一种生产聚烯烃管材的双螺杆挤出机及其生产工艺的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种生产聚烯烃管材的双螺杆挤出机，所述挤出机的双螺杆轴芯内部设有沿轴芯轴向的冷却通道，所述挤出机机筒内设有气孔通道和水冷通道，所述气孔通道沿挤出机机筒轴向，所述水冷通道外接循环水管道。本发明还提供了使用上述双螺杆挤出机生产聚烯烃管材的生产工艺，利用该双螺杆挤出机生产聚烯烃管材不仅产量大，而且生产步骤简单、连续、生产效率高、成本低廉。
【专利说明】一种生产聚烯烃管材的双螺杆挤出机及其生产工艺
【技术领域】
[0001] 本发明涉及塑料管材生产领域，具体是指一种生产聚烯烃管材的双螺杆挤出机及 其生产工艺。
【背景技术】
[0002] 聚烯烃管材，如聚丙烯管、聚乙烯管、聚丁烯管等一般都采用单螺杆挤出机连续挤 出成型的方法生产。在挤出过程中，原料在挤出机内经过加热、熔融塑化后，稳定地输送到 机头，在机头定型成管胚，在牵引装置作用下通过定型和冷却装置最终形成规定尺寸的管 材。
[0003] 单螺杆挤出机由于具有生产效率高、挤出质量有保证、能耗低等特点，目前其广泛 应用于聚烯烃管材生产制造领域。然而，随着生产要求的不断提高，单螺杆挤出机逐渐暴露 出其不足。首先，小口径的单螺杆挤出机的产量有限，不能满足管材高速生产需求。如直径 为75mm的单螺杆挤出机生产聚丙烯管材每小时产能仅为140kg左右。而大口径（90mm以 上）的单螺杆挤出机剪切太强，会对原料和管材性能造成破坏。其次，单螺杆挤出机的塑化 能力有限，往往需要先使用双螺杆挤出机将原料与色母、填充剂、改性剂等混合原料先进行 加工造粒，然后再使用单螺杆挤出机生产管材。如专利CN101168609A使用双螺杆挤出机先 将聚丙烯原料与β成核改性剂、无机填料等制成β成核改性无规共聚聚丙烯管道专用料， 然后再使用单螺杆挤出机生产管材。这种方法固然可以使得原料塑化充分，但却增加了原 料造粒工艺步骤，提高了管材生产成本。
[0004] 双螺杆挤出机按螺杆类型可分为平行双螺杆和锥形双螺杆。其中，锥形双螺杆挤 出机的起始端螺杆直径大，剪切强，有利于原料的熔融塑化，而末端螺杆直径小，剪切弱，有 利于防止原料在高温下降解。由于锥形双螺杆的这种特性，该类型挤出机被广泛应用于硬 质聚氯乙烯管材的生产。然而，锥形双螺杆挤出机的塑化能力较弱，不能用于聚丙烯、聚乙 烯等聚烯烃管材的生产。
[0005] 平行双螺杆挤出机可以通过调整螺杆组合和提高螺杆转速使得原料得到充分的 塑化，因而其塑化能力强。然而当螺杆转速太高时会产生大量的剪切热，它造成原料熔体温 度升高，原料发生热降解和机械降解，使得管材性能发生破坏，管材寿命无法满足50年以 上使用需求；另一方面，平行双螺杆挤出机的机头压力低，无法达到管材成型的最低压力要 求，因而无法定型成管胚。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的是克服现有技术的不足提供一种生产聚烯烃管材的双螺杆挤出机 及其生产工艺，利用该双螺杆挤出机生产聚烯烃管材不仅产量大，而且生产步骤简单、连 续、生产效率高、成本低廉。
[0007] 本发明的目的是通过如下技术方案实现的：一种生产聚烯烃管材的双螺杆挤出 机，其特征在于：所述挤出机的双螺杆轴芯内部设有沿轴芯轴向的冷却通道，所述挤出机机 筒内设有气孔通道和水冷通道，所述气孔通道沿挤出机机筒轴向，所述水冷通道外接循环 水管道。
[0008] 优选的，挤出机机筒和管材模头之间设有滤网。
[0009] 优选的，挤出机机筒和管材模头之间设有齿轮泵。
[0010] 更优选的，挤出机机筒和齿轮泵之间设有滤网。
[0011] 优选的，所述双螺杆挤出机为平行同向双螺杆挤出机。
[0012] 本发明的另一个目的是通过如下技术方案实现的：一种上述双螺杆挤出机生产聚 烯烃管材的方法，其步骤包括：（1)将聚丙烯原料、色母、改性剂、填料、抗氧剂倒入高速搅 拌机中混合均匀；（2)将混合后的物料倒入所述双螺杆挤出机熔融塑化；（3)将原料在模 头内定型成管胚，然后在牵引装置作用下通过定径套和真空箱冷却定型得到所述聚烯烃管 材。
[0013] 所述步骤（2)中螺杆轴芯温度为20_40°C。
[0014] 所述步骤（3)中机筒温度为190_220°C。
[0015] 本发明使用平行同向双螺杆挤出机生产，因此原料可以在挤出机中充分塑化均 匀。并且本发明在双螺杆芯轴内部通入水或者油对螺杆进行冷却，可以降低物料温度，防 止物料在高速剪切升温条件下发生降解破坏。而在挤出机机筒内部设计气孔通道和水冷通 道，可以使用风冷和水冷结合的方式对机筒温度进行精确温控。同时，在挤出机机头与模头 之间安装滤网，可以提高挤出机背压；在挤出机机头与管材模头之间安装齿轮泵，可以保证 原料均匀稳定输送，并提高模头压力。本发明的双螺杆挤出机结构简单，利用该螺杆机生产 聚烯烃管材工艺也简单，产量大，成本低，连续性好，具有很强的实用性。
【专利附图】
【附图说明】
[0016] 图1为所述双螺杆挤出机机筒示意图；
[0017] 图2为所述双螺杆挤出机轴芯示意图；
[0018] 图3为所述双螺杆挤出机示意图；
[0019] 其中：1.机筒气孔通道、2.机筒水冷通道、3.轴芯、4.电加热块、5.轴芯冷却通 道、6.机筒、7.管材模头、8.滤网、9.齿轮泵、10.进料口、11.排气口。
【具体实施方式】
[0020] 以下结合附图并通过具体实施例来进一步说明本发明：
[0021] 如图1-3所示，本发明所述一种生产聚烯烃管材的双螺杆挤出机，所述挤出机的 双螺杆轴芯3内部设有沿轴芯3轴向的冷却通道5,在冷却通道5内通入水或者油对螺杆轴 芯3进行冷却，降低物料温度，防止物料在高速剪切升温条件下发生降解破坏。并且，所述 挤出机机筒6内设有气孔通道1和水冷通道2,所述气孔通道1沿挤出机机筒6轴向，所述 水冷通道2外接循环水管道，使用风冷和水冷结合的方式对机筒6温度进行精确温控。机 筒6上设有进料口 10和排气口 11。所述挤出机机筒6和管材模头7之间设有齿轮泵9,保 证原料均匀稳定输送，同时提高模头压力，使原料可以直接在模头中定型成管胚。挤出机机 筒6和齿轮泵9之间设有滤网8,可以提高挤出机背压，促进熔融塑化。
[0022] 实施例1
[0023] (1)混料。按下列比例配置物料：
[0024] 无规共聚聚丙烯（PP-R) l〇〇kg 灰色母 2 kg 抗氧剂1010 100g 抗氧剂168 100g
[0025] 将上述物料放入高速搅拌器中混合均勻，搅拌器转速800r/min，搅拌时间lOmin。
[0026] (2)将上述混合均匀的物料加入本发明所述双螺杆挤出机，挤出机螺杆直径75mm， 螺杆转速350r/min。
[0027] (3)向双螺杆芯轴冷却通道内通入20°C水对螺杆进行冷却，以降低物料温度，防止 物料在高速剪切升温条件下发生降解破坏。
[0028] (4)使用空气冷却和水冷却结合的方式对机筒温度进行精确控制，机筒温度保持 为 190-220°C ;
[0029] (5)在挤出机机头与管材模头之间安装滤网，提高挤出机背压，促进原料的熔融塑 化；
[0030] (6)在挤出机机头与管材模头之间安装齿轮泵，保证原料均匀而稳定地向模头输 送，同时提供足够的模头压力用于管材成型；
[0031] (7)原料在模头内定型成管胚，然后在牵引装置作用下通过定径套和真空箱冷却 定型最终形成聚丙烯管材。
[0032] (8)对管材进行切割、检验，合格品包装入库。
[0033] 实施例2
[0034] (1)混料。按下列比例配置物料：
[0035] 无规共聚聚丙烯（PP-R) l〇〇kg 灰色母 2 kg 庚二酸钙 l〇〇g 抗氧剂1010 100g 抗氧剂168 100g
[0036] 将上述物料放入高速搅拌器中混合均勻，搅拌器转速800r/min，搅拌时间10min。
[0037] (2)将上述混合均匀的物料加入平行双螺杆挤出机，挤出机螺杆直径75mm，螺杆转 速 350r/min〇
[0038] (3)向双螺杆芯轴冷却通道内通入23°C水对螺杆进行冷却，以降低物料温度，防止 物料在高速剪切升温条件下发生降解破坏。
[0039] (4)使用空气冷却和水冷却结合的方式对机筒温度进行精确控制，机筒温度保持 为 190-220°C ;
[0040] (5)在挤出机机头与管材模头之间安装滤网，提高挤出机背压，促进原料的熔融塑 化；
[0041] (6)在挤出机机头与管材模头之间安装齿轮泵，保证原料均匀而稳定地向模头输 送，同时提供足够的模头压力用于管材成型；
[0042] (7)原料在模头内定型成管胚，然后在牵引装置作用下通过定径套和真空箱冷却 定型最终形成聚丙烯管材。
[0043] (8)对管材进行切害I]、检验，合格品包装入库。
[0044] 实施例3
[0045] (1)混料。按下列比例配置物料：
[0046] 无规共聚聚丙烯（PP-R) l〇〇kg 灰色母 2 kg 碳酸钙 l〇kg 娃院偶联剂KH550 100g 抗氧剂1010 100g 抗氧剂168 100g
[0047] 将上述物料放入高速搅拌器中混合均匀，搅拌器转速800r/min，搅拌时间10min。
[0048] (2)将上述混合均匀的物料加入平行双螺杆挤出机，挤出机螺杆直径75mm，螺杆转 速 350r/min〇
[0049] (3)向双螺杆芯轴冷却通道内通入30-40°C油对螺杆进行冷却，以降低物料温度， 防止物料在高速剪切升温条件下发生降解破坏。
[0050] (4)使用空气冷却和水冷却结合的方式对机筒温度进行精确控制，机筒温度保持 为 190-220°C ;
[0051] (5)在挤出机机头与管材模头之间安装滤网，提高挤出机背压，促进原料的熔融塑 化；
[0052] (6)在挤出机机头与管材模头之间安装齿轮泵，保证原料均匀而稳定地向模头输 送，同时提供足够的模头压力用于管材成型；
[0053] (7)原料在模头内定型成管胚，然后在牵引装置作用下通过定径套和真空箱冷却 定型最终形成聚丙烯管材。
[0054] (8)对管材进行切割、检验，合格品包装入库。
[0055] 实施例4
[0056] (1)混料。按下列比例配置物料：
[0057] 无规共聚聚丙烯（PP-R) l〇〇kg 灰色母 2 kg 抗氧剂1010 100g 抗氧剂168 100g
[0058] 将上述物料放入高速搅拌器中混合均勻，搅拌器转速800r/min，搅拌时间lOmin。
[0059] (2)将上述混合均匀的物料加入单螺杆挤出机，挤出机螺杆直径75mm，螺杆转速 60r/min〇
[0060] (3)使用空气冷却对机筒温度进行温控，机筒温度保持为190-220°c ;
[0061] (4)在挤出机机头与管材模头之间安装滤网，提高挤出机背压，促进原料的熔融塑 化；
[0062] (5)经过塑化的原料在模头内定型成管胚，然后在牵引装置作用下通过定径套和 真空箱冷却定型最终形成管材。
[0063] (6)对管材进行切割、检验，合格品包装入库。
[0064] 表1实施例1-4的聚丙烯管材性能检测结果
[0065]
【权利要求】
1. 一种生产聚烯烃管材的双螺杆挤出机，其特征在于：所述挤出机的双螺杆轴芯内部 设有沿轴芯轴向的冷却通道，所述挤出机机筒内设有气孔通道和水冷通道，所述气孔通道 沿挤出机机筒轴向，所述水冷通道外接循环水管道。
2. 根据权利要求1所述双螺杆挤出机，其特征在于：挤出机机筒和管材模头之间设有 滤网。
3. 根据权利要求1所述双螺杆挤出机，其特征在于：挤出机机筒和管材模头之间设有 齿轮泵。
4. 根据权利要求2或3所述双螺杆挤出机，其特征在于：所述滤网设在挤出机机筒和 齿轮泵之间。
5. 根据权利要求1所述双螺杆挤出机，其特征在于：所述双螺杆挤出机为平行同向双 螺杆挤出机。
6. -种用权利要求1所述双螺杆挤出机生产聚烯烃管材的方法，其步骤包括：（1)将聚 丙烯原料、色母、改性剂、填料、抗氧剂倒入高速搅拌机中混合均匀；（2)将混合后的物料倒 入所述双螺杆挤出机熔融塑化；（3)将原料在模头内定型成管胚，然后在牵引装置作用下 通过定径套和真空箱冷却定型得到所述聚烯烃管材。
7. 根据权利要求6所述生产聚烯烃管材的方法，其特征在于：所述步骤（2)中螺杆轴芯 温度为20-40°C。
8. 根据权利要求6所述生产聚烯烃管材的方法，其特征在于：所述步骤（3)中机筒温度 为 190-220。。。
【文档编号】B29C47/68GK104097311SQ201410141845
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2014年4月10日 优先权日:2014年4月10日
【发明者】陈厚忠 申请人:武汉金牛经济发展有限公司