[发明专利]高分子材料管材螺杆挤出方法

说明书

技术领域

本发明涉及熔融流动性很差，甚至没有熔融流动性的高分子材料管材螺杆挤出方法。

背景技术

目前，对流动性很差的高分子材料管材成型普遍采用的成型方法有：柱塞挤出成型；高分子材料进行流动工艺改性，增加其成型流动性后，采取普通单螺杆挤出成型；单螺杆挤出机筒成型法。

柱塞挤出成型可以看成是连续的烧结成型，该方法成型过程不连续，塑化时间长，生产效率较低，不宜成型大的成品，在生产应用中受到一定限制。

对流动性差高分子原料流动工艺改性后，采用普通单螺杆挤出成型，虽然能够成型，但成型效率低下，同时以降低产品性能为代价。

单螺杆机筒成型法专利ZL200710053227.2的主要工艺特征是在机筒内实现“进料→压实→UHMWPE管材型胚成型→塑化”的工艺流程，有别于普通挤出机成型高分子材料管材“进料→压实→塑化→管材成型（机筒外）”的工艺流程，这种先成型管材型胚，然后塑化工艺过程，保证管材的成型与原料熔融流动性没有必然关系，即使原料的熔融流动性很差也能成型。但专利ZL200710053227.2技术所成型的管材型胚的运动形式难以控制，一方面管材型胚随螺杆作旋转运动，另外与螺槽间作相对直线运动，管材型胚的绝对运动形式为螺旋运动。在成型过程中，随螺杆的同心度的降低，导致螺杆光杆与机筒间所形成的空间所形成UHMWPE管材型胚的几何尺寸精度降低，从而影响UHMWPE管材的精确定型和UHMWPE管材成型的稳定性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术而提出一种新型高分子材料管材螺杆挤出方法，其保留了专利ZL200710053227.2技术所有优点的前提下，提高了成型稳定性和产品质量。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：高分子材料管材螺杆挤出方法，其特征在于采用高分子材料管材螺杆挤出设备按以下步骤顺序进行：动力齿轮及从动齿轮旋转运动带动旋转螺杆旋转，将高分子原料向前输送并逐渐被压实；定径螺杆静止，当高分子原料到达定径螺杆处，高分子原料充满机筒与定径螺杆间所形成的空间形成高分子材料管材型胚；所得的高分子材料管材型胚在摩擦热、机筒外热和加热螺杆的共同作用下，逐渐塑化，得到高分子材料管材；然后在挤出压力的继续作用下，高分子材料管材通过定型芯棒和定型套来实现温度和几何尺寸的均化过程；再通过冷却套完成冷却定型过程，最后通过牵引装置、计量装置和切割装置共同协调工作下，实现高分子材料管材的连续成型。

按上述方案，所述的高分子材料管材螺杆挤出设备，包括有机箱、动力齿轮、旋转螺杆、定径螺杆、螺杆定位套、从动齿轮、法兰、机筒、加热器和滚球，其中，动力齿轮的两端装有一对轴承，轴承安装在机箱上，动力齿轮与安设在机箱上的从动齿轮啮合，在外力的作用下，带动从动齿轮旋转，所述的机箱上固定设置有螺杆定位套，其上固定有定径螺杆，定径螺杆从旋转螺杆内穿过，处于静止状态，定径螺杆与旋转螺杆相配合且接近旋转螺杆端部处开有沟槽，沟槽中安设有滚球，避免定径螺杆与旋转螺杆直接接触，机筒的两侧通过法兰固定在机箱上，机筒外侧安设有加热器。

按上述方案，所述的旋转螺杆上设有一对轴承定位面，其上安设有一对轴承，轴承安装在机箱上，确保旋转螺杆工作时的同心度。

按上述方案，所述的旋转螺杆上有螺棱，起进料压实的目的，其结构划分为：压实段：等螺距变螺槽深度、变螺距变螺槽深度或变螺距等螺槽深度；过渡段，过渡段上没有螺棱，旋转螺杆壁厚逐步减小直至消失；所述的旋转螺杆上开有安装键的键槽，通过键实现与从动齿轮的连接。

按上述方案，所述的定径螺杆上开有安装键的键槽，通过键实现与螺杆定位套的连接，确保定径螺杆工作时不旋转；定径螺杆上开有止退台，工作时与螺杆定位套接触，确保定径螺杆工作时不后退。

按上述方案，所述的机筒上开有沟槽，对应在旋转螺杆的压实段，以提高旋转螺杆的输送能力。

本发明的基本原理是：定径螺杆静止，旋转螺杆旋转，将高分子原料输送压实并产生足够的挤出压力，旋转螺杆与普通螺杆相比只有进料压实段，而没有塑化段；当被压实原料到达定径螺杆与机筒型腔时，从而形成管材型胚；在摩擦热和机筒加热器热传导的共同作用下，当管材型胚到达机筒前端处，管材充分完全塑化；其后，定型机筒内，实现高分子材料管材的精确定型。

本发明与专利ZL200710053227.2，发明名称“超高分子量聚乙烯管材单螺杆挤出机筒成型法”相比具有以下优点：