[发明专利]一种变径螺杆熔融挤出机及其挤出方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种变径螺杆熔融挤出机及其挤出方法，特别是涉及一种一体式变径螺杆挤出机及其挤出方法。

背景技术

在聚合物加工过程中，很多高聚物在水分存在的情况下会对材料力学等性能造成严重影响，因此需要在进行螺杆挤出机前需要对原料进行干燥，原料干燥占用空间，造成能源、空间，人力等资源的浪费。

为了除去原料中的水分，相关研究人员设计出了锥形螺杆挤出机。锥形螺杆挤出机能有效避免安置干燥装置外，还能达到其他优良效果。专利200820083445中提到两根锥形螺杆在机筒内同方向转动使得原料在机筒内塑化更均匀,剪切速率更高,使得机器的塑化性能大大提升；200820083446.5，200820083437和201020680116.1，200820083522.2，均提到了锥形双螺杆造粒机采用不同有效长径比的锥形螺杆，使机器的塑化性能大幅度提升，同时降低了能耗；200920115973.4提到一种非常适用于ABS造粒生产锥形螺杆挤出机，200820083447.X中涉及一种替代现有的双阶造粒机组进行PVC电缆料造粒的锥形螺杆挤出机；200910031147.6，200910031148.0和200920039879.5共同提出了一种可以提高聚烯烃材料的混炼和塑化效果的聚烯烃专用锥形螺杆挤出机；99808830.7公开了一种橡胶、塑料机械的注射成型装置和注射成型方法；200820056183.9涉及一种可以对蓬松物料聚合物进行挤出成型加工的锥形螺杆挤出机；201020548822.0提到一种具有平行螺杆头段的锥形单螺杆挤出机，使物料更容易平稳挤出。

但是之前专利中的锥形螺杆挤出机涉及到的螺杆要么是从进料到挤出全段成锥形，要么是螺杆后段为一平行结构（专利号：201020548822.0）。从进料到挤出全段为锥形结构会形成熔体推进不稳定，这将严重影响原丝质量；而采用螺杆后端为平行结构能使熔体挤出变得均匀，但是从图示中可见其螺杆全段三分之二仍然为锥形的进料、熔融段，只有三分之一部分为平行的挤出段，这种结构对塑料挤出成型是有利的。但是针对纺丝的粒料或粉料，其进料的预结晶和真空排气干燥必须十分均匀，因为纺丝原料的预结晶和含水率的不稳定波动必然会影响后面压缩计量段熔体的稳定性，从而影响到纺丝细流喷头拉伸的均匀性和纤维成型质量。现有技术很难保证在挤出过程中原料的干燥和预结晶均匀进行的同时又能保证充分排除原料中水分，而本专利技术能够有效解决现有技术该方面不足，能够同时满足塑料挤出和纺丝要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种变径螺杆熔融挤出机，特别是提供一种一体式变径螺杆挤出机及其挤出方法。本发明解决了挤出过程中原料的干燥和预结晶均匀进行又能充分排除原料中水分，无需庞大的干燥设备，能够满足塑料挤出，特别适用于熔融纺丝。

本发明的一种变径螺杆熔融挤出机，所述的挤出机是从前到后分成进料预结晶干燥区、预熔融排气区、熔融区和压缩计量区四个区段的一体式变径螺杆挤出机，所述的进料预结晶干燥区筒体为圆柱形，所述的预熔融排气区筒体为圆锥形，所述的熔融区筒体为圆柱形，所述的压缩计量区筒体为圆柱形，所述的进料预结晶干燥区筒体直径大于所述的熔融区筒体直径，熔融区筒体直径和压缩计量区筒体直径相同；所述的进料预结晶干燥区占总螺杆长度的30～40%；所述的预熔融排气区占总螺杆长度的10～15%；所述的熔融区占总螺杆长度的10～15%；所述的预熔融排气区的圆锥形筒体的外锥角角度范围为3～20度；所述的预熔融排气区圆锥形筒体安装有4～16个排气口。采用不同直径比例的平行螺杆，一方面能够使原料的干燥更加充分或预结晶更为均匀，另一方面使出料更加稳定；采用不同锥度的锥形螺杆，能使原料在锥形螺杆段能够产生更大压力，使原料中的水分、低分子量物质等更容易排除，进而提高挤出物或者纺丝干更为稳定进行。

作为优选的技术方案：

如上所述的一种变径螺杆熔融挤出机，所述的进料预结晶干燥区筒体与所述的熔融区筒体的直径比为1.5:1~3:1。

如上所述的一种变径螺杆熔融挤出机，所述的预熔融排气区筒体上的排气口孔径为3～12mm。