[发明专利]基于旋转剪切层流动态分配的多层复合共挤出方法及模具

说明书

技术领域

本发明涉及高分子材料成型技术领域，特别涉及一种基于旋转剪切层流动态分配的多层复合共挤出方法及模具。

背景技术

随着塑料制品应用领域的不断扩增，人们对产品要求也在不断提升，比如让制品由多种不同特性的原料构成，使它兼有几种不同原料的优良特性，实现不同的功能；或是由不同颜色的同种原料构成，从而得到特殊的外观，此时单层的模头已经无法满足需求，这就需要多层共挤模头来实现。

共挤出技术被广泛用于复合薄膜、板材、管材、异型材及电线电缆的生产，以满足改善性能、降低成本、降低环境污染及改善外观等的要求。多层复合塑料制品应用日益广泛，多层共挤技术的关键在于多层复合挤出模头，其结构决定着多层复合制品的性能。

目前共挤模头技术主要分为多流道式共挤模头技术和喂料块式共挤模头技术。多流道式共挤模头是熔体在进入模头前就完成复合过程，喂料块式共挤模头是在模头内完成熔体的复合。多流道式共挤模头具有若干层数和各层尺寸相对应的熔体槽，各层熔体在模头外汇合后进入共挤模头，但是多流道式共挤模头体积巨大，熔体流动路径长，挤出压力大，挤出困难，且复合效果不如模内复合的喂料块式共挤模头。对于几种粘度和工艺温度差别较大的原料，模内共挤的优势就会体现出来。供料块按要求的顺序将熔体流分配，平衡各组分的速度，然后将熔体流并流，形成复合层，但是成型的多层复合制品各层之间的厚度均匀性较差。现有的模内复合的共挤模头结构复杂，熔体流程长，体积大，对挤出机的背压要求高，从而能耗也高。

针对目前多层复合挤出模头存在的设备结构庞大、高成本、高能耗等问题，开发一种新型的基于旋转剪切层流动态分配的多层复合共挤出方法及模具具有重大意义。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种结构简单、能耗较低、模头压力小及熔体停留时间较短的基于旋转剪切层流动态分配的多层复合共挤出方法。

本发明的另一目的在于提供一种用于实现上述方法的基于旋转剪切层流动态分配的多层复合共挤出模具。

本发明的技术方案为：一种基于旋转剪切层流动态分配的多层复合共挤出方法，来自多台挤出机的聚合物熔体从环形流道的外壁面进入环形流道后，在环形流道内壁面的旋转剪切作用下形成层流，后进入的聚合物熔体包覆在先进入的聚合物熔体外侧，在环形流道出口处形成圆周方向均匀流动的圆截面多层坯料。

所述聚合物熔体进入环形流道时，在环形流道的各层熔体槽中由内向外依次进入，即各聚合物熔体中，对应于最内层熔体槽的聚合物熔体最先进入环形流道，然后位于其外层的聚合物熔体再进入环形流道，后进入的聚合物熔体逐层包覆在先进入的聚合物熔体外侧，最终形成多层坯料。

所述聚合物熔体进入环形流道时，聚合物熔体的流向为相应各层熔体槽的切线方向。聚合物熔体沿切向进入环形流道，即可根据复合制品的层数调整熔体槽和进料口的布置。

所述挤出机的台数、环形流道的熔体槽层数和胚料的层数相等。

本发明一种用于实现上述方法的基于旋转剪切层流动态分配的多层复合共挤出模具，包括集流定子、旋转芯棒和芯棒加热器，集流定子设于旋转芯棒外周，且集流定子与旋转芯棒之间形成包含有多层熔体槽的环形流道，旋转芯棒外接驱动装置(通过驱动装置可调节旋转芯棒的转速，使其适应不同制品不同材料的生产)，旋转芯棒内部设有预热用的芯棒加热器。

所述集流定子的外侧壁设有多个进料口，进料口的数量与环形流道的熔体槽层数相等，每个进料口对应与一层熔体槽连通；各进料口分别与提供相应聚合物熔体的挤出机相连接。

所述环形流道包括相连接的进料段和出料段，进料段中，相同熔体槽的各处深度相等，出料段中，相同熔体槽的深度沿聚合物熔体输送方向逐渐减小。

所述模具还包括口模加热圈，口模加热圈设于与环形流道出料段对应的集流定子外周。

所述模具还包括集流加热圈，集流加热圈设于与环形流道进料段对应的集流定子外周。

以5层结构的胚料为例，上述结构的模具应用于五层复合挤出吹塑薄膜设备时，其工作原理为：集流定子外表面开有五个进料口，分别连接沿圆周方向均匀分布的五台挤出机，来自五台挤出机的聚合物熔体依次从环形流道外壁面进入后，在环形流道内壁面的旋转剪切作用下形成层流，后进入的熔体包覆在先进入的熔体外面，在环形流道出口形成圆周方向均匀流动的圆截面多层坯料，实现熔体动态复合和圆周方向的均匀分配。

本发明相对于现有技术，具有以下有益效果：