一种薄膜挤出装置的制作方法

本发明属于薄膜生产装置技术领域，具体涉及一种薄膜挤出装置。

背景技术：

用聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯以及其他树脂制成的薄膜，用于包装,以及用作覆膜层。目前已经广泛地应用于农业、食品、医药、化工等领域，其中由于大棚种植业的发展，塑料薄膜在农业上的应用越来越广泛，对塑料薄膜的需求量也越来越大。

在现有的塑料薄膜挤出机生产中，把物料放入到挤出机的机筒后，经螺杆的转动、挤压和搅拌，物料在一定的温度作用下熔融塑化，并在螺杆推动下，经过滤网、分流板后通过机头环形口模间隙挤出成型，最后经过冷却定型制得成品。

在膜加工领域，挤出机构是必不可少的设备，薄膜原料通过加热机构熔融后进入挤出机构，挤出机构把熔融状态的薄膜送至下一工序，因挤出机构是水平设置的，导致送料过程中会出现供料不足的现象，出现了供料不足就会导致薄膜厚薄不一，影响薄膜质量。

如中国专利提供了：一种薄膜挤出设备，申请号为：201620436536.2；它包括支架、挤出机构、入料口、出料口和驱动该挤出机构动作的电机，所述挤出机构一端设在所述支架上，所述挤出机构邻近所述支架的一端设有所述入料口，另一端设有所述出料口，在所述出料口前端上方设有一储料器，所述储料器上端敞口，在所述出料口内壁设有一环形加热装置；上述设备在出料口前端增加一储料器，当设备正常工作时，储料器可适量储存部分原料，当出现供料不足的情况下，储料器内的原料就会流出以补充；出料口内壁加热装置，避免因散热导致薄膜流动性降低的问题，同时，减少出料口薄膜原料的内外温差，保证薄膜的品质稳定性。

目前，塑料薄膜材料生产用的原料在机筒内所受螺杆啮合剪切作用不是很稳定，原料混合和塑料质量都比较低；不能满足使用者的需求，影响薄膜挤出机的正常工作。

针对以上问题，故，有必要对其进行改进。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提出一种结构简单，操作方便，塑料薄膜原料在机筒内所受螺杆啮合剪切作用稳定均匀，塑料薄膜原料混合和塑料质量比较好，并且加工时间短，挤出成型制品产量高的薄膜挤出装置。

为了达到以上目的，本发明所采用的技术方案是：一种薄膜挤出装置，包括筒体及螺杆组件；螺杆组件设置在筒体内，所述筒体的一端设置有将薄膜原料送入筒体内的料斗，筒体的另一端设有出料口；所述螺杆组件包括两根平行的螺杆；每根螺杆上均安装有多个不同规格的螺旋件；两根螺杆上相对应螺旋件的旋向相同、并相互咬合；所述筒体上设置有用于驱动两根螺杆相对异向旋动的驱动装置，所述出料口下端连接有挤出模头装置，所述挤出模头装置下端对应布设有用于冷却挤压薄膜的复合装置。

作为本发明的一种优选方案，所述出料口处侧靠近两根螺杆端部的位置依次设有分流板和过滤网；所述过滤网为不锈钢过滤网且滤孔为圆孔。

作为本发明的一种优选方案，所述每根螺杆可分为：输送段、压缩段和均化段；其中输送段对应的筒体上设有料斗，所述输送段、压缩段和均化段对应的筒体内部的两根螺杆上安装的螺旋件均为正向螺旋，装配时，两根螺杆相位相差90°相位角。

作为本发明的一种优选方案，所述螺杆上包括有花键轴；所述螺旋件包括螺纹元件和捏合元件；该螺纹元件和捏合元件的内孔设有与花键轴上花键相对应的花键槽；多个不同正、反向的螺纹元件和多个不同正、反向的捏合元件按顺序排列在花键轴上，花键轴的两端将排列好的螺纹元件和捏合元件固定；所述螺杆的一端设有与花键槽槽口相匹配的螺杆头，螺杆的另一端通过螺杆轴承固定连接；该螺杆头的外径小于该螺杆的外径；螺杆头与出料口位置相对应。

作为本发明的一种优选方案，所述输送段上对应的螺旋件的螺纹元件和捏合元件采用大导程螺纹；所述压缩段上对应的螺旋件的螺纹元件和捏合元件采用中导程螺纹；所述均化段上对应的螺旋件的螺纹元件和捏合元件采用小导程螺纹。

作为本发明的一种优选方案，所述输送段上对应的螺旋件的行程长度与压缩段上对应的螺旋件的行程长度比值为1:0.6；所述压缩段上对应的螺旋件的行程长度与均化段上对应的螺旋件的行程长度比值为1:1。

作为本发明的一种优选方案，所述挤出模头装置包括机头本体、模唇、调节螺钉和歧管；模唇设置有两个，两个模唇对称布设于机头本体下端，通过调节螺钉活动连接；两个模唇在机头本体外侧呈v型。

作为本发明的一种优选方案，所述两个模唇之间形成有用于薄膜流出的膜口，所述歧管呈t型结构，歧管的上端与出料口位置相对应，歧管的下端与复合装置相对应。

作为本发明的一种优选方案，所述复合装置包括冷却辊、橡胶压力辊和支撑辊；所述冷却辊、橡胶压力辊和支撑辊转动连接于连接块上；冷却辊与支撑辊相切位置与膜口位置在同一垂直面上。

作为本发明的一种优选方案，所述螺杆的长径比为：l/d=28～30，[l为螺杆的有效长度(mm)，d为螺杆直径(mm)]；所述螺杆的压缩比i=1.1～2.0。

本发明的有益效果是：

1.该螺杆设计合理，提高生产效率，出料量增加；

2.该双螺杆挤压机采用双螺杆旋转挤压的方式，原料被挤出过程中产生的摩擦热量少；原料在机筒内所受螺杆啮合剪切作用稳定均匀；原料混合和塑料质量比较好；提高物料的输送能力。

3.通过设置输送段a、压缩段b和均化段c，使得原料在机筒内停留时间较短，挤出成型制品产量高；原料在双螺杆挤出机上挤出塑化、混合塑化的质量比较稳定；双螺杆啮合旋转工作，机筒内残料可以自动清理。

4.螺杆的长径比为28～30，塑化能力较强，可适当提高螺杆转速，挤出量可提高1.1-1.3倍；压缩比i为1.1～2.0，就可以达到较好的塑化效果，物料受到剪切和挤压所产生的热量减小，避免使热敏感的物料产生过热。

5.机头模唇外形呈v型，采用v型的目的是可缩短模唇到冷却辊与压辊相夹接触线的距离，提高了塑料薄膜张力和牢固度。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的a-a剖视图；

图3是本发明的螺杆结构示意图；

图4是本发明螺纹元件的结构示意图。

图5是本发明捏合元件的结构示意图。

图中附图标记：筒体1，薄膜2，螺杆3，出料口4，驱动装置5，螺杆6，花键轴6-1，螺纹元件6-2，捏合元件6-3，花键槽6-4，螺杆头6-5，机头本体66-1，模唇66-2，调节螺钉66-3，歧管66-4，膜口66-5，薄膜7，分流板8，过滤网9，冷却辊10，橡胶压力辊11，支撑辊12，螺旋件13。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例作详细说明。

实施例：如图1-5所示，一种薄膜挤出装置，包括筒体1及螺杆组件；螺杆组件设置在筒体1内，所述筒体1的一端设置有将薄膜原料送入筒体1内的料斗2，筒体1的另一端设有出料口4；所述螺杆组件包括两根平行的螺杆3；每根螺杆3上均安装有多个不同规格的螺旋件13；两根螺杆3上相对应螺旋件13的旋向相同、并相互咬合；所述筒体1上设置有用于驱动两根螺杆3相对异向旋动的驱动装置5，所述出料口4下端连接有挤出模头装置6，所述挤出模头装置6下端对应布设有用于冷却挤压薄膜的复合装置；驱动装置5包括螺杆轴承、电动机和通过传送带与所述电动机连接的齿轮减速箱，该齿轮减速箱通过螺杆轴承的转动带动螺杆3旋转，所述齿轮减速箱，固定在机架上并通过螺母连接。

出料口4处侧靠近两根螺杆3端部的位置依次设有分流板8和过滤网9；所述过滤网9为不锈钢过滤网且滤孔为圆孔，设置过滤网9，能够对搅拌后的薄膜物料的杂质进行筛选过滤，提高原料品质；机筒内壁设置分流板8，增加输送效率，便于熔体的压缩和均化，提高熔体颗粒的压缩和均化的产能和效率；能够在挤出的同时完成复合操作。

每根螺杆3可分为：输送段a、压缩段b和均化段c；其中输送段a对应的筒体1上设有料斗2，所述输送段a、压缩段b和均化段c对应的筒体1内部的两根螺杆3上安装的螺旋件13均为正向螺旋，装配时，两根螺杆3相位相差90°相位角；输送段a起固体输送作用，薄膜塑料在输送段a中呈未塑化的固态，由松散的颗粒逐渐变成压实的颗粒，并经摩擦产生热量；压缩段b起薄膜塑料熔融作用，薄膜塑料在压缩段b中逐渐由固态向黏流态转变，这一段中的搅拌、剪切、摩擦作用都比较复杂；均化段c的主要作用是将压缩段送来的熔融薄膜塑料增大压力，进一步均匀塑化，并使其定压、定量地从挤出模头装置6中挤出，输送段a上对应的螺杆3上安装的螺旋件13与螺杆3形成倾斜夹角α，倾斜夹角α为锐角，让螺旋件13产生前倾的作用力，使物料从加料斗2中落下的料快速往前挤压，不会产生回料现象。

螺杆3上包括有花键轴6-1；所述螺旋件13包括螺纹元件6-2和捏合元件6-3；该螺纹元件6-2和捏合元件6-3的内孔设有与花键轴6-1上花键相对应的花键槽6-4；多个不同正、反向的螺纹元件6-2和多个不同正、反向的捏合元件6-3按顺序排列在花键轴6-1上，花键轴6-1的两端将排列好的螺纹元件6-2和捏合元件6-3固定；所述螺杆3的一端设有与花键槽6-4槽口相匹配的螺杆头6-5，螺杆3的另一端通过螺杆轴承固定连接；该螺杆头6-5的外径小于该螺杆6的外径；螺杆头6-5与出料口4位置相对应。

输送段a上对应的螺旋件13的螺纹元件6-2和捏合元件6-3采用大导程螺纹；所述压缩段b上对应的螺旋件13的螺纹元件6-2和捏合元件6-3采用中导程螺纹；所述均化段c上对应的螺旋件13的螺纹元件6-2和捏合元件6-3采用小导程螺纹；上述三段螺旋件13的角度不同，所产生的剪切力不同，有助于适应物料颗粒间微小差异进行熔融和挤出，改善均化效果。

在操作过程中，对于螺纹元件6-2的使用分为正向和反向螺纹，正向螺纹主要用于物料的输送，反向螺纹主要起到增压及物料的返混作用，螺纹元件6-2的几何参数主要有导程及螺槽深度，可分为大、中、小导程；螺槽深度有深、中、浅之分。

大导程，指螺距为1.5d～2d3、小导程，指螺距为0.4d左右；其使用规律：随着导程增加，螺杆3挤出量增加，物料停留时间减少，混合效果降低；选用大导程螺纹的场合，以输送为主的场合，利于提高产量；热敏性聚合物，缩短停留时间，减少降解；排气处选用（也有选用浅槽），增大表面积，利于排气，挥发等。

选用中导程螺纹场合，以混合为主的场合，具不同的工作段逐渐缩小的组合，用于输送和增压。

选取用小导程螺纹的场合，为一般是组合上逐渐减小，用于输送段和均化计量段，起到增压，提高熔融；提高混合物化程度及挤出稳定。

对于捏合元件6-3是双螺杆挤压机的关键元件，其主要作用是提供强剪切力，物料通过捏合元件6-3的剪切力的剪切作用实现高度分散，物料通过捏合区时，其界面与剪切方向不同，由于剪切作用使物料不断更新界面，使物料细化和均匀。

方向，分正向和反向。反向，对物料的输送有阻碍作用，起到延长时间，提高填充增大压力，大大提高混炼效果的作用。

角度，一般有“30°、45°、60°、90°”之分，其作用与效果：正向时，增大交错角，将降低输送能力，延长停留时间，提高混炼效果，但越易漏流。对于分布混合与分散混合而言，分布混合随着角度大而更加有效，分散混合在角度45°时最好，其次是30°，最差是60°；反向时，增大角度，将减少聚合物之有效限制，但越易漏流。

螺棱宽度一般有7mm、11mm、11.2mm、14mm、19mm等等，这是衡量剪切大小和混合大小的一个最重要参数之一，宽度越大剪切越大混合越小；宽度越小剪切越小混合越大。对于分布混合与分散混合而言，分布混合，随宽度增大而有效性减少，分散混合随宽度增而有效性增大；宽度越小，物料轴向有效流量和径向有效流量之比随之增大。

头数，一般分单头、双头、三头。其作用效果：正向时，头数越少，挤出输送能力越大，扭矩越大，混合特性也越优，但剪切作用越少。

反向时，头数越少，挤出输送能力越小，混合特性越优；二头螺纹可主来挤塑，受热均匀且又是短，自洁性能好（常用的）；三头螺纹，能灵活选择物料在机角的压力和温度分布，加纤稳定，排气表面更新效果好，但产量低。

输送段a上对应的螺旋件13的行程长度与压缩段b上对应的螺旋件13的行程长度比值为1:0.6；所述压缩段b上对应的螺旋件13的行程长度与均化段c上对应的螺旋件13的行程长度比值为1:1。

作为实施例之一，螺杆长度l为4400mm，其中输送段a长度2000mm，压缩段b长度1200mm，均化段c长度1200mm；输送段a上对应的螺旋件13的行程长度与压缩段b上对应的螺旋件13的行程长度比值为1:0.6；所述压缩段b上对应的螺旋件13的行程长度与均化段c上对应的螺旋件13的行程长度比值为1:1，可以较好地适应螺杆3的进料需要；压缩段b全程设置有首尾相接的螺纹元件6-2和捏合元件6-3，可以使螺杆3达到较好的均化效果。

本发明中，挤出机直径一般为45～200mm，目前以φ90mm的为最普遍，直径200mm的主要用于3m以上宽幅材料的涂覆；螺杆3长径比较大，l/d=28～30[l为螺杆的有效长度(mm)，d为螺杆直径(mm)]，要求有足够的强度，螺杆压缩比i=3.5～4，压缩比计算公式：i=(h1*(d-h1))/(h3*(d-h3))；螺杆结构类型为突变螺杆或渐变计量型都可以计量段长为全长的1/3，能保证薄膜原料出料均匀，压力稳定。

常用于挤出复合的90mm挤出机的螺杆直径为90mm，长径比l/d=28～30，螺杆3的压缩比i=1.1～2.0；螺槽深度h进料=14.5mm，h出料=3.5mm，螺杆转速n=12～120r/min，最大挤出量约200kg/h；为了保护涂覆用硅胶辊和便于清换螺杆和机头而不损坏薄膜挤出装置装置，挤出机应装在导轨上，便于向前、向后移动。为了调节模唇涂覆辊之间的距离，机座上还须有上下升降的结构。

挤出模头装置6包括机头本体66-1、模唇66-2、调节螺钉66-3和歧管66-4；模唇66-2设置有两个，两个模唇66-2对称布设于机头本体66-1下端，通过调节螺钉66-3活动连接；两个模唇66-2在机头本体66-1外侧呈v型；两个模唇66-2之间形成有用于薄膜流出的膜口66-5，所述歧管66-4呈t型结构，歧管66-4的上端与出料口4位置相对应，歧管66-4的下端与复合装置相对应。

挤出模头装置6常使用直歧管66-4的t型机头，机头模唇66-2外形呈v型，采用v型的目的是可缩短模唇66-2到冷却辊10与支撑辊12相夹接触线的距离，此距离通常在50～150mm之间。

机头模唇66-2宽度即薄膜7材料的宽度，主要由挤出模头装置6的直径大小而定，挤出模头装置6的直径越大，挤出量越大，机头模唇66-2宽度也可增大，一般宽度为600～1500mm，最宽的为2600mm以上；歧管66-4直径一般为30~45mm，模唇66-2间隙为0.3～1.0mm，涂覆薄膜7横向厚度较均匀；为了适应复合、涂布的不同宽度，模口66-5应设计为可调幅式结构，两个两个模唇66-2通过调节螺钉66-3活动连接；薄膜7的宽度可用插入金属棒的方法来调节；为适应不同厚度的要求，模唇间隙亦应为可调式。

复合装置是用来将挤出的薄膜7片膜与基材复合在一起，并进行冷却；复合装置包括冷却辊10、橡胶压力辊11和支撑辊12；所述冷却辊10、橡胶压力辊11和支撑辊12转动连接于连接块上；冷却辊10与支撑辊12相切位置与膜口66-5位置在同一垂直面上。

冷却辊10采用表面镀铬的钢辊，其作用是将熔融薄膜的热量带走，冷却和固化涂覆薄膜而使其成型；因此，冷却辊10表面必须光滑，能承受复合压辊和冷却水的压力，与树脂剥离性好（不粘住薄膜），辊表面温度分布均匀，冷却效果好。

为了提高冷却效果和使辊的表面温度均匀，冷却辊10大多采用双层螺旋式冷却辊，内层放水的部分与外层不接触。冷却辊直径较大，一般为450～600mm，最大为1000mm，可提高冷却效率，冷却辊10长度比挤出模头装置6的机头宽度稍长一些。

冷却水温度一般要求为10～20℃（如低于10℃的冷却水则效果更好）；水温过高会使复合膜透明度降低并产生粘辊现象。水的流速为0.3～0.5m/s，流速过低易使水垢沉积于辊内壁而降低冷却效果，一般均需配备专用水泵供水。

冷却辊10的表面有镜面和毛砂面两种；用镜面辊复合的薄膜透明度高，有光泽，但因降低了熔融塑料在辊上的流动性，容易产生纵向厚度波动，同时薄膜容易产生粘辊现象，影响其剥离性。用毛砂面辊复合的薄膜透明度和光泽稍差，但薄膜纵向厚度均匀，且不易粘辊。

橡胶压力辊11的作用是将基材和熔融塑料膜以一定的压力压向冷却辊10，使基材和熔融薄膜压紧、粘住，并冷却、固化成型。由于从机头挤出的熔融状薄膜的温度高达300℃以上，它首先与橡胶压力辊11接触，因此，橡胶压力辊11的材料应具有耐热性好、耐磨性好、与树脂的剥离性好、横向变形小、抗撕性良好等性能，所以一般橡胶压力辊11是用钢辊面包覆20~25mm厚的橡胶而制成的。

包覆橡胶压力辊11的橡胶一般是硅橡胶，其耐热性好、耐磨性好，不易与聚乙烯黏接，易剥离，无毒，操作方便。橡胶压力辊11与冷却辊11及机头模唇66-2的相对位置对于挤复牢度有很大的关系。一般来说，与基材接触时的树脂温度越高，则复合膜之间的剥离强度也越高；由于从机头挤出的熔融状薄膜首先与橡胶压力辊11接触，在保持较高温度的情况下与基材一起压向冷却辊10进行复合，这样制成的复合膜复合牢度就很好，但是也不能离冷却辊太远，如果太远的话膜会发生延伸。

支撑辊12即金属压辊。它具有对橡胶压辊11加压和外冷却的双重作用。支撑辊12对压辊施加压力是通过压缩空气加压的，一般压力泵的压力范围选用0～0.8mpa。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现；因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

尽管本文较多地使用了图中附图标记：筒体1，薄膜2，螺杆3，出料口4，驱动装置5，螺杆6，花键轴6-1，螺纹元件6-2，捏合元件6-3，花键槽6-4，螺杆头6-5，机头本体66-1，模唇66-2，调节螺钉66-3，歧管66-4，膜口66-5，薄膜7，分流板8，过滤网9，冷却辊10，橡胶压力辊11，支撑辊12，螺旋件13等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。