[发明专利]用于连续地挤出具有不同材料的管材的装置和方法

说明书

一种共注射挤出设备和方法。第一挤出机与第一材料递送通道协作，用于将第一材料递送到模具。第二挤出机与第二材料递送通道协作，用于将第二材料递送到模具。第一柱塞被定位在所述第一材料递送通道中，且第二柱塞被定位在所述第二材料递送通道中。所述柱塞能够在第一位置和第二位置之间移动；在所述第一位置中，所述柱塞在相应的材料递送通道中朝向所述模具延伸；在所述第二位置中，所述柱塞在相应的材料递送通道中远离所述模具缩回。

技术领域

本发明涉及用于连续地挤出具有不同材料的管材(tubing)的装置和方法。具体地，本发明涉及用于使材料的含量沿着挤出管材的长度变化的聚合物挤出系统和方法。

背景技术

由塑料制成的管(tube)、管道(pipe)、片材、膜、型材和其他挤出产品例如具有取决于所使用的特定塑料的不同特性。一种塑料将是非常柔性的，而另一种塑料将是非常僵硬的等。一种塑料可以是透明的，而另一种塑料是不透明的。对于许多应用，期望制造如下挤出产品，所述挤出产品是两种或更多种材料的共挤出物，所述两种或更多种材料从一种材料到另一种材料突然改变或逐渐改变，或者两种或更多种组分材料的相对含量沿着其长度变化。

共挤出物是两个或更多个挤出机连接到单个共挤出模具所通过的过程。个体挤出机向模具进给不同的材料；不同的材料意味着不仅仅是不同类型的材料(诸如，尼龙和聚氨酯)，而且是具有不同特性或质量(诸如，颜色、不透明度或密度)的材料。共挤出产品的一个实施例是通过一对挤出机所挤出的管，该对挤出机进给共挤出模具，该共挤出模具将第一材料引导到挤出的管的外部并且将第二材料引导到该管的内部。结果是同轴的、双层的管状挤出物。

挤出机被直接连接到共挤出模具，但是未达到最佳的结果。已知的塑料挤出机例如是具有大型桶的装置，该大型桶带有大型伺服马达驱动螺杆。塑料小球被放到料斗的一端内。熔化塑料流从另一端出来。由于螺杆是低效的泵，它在转动时生成大量的摩擦和热量。足够的能量从螺杆的机械能转换成热能来熔化塑料。塑料流最终被迫通过模具，形成花园软管、医用导管、管材、片材等。

然而，挤出机螺杆不是正排量泵。从退出端出来的塑料的量不与螺杆的速度精确地成比例。吞吐量随着塑料的黏度、模具处的压力以及其他变量变化。

如果改变共挤出系统的挤出机的速度，人们理论上会改变每种挤出材料的量。然而，对于挤出机，此变化不能够被精确地控制，并且实际上不可能相对从一种材料快速地改变到另一种材料，或者改变含量以使得挤出材料能够精确控制的方式从一种材料逐渐改变到另一种材料。如果挤出机螺杆停止，仍然存在可以从螺杆的凹槽出来的大量塑料(“滴料(drool)”)。因此，如果挤出机用于上文提及的用于改变材料含量的方案，则存在若干问题，包括：i)挤出机中螺杆的惯性是高的；ii)挤出机的输出不与速度呈线性关系；iii)来自挤出机的滴料难以预测和控制；以及iv)每个挤出机的输出不仅受到该挤出机中发生的情况的影响，还受到所有其他挤出机的影响。

从一种挤出材料改变到另一种挤出材料的一种已知方式是使用倾泄阀来实现改变。倾泄阀允许一种材料进入到模具内，而另一种材料被转向并且被丢弃在废弃箱内。然后可以根据需要颠倒两个流动。在此系统中，螺杆以恒定速率运行，同时生成大量的废料。此外，个体模具层经历不一致的熔体流动。

除了螺杆之外，另一种替代方案是使用熔体齿轮泵，如美国专利号5,725,814中所描述的。在此类型的系统中，对齿轮泵的速度的控制控制从泵排出的每种材料的量。然而，此类型的系统遭受个体模具层经历不一致的熔体流动。此外，螺杆不能够以恒定的速度运行。

因此，将有益的是，提供能够挤出具有重复性、稳定性和可预测性的两种或更多种材料并且能够突然或逐渐转换材料的挤出装置、系统和方法。

发明内容

本发明的一个目的是提供如下一种挤出设备，该挤出设备具有用于均匀熔体的连续且恒定的螺旋旋转，并且该挤出设备具有从一种材料到另一种材料的快速过渡。