[发明专利]具有反馈装置的挤出机

说明书

本发明涉及用于加工材料的挤出机，所述挤出机包括含有腔体的挤出 机机筒和至少一个定位在所述腔体内的挤出机螺杆。所述腔体具有上游入 口部分和下游出口部分，所述上游入口部分用于供料待加工材料，所述下 游出口部分可与用于使经加工的材料通过挤出机的挤出机出口相连。

根据材料的类型，加工可以包括混合、捏合和/或熔融。例如，热塑性 材料，特别是聚合物或聚合物混合物，可在经加热的挤出机中熔融并以熔 融状态成型，例如作为测试样品。在同一工艺中，可以混入添加剂。另 外，非热塑性材料，例如食品或其它可食用材料，可以与其它组分在挤出 机中混合，并作为混合物被赋予期望的形状，例如薄膜和颗粒。

特别地，本发明的挤出机是具有有限尺寸和有效体积的挤出机，使其 适用于熔融和混合仅少量可用的聚合物。这些聚合物的处理量可为0.05 g/min至约10g/min，或者，如果挤出机为间歇式，则其有效体积可为5- 50ml。这种挤出机特别适用于实验室环境，用于将常常仅少量可用的实验 等级材料和混合物加工成测试样品。可用量可为50-15g，甚至仅为5g。 以从工业挤出机得知的方式，通过将混合和/或熔融材料供料至挤出机腔体 的下游出口，通过口模或进入阴模(所述口模和阴模均具有适当的形 状)，以进行测试样品的成型。

这样的挤出机可从美国专利No.4695240得知。该文献教导，不能简 单地通过缩小大尺寸的工业挤出机来构造小挤出机。为了获得足够的停留 时间，挤出机机筒应当较长，而挤出机螺杆变得较细。可预见待加工聚合 物的粘度改变所引起的高扭力，造成螺杆失效。在该文献中，通过在挤出 机腔体的入口部分与出口部分之间引入热分离区，解决了与缩小尺寸相关 的问题。该文献声称，其构造消除了与缩小常规挤出机装置相关的挤出机 螺杆提前失效的问题。然而该文献并未公开所提出的方法是如何消除这个 问题的。

本发明的目的是提供一种具有可靠结构并适于处理各种小用量的聚合 物的挤出机。

根据本发明，上述目的通过如下实现：所述至少一个挤出机螺杆的长 度与直径之比小于20∶1；挤出机还包括至少一个从腔体的出口部分贯穿机 筒的循环通道以及至少两个将循环通道与出口部分的腔体上游相连接的循 环出口；挤出机还包括用于引导材料通过所述至少一个循环通道和循环出 口和/或挤出机出口的装置。

因此，在本发明的挤出机中，所述至少一个螺杆有利地是可靠，而通 过将挤出机中的材料流通过循环通道引导至特定的循环出口，可以改变能 够循环通过挤出机的材料的有效体积，使挤出机与材料的可用量相适应。

在一种优选实施方式中，挤出机包括具有至少两个循环出口的循环通 道。这要求在机筒中只存在一个通道，但仍能使挤出机可以改变有效体 积。通过选择所述至少两个循环出口中的一个，可以改变实际用于循环材 料的通道的长度，因而改变所用体积。通过操作设置在通道与循环出口之 间作为引导材料的装置的阀，可以选择期望的体积。通常，至少一个循环 出口位于腔体的入口部分，而其它出口位于更下游的位置。使用的出口在 越下游，材料由挤出机螺杆混合和以其它方式处理的时间越短。利用这一 点，可以在通过通道输运材料的时间与挤出机螺杆捏合和混合材料的时间 之间选择期望的平衡。

在另一种优选实施方式中，存在至少两个循环通道，其中每个具有至 少一个循环出口。因此，例如通过适当地设置阀，可以使用0、1、2个通 道，以适应挤出机中循环材料的体积。在一种特别优选的实施方式中，所 述至少两个循环通道具有不同的体积，不同的体积例如是由不同的横截面 积或不同的长度形成的。在另一种方法中，为了适应性修改循环通道的体 积，将此通道延伸超过最上游的循环出口并与挤出机外壳壁的开口相连。 然后，将与循环通道紧密配合的挡杆从外部推入通道，以封闭一个或更多 个循环出口，从而迫使循环材料流过未被挡杆封闭的循环通道。通过改变 将挡杆推入循环通道的深度，可以选择封闭循环出口的数量。对于由2个 或更多个部件构成的机筒(其可以被打开以取出挤出机螺杆)，可使用插 件来根据需要封闭循环出口或将其与循环通道相连。这些替代性方法的优 点是不需要用阀来开启和关闭循环出口。