆外径。进料斜盲槽72和出料斜盲槽73的垂直截面形状为半圆形、半椭圆形、U形或梯形。
[0026]混炼段8的表面上等距设有若干个与轴线平行的凸齿81，在螺杆圆周上环形排列的个数为4-30个，在螺杆轴向上排列的排数为4-10排。凸齿81的截面形状为矩形、圆形、正方形、菱形或梯形，便于加工，加工成本也低。混炼段8的长度为5-10倍螺杆外径。
[0027]计量段9采用单螺纹形成计量槽91，螺纹升角为26-34°，螺纹宽度为0.07-0.13倍螺杆外径，螺距不变。计量槽91的槽底径不变，槽深为0.03-0.09倍螺杆外径。计量段9的长度为7-14倍螺杆外径。
[0028]下面结合上述结构详细描述本实施例的工作原理及工作过程。
[0029]物料从料斗进入螺杆的加料段5，在螺杆转速作用下，被逐渐推向螺杆头10并被压实，同时在螺杆和料筒的剪切和外部加热器作用下逐渐熔融。在螺杆的压缩段6，物料在输送过程中开始熔融，在螺杆的推动下，已熔融的物料越过附加螺纹64进入液相槽61中，而未熔融的固体粒子被附加螺纹64挡住，仍然在固相槽62中，从而实现已熔融的物料和未熔融的物料分离，在固相槽62的宽度为零的地方基本熔融完成；已经熔融的塑料和固体塑料被分开，使得已经熔融的塑料受到的剪切减小，从而实现低温挤出，这也为实现螺杆的高速运转提供了条件。在屏障段7，一方面共用螺纹71阻挡一定大小的固相通过，使其留在进料斜盲槽72内继续经受螺纹的剪切、挤压或加热，促使熔融；另一方面共用螺纹71对越过共用螺纹71的物料进行较强的剪切，物料又得到进一步的熔融或塑化；越过共用螺纹71的物料在出料斜盲槽73中产生涡流运动，物料又得到混合。这些剪切和混合将机械能转变为热能，从而加强物料的熔融均化。物料流过共用螺纹71时，料流各层间具有较大的速度差，产生层间滑移而产生摩擦热，因而促进了物料的塑化；物料在进入进料斜盲槽72时，物料由带状层流被分割成若干股，在流过出料斜盲槽73时，物料由若干股汇合在一起，料流易产生涡流和料流的方向改变，这样各部分物料重新分布混合，有利于添加剂和色母的分散。在混炼段8，一方面是凸齿81将固体物料打碎，破坏熔体，打乱固体和液体的两相流动，并将料流反复地分开和汇合，改变料流在料筒内的方向和速度分布，使固相和液相充分混合，增大固相与液相之间的传热面积，并对物料产生一定阻力和摩擦剪切，使固相熔融；另一方面是将物料进行多次分割、分流和汇合，从而增加对添加剂、色母的分散性。在计量段9，熔体在螺纹的推动下，建立较高的熔体压力，像计量泵那样准确、定量输送熔体物料，增加正流，减少压力流和漏流，使塑化得更充分更均匀。
[0030]上列详细说明是针对本实用新型之一可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本实用新型的专利范围，凡未脱离本实用新型所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。
【权利要求】
1.一种PE挤出螺杆，其特征在于:沿进料至螺杆头方向，其主体上顺次设有加料段、压缩段、屏障段、混炼段和计量段，其中加料段上设有单螺纹形成的加料槽，在计量段上设有单螺纹形成的计量槽，压缩段上设有导程不同的主螺纹和附加螺纹，并在压缩段上形成分别与加料槽相连的固相槽和液相槽，附加螺纹的外径小于主螺纹的外径，屏障段上设有若干对分别由非共用螺纹和共用螺纹围成的进料斜盲槽和出料斜盲槽，每对进料斜盲槽和出料斜盲槽之间通过共用螺纹分隔，且进料斜盲槽的入口与液相槽相连，出料斜盲槽的出口与混炼段相连，共用螺纹的外径小于非共用螺纹的外径，混炼段上设有平行凸齿。
2.根据权利要求1所述的一种PE挤出螺杆，其特征在于:所述加料段的长度为10-14倍螺杆外径。
3.根据权利要求2所述的一种PE挤出螺杆，其特征在于:所述加料段的长度为12倍螺杆外径。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种PE挤出螺杆，其特征在于:所述主螺纹的导程大于附加螺纹导程，所述固相槽的槽底沿所述加料槽的槽底向附加螺纹外表面方向延伸，所述液相槽的槽底从附加螺纹外表面向所述进料斜盲槽槽底方向延伸。
5.根据权利要求4所述的一种PE挤出螺杆，其特征在于:所述附加螺纹的外径比所述主螺纹外径小0.5-2mm。
6.根据权利要求4所述的一种PE挤出螺杆，其特征在于:所述进料斜盲槽和所述出料斜盲槽的垂直截面形状为半圆形、半椭圆形、U形或梯形。
7.根据权利要求6所述的一种PE挤出螺杆，其特征在于:所述进料斜盲槽的槽底沿所述液相槽槽底向所述共用螺纹表面方向延伸，所述出料斜盲槽的槽底沿所述共用螺纹表面向所述凸齿的根部方向延伸。
8.根据权利要求4所述的一种PE挤出螺杆，其特征在于:所述凸齿的截面形状为矩形、圆形、正方形、菱形或梯形。
【文档编号】B29C47/60GK204209947SQ201420633699
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2014年10月29日 优先权日:2014年10月29日
【发明者】李代叙, 彭晓翊, 李白千, 秦小梅, 陈涛 申请人:佛山市日丰企业有限公司, 佛山市日丰企业科技有限公司