专利名称：一种用于聚丙烯的高速挤出单螺杆的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种，更具体地说涉及一种用于聚丙烯的高速挤出单螺杆。
背景技术：
现有的单螺杆挤出机，其挤出系统由机筒和单螺杆所组成。其中单螺杆是关键性 部件，通过它的转动，机筒内的物料才能发生移动，并得到增压和部分的摩擦热量，混合均 勻后定量地输送到挤出机的机头成型。如图1所示，根据物料在挤出机中移动过程中，物料的三种物理状态变化过程及 螺杆各部位的工作要求，通常将螺杆分为进料段1'(又称固体输送段)、2'压缩段(又称 熔融段)和3'计量段(又称均化段)三段，其中进料段1'的作用是输送固体物料给压缩 段2'、计量段3'；压缩段2'的作用是压实松散的固体物料并熔融物料；计量段3'的作 用是将来自压缩段的物料进一步塑化均勻并定量、定压、定温地送入机头。传统的用于聚丙烯的单螺杆挤出技术，聚丙烯的挤出过程如下开机前，通过机筒 外部的加热装置对机筒进行预热，使机筒温度上升到聚丙烯能初步熔融所需的温度，恒温 加热一段时间后，启动驱动螺杆的电机，带动螺杆转动，而固体状态的聚丙烯通过料斗、经 由机筒的加料口进入螺杆进料段的螺槽内，在螺杆的作用下向前输送。当聚丙烯从进料段 进入压缩段后，随着聚丙烯的继续向前输送，由于螺杆螺槽深度逐渐变浅，以及过滤网、分 流板和机头的阻碍作用，聚丙烯被进一步压实。与此同时，聚丙烯又吸收来自机筒外面加热 装置传导来的热量，因而聚丙烯的温度不断上升，熔融的聚丙烯不断增加，而未熔融的聚丙 烯则不断减少。当聚丙烯移动到压缩段末端时，聚丙烯全部或大部分由熔融状态转变为粘 流状态。当聚丙烯进入计量段后，被进一步塑化、均勻化，然后被挤入机头。传统的单螺杆挤出机，挤出质量比较差、挤出量比较小，主要是由于以下原因所造 成的一、为了保证聚丙烯的完全熔融，传统的单螺杆的压缩比设计得比较大，从而造成 物料在向前输送过程中阻力大、移动缓慢；二、传统螺杆的螺距与螺杆直径相同(即螺杆的螺距等于螺杆直径)的设计，从而 导致螺纹升角比较小，造成螺杆的螺棱对物料的推力比较小，影响物料向前移动；三、传统的螺杆采用单螺纹设计，从而使物料在压缩段时会出现熔融物料与固体 物料混合在一起，这不仅造成物料传热效果差，也影响物料的输送。
发明内容本实用新型的目的是对现有技术进行改进，提供一种用于聚丙烯的高速挤出单螺 杆，挤出的物料混炼效果和均勻性能够大幅提高，采用的技术方案如下本实用新型的一种用于聚丙烯的高速挤出单螺杆，其特征在于螺杆从后端到前 端依次分为进料段、压缩分离段、计量段、混合段，所述压缩分离段设有主螺棱和副螺棱。一种较佳的方案，所述进料段螺棱的外径小于压缩分离段、计量段、混合段中任何一段螺棱的外径。一种更佳的方案，所述压缩分离段、计量段、混合段的螺棱的外径相同。一种较佳的方案，所述进料段螺棱的外径比压缩分离段螺棱的外径小0. 2-1. 0毫 米。优选的方案是进料段螺棱的外径比压缩分离段螺棱的外径小0.3毫米。这样可以有 效的避免由于固体片料堆积于螺棱与机筒内壁的间隙，造成螺杆在旋转过程中出现偏心现象。所述进料段的长度为进料段螺棱外径的12-14倍。优选的方案是进料段的长度为 进料段螺棱的外径的13倍。根据高速挤出的要求及聚丙烯的结晶特性，将进料段延长，这 样在高速挤出单螺杆工作的时候，将进料段进行通水冷却，可以更有效的减少固体物料与 螺杆表面的摩擦阻力，提高固体物料的输送能力。所述与计量段相接处压缩分离段的主螺棱的螺距为螺杆直径的1. 1-1. 2倍。一种 优选的方案，所述与计量段相接处的压缩分离段的主螺棱的螺距为螺杆直径的1. 15倍。这 样将主螺棱的螺距变大，不仅增加压缩段物料的推力，同时避免由于新增一条副螺棱而造 成的物料的几何压缩比突增的现象，很好的避开了物料在输送过程中的瓶颈。所述压缩分离段的螺槽的深度从压缩分离段与进料段相接处朝计量段方向逐渐 变小，副螺棱螺距比主螺棱螺距大。由于副螺棱螺距比主螺棱螺距大，导致副螺棱与主螺棱 之间的螺槽从压缩分离段与进料段相接处往计量段方向逐渐从窄变宽。由于引入了 一条副 螺棱，能有效的将已经熔融的物料与固体分开，且固体物料是一直处在于从深到浅、由宽变 窄的螺槽中，有利于固体物料逐渐接近机筒内孔，以吸收由机筒外部加热器所传导过来的 热量、进一步熔融，而已经熔融的物料翻过副螺棱的外沿进入副螺棱的由窄变宽的螺槽里， 有利于熔融物料的输送，最终实现聚丙烯的良好的熔融与高效的输送。一种较优的方案，所述副螺棱螺距比主螺棱螺距大4 7mm。所述计量段的螺槽深度为螺杆直径的0. 0101 0. 0125倍。传统的单螺杆计量段 的螺槽深度为螺杆直径的0. 0075 0. 01倍，采用比传统单螺杆较深的螺槽，配合进料段的 螺槽深度，从而设计出与传统单螺杆更低的压缩比(传统单螺杆的压缩比为2. 6 3. 0，本 方案的单螺杆的压缩比为2. 3 2. 5)，有利于聚丙烯的高速低温挤出及有效的降低挤出电 机的负载。为了使完全由熔融变为粘流态的聚丙烯进一步的实现物料的混炼及料温的混合， 所述混合段为菠萝头结构，采用这种设计，使粘流状态下的物料实现料层的变化、改变了物 料的流动方向，使得物料混合均勻。本方案的优点如下1、由于物料塑化过程中持续加温时间短，降低了聚丙烯的挤出温度，提升了聚丙 烯制品的韧性；2、使用原料适应范围广，不仅能适用加工聚丙烯，也适合于加工聚苯乙烯；3、通过采用小螺杆高速挤出，能有效降低设备加工制造成本及设备的占地面积， 从而增强设备的市场竟争力；4、节能效果显著，比现有技术节约能源25%以上。本实用新型对照现有技术的有益效果是，减少了压缩段的几何压缩比，提高了物 料的输送能力，结合高速旋转的螺杆，大幅度缩短了物料从固态塑化成粘流态的塑化时间，降低聚丙烯的挤出温度，提高了聚丙烯在机头的压力，从而增强了挤出制品的材质密度及 后续加工物料的韧性，不仅能实现聚丙烯的高速高产挤出，同时也能实现聚丙烯的低温挤 出，提高聚丙烯制品回收的利用率，并且节能效果显著。
图1是本实用新型现有技术的结构示意图；图2是本实用新型实施例1的结构示意图。
具体实施方式
实施例1如图2所示，本实施例中的一种用于聚丙烯的高速挤出单螺杆，螺杆从后端到前 端依次分为进料段1、压缩分离段2、计量段3、混合段4，所述压缩分离段2设有主螺棱201 和副螺棱202。所述压缩分离段2、计量段3、混合段4的螺棱的外径相同，压缩分离段2的螺棱包 括主螺棱201和副螺棱202，主螺棱201和副螺棱202的外径相同。所述进料段1螺棱的外 径小于压缩分离段2、计量段3、混合段4中任何一段螺棱的外径。所述进料段1螺棱的外 径比压缩分离段2螺棱(主螺棱201、副螺棱202)的外径小0. 2毫米。这样可以有效的避 免由于固体片料堆积于螺棱与机筒内壁的间隙，造成螺杆在旋转过程中出现偏心现象。所述进料段1的长度为进料段1螺棱的外径的12倍。根据高速挤出的要求及聚 丙烯的结晶特性，将进料段1延长，这样在高速挤出单螺杆工作的时候，将进料段1进行通 水冷却，可以更有效的减少固体物料与螺杆表面的摩擦阻力，提高固体物料的输送能力。所述与计量段3相接处的压缩分离段2的主螺棱201的螺距为螺杆直径的1. 1倍。 这样将主螺棱201的螺距变大，不仅增加压缩段物料的推力，同时避免由于新增一条副螺 棱202而造成的物料的几何压缩比突增的现象，很好的避开了物料在输送过程中的瓶颈。所述压缩分离段2的螺槽的深度从压缩分离段与进料段1相接处朝计量段3方向 逐渐变小，副螺棱202螺距比主螺棱201螺距大。由于副螺棱202螺距比主螺棱201螺距 大，导致副螺棱202与主螺棱201之间的第二螺槽203从压缩分离段2与进料段1相接处 往计量段3方向逐渐从窄变宽。由于引入了一条副螺棱202，能有效的将已经熔融的物料与 固体分开，且固体物料是一直处在于从深到浅、由宽变窄的第一螺槽204中，有利于固体物 料逐渐接近机筒内孔，以吸收由机筒外部加热器所传导过来的热量、进一步熔融，而已经熔 融的物料翻过副螺棱202的外沿进入副螺棱202的由窄变宽的第二螺槽203里，有利于熔 融物料的输送，最终实现聚丙烯的良好的熔融与高效的输送。所述副螺棱202螺距比主螺棱201螺距大4mm。所述计量段3的螺槽深度为螺杆直径的0. 0101倍。传统的单螺杆计量段的螺槽 深度为螺杆直径的0. 0075 0. 01倍，采用比传统单螺杆较深的螺槽，配合进料段1的螺槽 深度，从而设计出与传统单螺杆更低的压缩比，本方案的单螺杆的压缩比为2. 3，有利于聚 丙烯的高速低温挤出及有效的降低挤出电机的负载。为了使完全由熔融变为粘流态的聚丙烯进一步的实现物料的混炼及料温的混合， 所述混合段4为菠萝头结构，采用这种设计，使粘流状态下的物料实现料层的变化、改变了物料的流动方向，使得物料混合均勻。实施例2本实施例中的一种用于聚丙烯的高速挤出单螺杆与实施例1的区别在于所述进料段1螺棱的外径比压缩分离段2螺棱的外径小0. 3毫米。所述进料段1的长度为进料段1螺棱外径的13倍。所述与计量段3相接处的压缩分离段2的主螺棱201的螺距为螺杆直径的1. 15倍。所述副螺棱202螺距比主螺棱201螺距大5mm。所述计量段3的螺槽深度为螺杆直径的0. 0115倍。实施例3本实施例中的一种用于聚丙烯的高速挤出单螺杆与实施例1的区别在于所述进料段1螺棱的外径比压缩分离段2螺棱的外径小1. 0毫米。所述进料段1的长度为进料段1螺棱的外径的14倍。所述与计量段3相接处的压缩分离段2的主螺棱201的螺距为螺杆直径的1. 2倍。所述副螺棱202螺距比主螺棱201螺距大7mm。所述计量段3的螺槽深度为螺杆直径的0. 0125倍。以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并非用来限定本实用新型的实施范围； 即凡依本实用新型的权利要求范围所做的等同变换，均为本实用新型权利要求范围所覆
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权利要求一种用于聚丙烯的高速挤出单螺杆，其特征在于螺杆从后端到前端依次分为进料段、压缩分离段、计量段、混合段，所述压缩分离段设有主螺棱和副螺棱。
2.如权利要求1所述的用于聚丙烯的高速挤出单螺杆，其特征在于所述进料段螺棱 的外径小于压缩分离段、计量段、混合段中任何一段螺棱的外径。
3.如权利要求2所述的用于聚丙烯的高速挤出单螺杆，其特征在于所述压缩分离段、 计量段、混合段的螺棱的外径相同。
4.如权利要求3所述的用于聚丙烯的高速挤出单螺杆，其特征在于所述进料段螺棱 的外径比压缩分离段螺棱的外径小0. 2-1. 0毫米。
5.如权利要求4所述的用于聚丙烯的高速挤出单螺杆，其特征在于所述进料段的长 度为进料段螺棱外径的12-14倍。
6.如权利要求5所述的用于聚丙烯的高速挤出单螺杆，其特征在于所述与计量段相 接处压缩分离段的主螺棱的螺距为螺杆直径的1. 1-1. 2倍。
7.如权利要求6所述的用于聚丙烯的高速挤出单螺杆，其特征在于所述压缩分离段 的螺槽的深度从压缩分离段与进料段相接处朝计量段方向逐渐变小，副螺棱螺距比主螺棱 螺距大。
8.如权利要求7所述的用于聚丙烯的高速挤出单螺杆，其特征在于所述副螺棱螺距 比主螺棱螺距大4 7mm。
9.如权利要求8所述的用于聚丙烯的高速挤出单螺杆，其特征在于所述计量段的螺 槽深度为螺杆直径的0. 0101 0. 0125倍。
10.如权利要求9所述的用于聚丙烯的高速挤出单螺杆，其特征在于所述混合段为菠 萝头结构。
专利摘要一种用于聚丙烯的高速挤出单螺杆，其特征在于螺杆从后端到前端依次分为进料段、压缩分离段、计量段、混合段，所述压缩分离段设有主螺棱和副螺棱。本实用新型对照现有技术的有益效果是，减少了压缩段的几何压缩比，提高了物料的输送能力，结合高速旋转的螺杆，大幅度缩短了物料从固态塑化成粘流态的塑化时间，降低聚丙烯的挤出温度，提高了聚丙烯在机头的压力，从而增强了挤出制品的材质密度及后续加工物料的韧性，不仅能实现聚丙烯的高速高产挤出，同时也能实现聚丙烯的低温挤出，提高聚丙烯制品回收的利用率，并且节能效果显著。
文档编号B29C47/62GK201669874SQ201020211509
公开日2010年12月15日 申请日期2010年5月26日 优先权日2010年5月26日
发明者叶镇波, 李意明, 罗庆青 申请人:广东达诚机械有限公司