专利名称：用于塑料挤出的设备和方法
技术领域：
本发明涉及一种用于塑料挤出的设备和方法。具体地，本发明涉及一种用于塑料挤出的新颖的改进的设备和方法，其中一体地或单独地设置在输送部筒体的整个内表面上的过渡部分和上多边形凹槽改善加工能力，并使得能够通过料斗去除至少惰性气体组分和来自塑料的挥发性组分。
背景技术：
如图6至图8所描绘地，JP-A-06-278192描述了一种相关技术的塑料挤出设备的气体去除结构。具体地，双螺杆挤出机在图6中表示为附图标记1。双螺杆挤出机1具有筒体2， 该筒体2包括从上游侧A朝下游侧B布置的输送部筒体3、搓揉部筒体4和释放部筒体5。筒体2的上游侧A具有料斗6，该料斗6安装用于将塑料原材料P供应到筒体1 中。筒体1的料斗6的下游侧B具有除气装置8的内管81，该除气装置8作为通气部分安装在通气口 7上。除气装置8包括构造成能够打开或关闭的弹簧推压类型的脱挥口 9和头部10。一对螺杆11可旋转地安装在筒体1中，并从上游侧A朝下游侧B具有输送部螺杆 20、搓揉部螺杆21和释放部螺杆22。将描述由双螺杆挤出机1搓揉塑料原材料P的挤出加工。首先，从料斗6向输送部筒体3供应塑料原材料P，并通过螺杆11的旋转朝双螺杆挤出机1的下游侧运送该塑料原材料P。运送的塑料原材料P通过来自于可被加热和冷却的筒体2的热能并通过混合部螺杆21的剪应力被增塑、熔化并搓揉。当塑料原材料P被供应至料斗6、通过螺杆11的旋转被朝着挤出机1的下游B运送、并通过搓揉部筒体4被增塑、熔化并搓揉时，搓揉部筒体4充满熔化的塑料，于是被密封。然后，与塑料原材料P混合的搓揉的空气或惰性气体组分、残留在塑料原材料内的挥发性组分等倒流至具有较低压力的料斗6的侧边。因为这些气体组分危及螺杆11的运送能力，所以由除气装置8去除这些气体组分。然而，同时，除气装置8吸入原材料的一部分。由于吸入的原材料附着在内管 81的表面上，所以在原材料碳化之前，在用例如手动操作或马达操作的撞锤或者气力抖动器敲击头部10的同时，借助于摇动内管81的力去除附着的原材料。上述相关技术的塑料挤出设备的气体去除结构已暴露以下缺点。当原材料为粉末类型并具有小的粒径时，或者当原材料包含大量气体组分时，粉末流出除气装置的内管并被去除，使得加工能力变得劣化。此外，由于气体去除结构需要通气部分，所以除包括马达或特定用途的金属部件的附件之外，变得需要从外部进气的进气源、诸如真空泵。因此，装备成本提高。
发明内容
本发明将解决前述问题。例如，即使当原粉末具有小的粒径或者包含大量气体组
4分，本发明也可在不危及加工能力的情况下加工大的喷射量。根据本发明的一个说明性方面，提供一种塑料挤出方法，包括制备筒体，该筒体包括输送部筒体、搓揉部筒体和释放部筒体，其中螺杆安装在筒体中，并包括输送部螺杆、 搓揉部螺杆和释放部螺杆；在输送部筒体的上游侧从原材料供应部分的料斗将塑料原材料供应到筒体中；增塑并搓揉塑料原材料；以及从释放部筒体挤出增塑并搓揉的材料，其中输送部筒体包括上多边形凹槽和过渡部分，该过渡部分布置在上多边形凹槽的下游侧，并构造成上多边形凹槽逐渐消失的形状，并且其中在供应塑料原材料中，塑料挤出方法包括当塑料原材料经过上多边形凹槽时，朝料斗释放至少惰性气体组分和挥发性组分。筒体不包括用于向外部释放惰性气体组分和挥发性组分的通气部分。上多边形凹槽包括至少四个凹槽，并且所述至少四个凹槽的深度H满足0 < H < 0. 1D，其中D为筒体的内径。螺杆构造成双螺杆。螺杆构造成沿不同的方向向内转动的双螺杆。上多边形凹槽设置在单独的上多边形筒体中。上多边形凹槽和过渡部分设置在单独的过渡筒体中。上多边形凹槽和过渡部分一体地结合在筒体中。根据本发明的另一说明性方面，提供一种塑料挤出设备，用于在输送部筒体的上游侧从原材料供应部分的料斗将塑料原材料供应到筒体中、用于增塑并搓揉塑料原材料并用于从释放部筒体挤出增塑并搓揉的材料，其中筒体包括输送部筒体、搓揉部筒体和释放部筒体，其中螺杆安装在筒体中，并包括安装在筒体中的输送部螺杆、搓揉部螺杆和释放部螺杆，其中输送部筒体包括上多边形凹槽和过渡部分，该过渡部分布置在上多边形凹槽的下游侧，并构造成上多边形凹槽逐渐消失的形状，并且其中塑料挤出设备构造成当塑料原材料经过上多边形凹槽时，朝料斗释放至少惰性气体组分和挥发性组分。筒体不包括用于向外部释放惰性气体组分和挥发性组分的通气部分。上多边形凹槽包括至少四个凹槽，并且凹槽的深度H满足0<H<0.1D，其中D为筒体的内径。螺杆构造成双螺杆。螺杆构造成沿不同的方向向内转动的双螺杆。上多边形凹槽设置在单独的上多边形筒体中。上多边形凹槽和过渡部分设置在单独的过渡筒体中。上多边形凹槽和过渡部分一体地结合在筒体中。根据本发明的塑料挤出方法和设备可具有通过前述结构实现的以下效果。具体地，根据本发明的塑料挤出设备构造成在输送部筒体的上游侧从原材料供应部分的料斗将塑料原材料供应到筒体中、增塑并搓揉塑料原材料和从释放部筒体挤出增塑并搓揉的材料。筒体至少包括输送部筒体、搓揉部筒体和释放部筒体，而至少包括输送部螺杆、搓揉部螺杆和释放部螺杆的螺杆安装在筒体中。此外，输送部筒体包括上多边形凹槽和过渡部分，该过渡部分布置在上多边形凹槽的下游侧，并构造成上多边形凹槽逐渐消失的形状。当塑料原材料经过上多边形凹槽时，至少惰性气体组分和挥发性组分通过料斗向外部流出。据此，摩擦系数在筒体内表面中通过形成在挤出机的输送部筒体的内表面上的上多边形凹槽而增大，从而增大驱动力并随后提高加工能力。此外，当塑料原材料经过上多边形凹槽时，材料进入上多边形凹槽的多边形状凹槽部分，然后在该多边形状凹槽部分处被压缩，并且塑料原材料的表观体积密度相应地提高。因此，由于惰性气体组分、搓揉的空气、残留在塑料原材料内的挥发性组分等经过凹槽并有效地移动至具有较低压力的料斗侧，所以设备禁止气体经过螺杆通道，从而保持螺杆的运送能力。
此外，由于筒体在其中不需要通气部分，所以根本不需要诸如用于与这样的通气部分连接的真空泵的附加辅助装置。所有所需要的是制作筒体的内壁。同样地，附加装备的成本可通过简化的维护和所实现的改善的可靠性而降低。上多边形凹槽构造成包括至少四个凹槽，并且凹槽的深度满足0< 1D，其中 D为筒体的内径。因此，可根据需要充分地获得筒体内壁的摩擦系数。上多边形凹槽在单独的上多边形筒体中构成。因此，可容易地制造筒体，并且可使上多边形筒体根据原材料的种类而具有不同的摩擦系数。此外，上多边形凹槽和过渡部分在单独的过渡筒体中构成。因此，可容易地制造筒体，并且可使过渡筒体根据原材料的种类而具有不同的摩擦系数。此外，上多边形凹槽和过渡部分在筒体中一体地构成。因此，上多边形凹槽和过渡部分与输送部筒体一体地制造，并可相应地降低加工成本。
图1是根据本发明用于塑料挤出的方法和设备的剖视图；图2是用于本发明的上多边形筒体的前视图；图3是图2的侧视图；图4是用于本发明的过渡筒体的前视图；图5是图4的侧视图；图6是相关技术的塑料挤出设备的剖视图；图7是图6所示的筒体的前视图；以及图8是图7的侧视图。
具体实施例方式本发明的目的是提供一种用于塑料挤出的设备和方法，其中一体地或单独地设置在输送筒体的下游侧的过渡部分和上多边形凹槽改善加工能力，并使得能够通过料斗释放至少惰性气体组分和来自塑料的挥发性组分。现在将参考
根据本发明用于塑料挤出的设备和方法的优选实施例。顺便提及，相同的附图标记用于与相关技术相同的部件或对应的部件。在图1中，由附图标记1指示双螺杆挤出机。双螺杆挤出机的筒体2包括从上游侧A朝下游侧B安装的传送筒体3、搓揉部筒体4和释放部筒体5。在筒体2的上游侧A处，料斗6安装在形成为开口的原材料供应部分3A上。与相关技术相反，通气部分没有安装在料斗6的下游侧B。筒体2的内孔2A具有在图2中描绘的上多边形凹槽31，该上多边形凹槽31从料斗6的下游端开始形成在内孔2A的整个长度上。在图1所示的构造中，过渡筒体30作为单独的个体独立地整合在下游侧B。过渡筒体30具有在图4中描绘的构造。换句话说，输送部筒体3与如稍后描述的上多边形筒体40相同。如图4和图5所图示地，过渡部分30包括内孔2A的下部2Aa和上部2Ab。下部 2Aa具有半圆形状、即圆的一半，而上部2Ab构造成上多边形凹槽31，所述上多边形凹槽31 具有至少四个凹槽31a。如图5中所图示地，上多边形凹槽31构造成形成朝下游侧的下坡，而最终消失。换句话说，由上多边形凹槽31形成的下坡最终消失，因而恢复圆形内孔2A。因此，在图1中，过渡筒体30布置在输送部筒体3与搓揉部筒体4之间。双螺杆11安装在筒体2的内孔2A内。螺杆11由输送部螺杆11a、搓揉部螺杆21 和释放部螺杆22构成。输送部螺杆Ila对应于上多边形筒体40和过渡筒体30，搓揉部螺杆21对应于搓揉部筒体4，而释放部螺杆22对应于释放部筒体5。当过渡筒体30 —体地形成在图1的上多边形筒体40的下游侧B时，或者如图2所示，当只具有上多边形凹槽31的上多边形筒体40作为单独的本体安装在输送部筒体3中时，可实现与上述相同的结构。顺便提及，优选的是，双螺杆挤出机1具有沿不同方向的向内转向。现在将说明在如上所述的图1的构造中的增塑并搓揉塑料材料P。首先，从料斗6供应塑料原材料P，该塑料原材料P通过插入挤出机1的螺杆11的旋转经过上多边形凹槽31和过渡部分32，被运送至搓揉部螺杆21，在搓揉部螺杆21中被增塑和搓揉，并从挤出机的前端的前部或侧边被喷射。当塑料原材料P通过螺杆11的旋转经过上多边形凹槽31时，塑料原材料P进入上多边形凹槽31并被压缩，使得塑料原材料P的表观体积密度提高。与塑料原材料P混合的惰性气体组分或混合空气、或残留在塑料中的挥发性组分可经过上多边形凹槽31，并有效地朝具有低的压力的料斗6流动。结果，禁止空气穿过螺杆通道，并因而保持螺杆11的运送能力。因此，即使对于具有小的粒径的原材料或者包含大量气体组分的原材料，加工能力也不劣化。此外，上多边形凹槽31可通过楔效应增大筒体的内壁的摩擦系数，并且因而通过塑料原材料P的摩擦改善驱动力。因此，还可相应地提高喷射量。由于布置在输送部筒体3中的上多边形筒体40和过渡筒体30保持具有传统的圆形形状，所以塑料原材料P并不由于其自重而停滞，并能由螺杆11运送。此外，由于不需要通气部分，所以不需要诸如真空泵的附加辅助装置，并且只需要制作筒体11的内壁。因此， 能明显降低附加装备的成本。顺便提及，尽管图1图示过渡筒体30作为单独的本体设置于输送部筒体3，但当上多边形凹槽31和过渡部分32通过与输送部筒体3 —体形成而构成时，或者当上多边形凹槽40作为单独的本体安装在输送部筒体3中时，也能实现相同的技术效果。现在将说明发明人利用根据本发明的挤出机用塑料原材料执行挤出加工。在图1中，将两个螺杆11插入可加热和冷却的筒体2，并且两个螺杆11沿不同的方向向内转向。两个螺杆11彼此不接合。原材料HDPE (粉末)堆积密度 0. 4-0. 46g/cm2平均粒度 300-900 μ mm筒体内径 90 Φ mm加工能力210_560kg/h螺杆转速280rpm在能力方面，将在下游侧B包括上多边形筒体40和过渡筒体30的输送部筒体3 与玻璃类型的相关技术的筒体相比较，该玻璃类型的相关技术的筒体包括L/D = 2的输送部筒体3和L/D = 1的过渡筒体30，其中L是在轴线方向上的长度，而D是筒体的内径。
7
上多边形筒体40具有至少四个凹槽，并且凹槽的深度为0.08D，其中D为筒体的内径。试验结果在表1中示出。[表 1]试验结果
权利要求
1.一种塑料挤出方法，包括制备筒体O)，所述筒体( 包括输送部筒体(3)、搓揉部筒体(4)和释放部筒体(5)， 其中螺杆(11)安装在所述筒体中，并包括输送部螺杆(11a)、搓揉部螺杆和释放部螺杆(22)；在输送部筒体⑶的上游侧㈧从原材料供应部分(3A)的料斗(6)将塑料原材料⑵ 供应到所述筒体O)中；增塑并搓揉所述塑料原材料；以及从所述释放部筒体( 挤出已增塑并搓揉的材料，其中所述输送部筒体C3)包括上多边形凹槽(31)和过渡部分(32)，所述过渡部分 (32)布置在所述上多边形凹槽(31)的下游侧，并构造为所述上多边形凹槽(31)逐渐消失的形状，并且其中在供应所述塑料原材料的过程中，所述塑料挤出方法包括当所述塑料原材料(P) 经过所述上多边形凹槽(31)时，朝所述料斗(6)释放至少惰性气体组分和挥发性组分。
2.根据权利要求1所述的塑料挤出方法，其中所述筒体( 不包括用于向外部释放所述惰性气体组分和挥发性组分的通气部分。
3.根据权利要求1所述的塑料挤出方法，其中所述上多边形凹槽(31)包括至少四个凹槽(31a)，并且其中所述至少四个凹槽(31a)的深度H满足0<H<0. 1D，其中D为所述筒体的内径。
4.根据权利要求1所述的塑料挤出方法， 其中所述螺杆(11)被构造为双螺杆。
5.根据权利要求1所述的塑料挤出方法，其中所述螺杆(11)被构造为沿不同的方向向内转动的双螺杆。
6.根据权利要求1所述的塑料挤出方法，其中所述上多边形凹槽(31)设置在单独的上多边形筒体GO)中。
7.根据权利要求1所述的塑料挤出方法，其中所述上多边形凹槽(31)和所述过渡部分(3 设置在单独的过渡筒体(30)中。
8.根据权利要求1所述的塑料挤出方法，其中所述上多边形凹槽(31)和所述过渡部分(3 —体地结合在所述筒体中。
9.一种塑料挤出设备，用于在输送部筒体( 的上游侧(A)从原材料供应部分(3A)的料斗(6)将塑料原材料(P)供应到筒体(2)中，用于增塑并搓揉所述塑料原材料，并用于从释放部筒体( 挤出已增塑并搓揉的材料，其中所述筒体( 包括所述输送部筒体(3)、搓揉部筒体(4)和所述释放部筒体(5)， 其中螺杆(11)安装在所述筒体中，并包括安装在所述筒体(2)中的输送部螺杆(11a)、 搓揉部螺杆和释放部螺杆02)，其中所述输送部筒体C3)包括上多边形凹槽(31)和过渡部分(32)，所述过渡部分 (32)布置在所述上多边形凹槽(31)的下游侧，并构造为所述上多边形凹槽(31)逐渐消失的形状，并且其中所述塑料挤出设备构造成当所述塑料原材料(P)经过所述上多边形凹槽(31)时，朝所述料斗(6)释放至少惰性气体组分和挥发性组分。
10.根据权利要求9所述的塑料挤出设备，其中所述筒体( 不包括用于向外部释放所述惰性气体组分和挥发性组分的通气部分。
11.根据权利要求9所述的塑料挤出设备，其中所述上多边形凹槽(31)包括至少四个凹槽(31a)，并且其中所述凹槽(31a)的深度H满足0 < H < 0. 1D，其中D为所述筒体的内径。
12.根据权利要求9所述的塑料挤出设备， 其中所述螺杆(11)被构造为双螺杆。
13.根据权利要求9所述的塑料挤出设备，其中所述螺杆(11)被构造为沿不同的方向向内转动的双螺杆。
14.根据权利要求9所述的塑料挤出设备，其中所述上多边形凹槽(31)设置在单独的上多边形筒体GO)中。
15.根据权利要求9所述的塑料挤出设备，其中所述上多边形凹槽(31)和所述过渡部分(3 设置在单独的过渡筒体(30)中。
16.根据权利要求9所述的塑料挤出设备，其中所述上多边形凹槽(31)和所述过渡部分(3 —体地结合在所述筒体中。
全文摘要
用于塑料挤出的设备和方法。本发明的目的是改善加工能力，并且设置于输送筒体的上多边形凹槽和过渡部分不需要通气部分。根据本发明的塑料挤出方法和设备是如下的方法和构造，其中上多边形凹槽和过渡部分一体地或单独地设置于输送筒体，以便增大筒体的内壁的摩擦系数，通过螺杆提高塑料原材料的输送效率，并且在不利用通气部分的情况下至少允许气体等朝料斗侧通过。
文档编号B29C47/76GK102441977SQ20111029157
公开日2012年5月9日 申请日期2011年9月26日 优先权日2010年9月30日
发明者井上茂树, 小林二三夫, 矢田恭平, 高本诚二 申请人:株式会社日本制钢所