用于制備低散發(fā)熱塑性高分子材料的三螺桿及其應(yīng)用的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)一種用于制備低散發(fā)熱塑性高分子材料的三螺桿及其應(yīng)用；所述三螺桿包括第一壓力部、第二壓力部、第三壓力部、第四壓力部、第五壓力部；所述三螺桿包括沿物料流向方向的第一壓力部、第二壓力部、第三壓力部、第四壓力部中任意不同區(qū)域組合的至少兩個(gè)循環(huán)、非組合區(qū)域、以及所述循環(huán)與非組合區(qū)域連接后再連接第五壓力部。本發(fā)明三螺桿，通過(guò)增大物料傳質(zhì)面積以及對(duì)熔體中易揮發(fā)組分進(jìn)行壓力傳導(dǎo)，使揮發(fā)組分最多的在真空口聚集并被有效抽提排出，最大化改善了在只采用單個(gè)真空抽提下，螺桿擠出過(guò)程中揮發(fā)組份的溢出效率，在保持熔體共混合理化的同時(shí)，有效降低擠出后物料的TVOC含量及氣味。
【專(zhuān)利說(shuō)明】用于制備低散發(fā)熱塑性高分子材料的三螺桿及其應(yīng)用

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于塑料擠出成型設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種用于制備低散發(fā)熱塑性高分子材料的三螺桿及其應(yīng)用，特別涉及一種在塑料擠出加工工藝中對(duì)產(chǎn)生的氣體及TVOC分子進(jìn)行有效脫除的擠出螺桿。

【背景技術(shù)】
[0002]目前隨著以塑代鋼的不斷深入，改性塑料已廣泛應(yīng)用于生活中各個(gè)領(lǐng)域。而塑料制品在使用過(guò)程中，其內(nèi)部的小分子物質(zhì)會(huì)隨著時(shí)間的推移及溫度的變化而逐漸的散發(fā)到大氣環(huán)境中，特別是涉及到密閉的領(lǐng)域，如汽車(chē)內(nèi)飾件，包括儀表板、副儀表板、門(mén)板、立柱坐寸O
[0003]在塑料使用的過(guò)程中，尤其當(dāng)溫度較高時(shí)，殘余在塑料中的揮發(fā)性有機(jī)物質(zhì)(TVOC)會(huì)散發(fā)出來(lái)，對(duì)人的身體產(chǎn)生損害。而制品中TVOC含量超標(biāo)時(shí)，需采用后續(xù)高溫等工藝進(jìn)行處理耗時(shí)耗力。TVOC物質(zhì)主要包括烴類(lèi)、苯類(lèi)、醛類(lèi)等，主要來(lái)源于聚丙烯、彈性體等樹(shù)脂合成時(shí)殘余的單體，抗氧劑、光穩(wěn)定劑、潤(rùn)滑劑、色粉等添加劑及改性聚丙烯材料加工過(guò)程中降解產(chǎn)生的小分子等，因此，為了減少塑料制品中的TVOC含量，從原材料和加工工藝方面進(jìn)行控制是最必要的選擇。
[0004]在原材料優(yōu)選的情況下，加工工藝過(guò)程成為了改善TVOC的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，目前在聚合物加工設(shè)備中，螺桿擠出機(jī)是最為主要的生產(chǎn)設(shè)備，目前，單螺桿擠出機(jī)，雙螺桿擠出機(jī)和多螺桿擠出機(jī)在工業(yè)中都已經(jīng)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化，螺桿擠出機(jī)一般可分為嚙合同向螺桿擠出機(jī)，嚙合異向螺桿擠出機(jī)，非嚙合螺桿擠出機(jī)和形雙螺桿擠出機(jī)等。在螺桿擠出的過(guò)程中，在高溫和剪切力的作用下，合成階段貯存在原料中的TVOC及在加工過(guò)程中由于剪切，熱氧老化產(chǎn)生的小分子會(huì)以氣態(tài)形式溢出，如果不及時(shí)脫除，在擠出結(jié)束后仍會(huì)貯存在物料中，在以后的使用過(guò)程中就會(huì)不斷地散發(fā)出來(lái)。而目前的螺桿擠出工藝主要集中在采用多真空抽取及剪切力變換來(lái)降低擠出物的TV0C。多真空抽提的方式，隨著真空系統(tǒng)增加，增加能耗的同時(shí)，真空口增多不利于螺桿的密閉性及穩(wěn)定性。而剪切力降低雖可減少材料降解產(chǎn)生的TVOC,但不利于材料共混效果，材料的力學(xué)性能會(huì)受到顯著影響。中國(guó)專(zhuān)利CN102941666A公布了一種制備聚丙烯制品的脫揮雙螺桿，但其只限于應(yīng)用在制備發(fā)泡聚丙烯材料方面，且對(duì)減少TVOC制備低散發(fā)材料效果不明顯。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種用于制備低散發(fā)熱塑性高分子材料的三螺桿及其應(yīng)用；本發(fā)明三螺桿通過(guò)增大傳質(zhì)面積及壓力疏導(dǎo)的方式對(duì)熱塑性高分子材料在加工過(guò)程可易揮發(fā)組份進(jìn)行最大限度脫除，大大降低了在擠出造粒后的TVOC物質(zhì)含量及氣味的殘留，避免了在擠出過(guò)程中采用多真空抽提的能耗，大大節(jié)省了在造粒后要對(duì)制品人工TVOC脫除的時(shí)間成本和經(jīng)濟(jì)成本，在保持熔體充分共混的同時(shí)最大限度的使擠出物具有低散發(fā)的特性。
[0006]本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0007]本發(fā)明提供一種用于制備低散發(fā)熱塑性高分子材料的三螺桿，所述三螺桿包括第一壓力部(Cl)、第二壓力部(C2)、第三壓力部(C3)、第四壓力部(C4)、第五壓力部(C5)，對(duì)應(yīng)壓力分別為P1、P2、P3、P4和P5 ;所述三螺桿包括沿物料流向方向的第一壓力部(Cl)、第二壓力部(C2)、第三壓力部(C3)、第四壓力部(C4)中任意不同區(qū)域組合的至少兩個(gè)循環(huán)、非組合區(qū)域、以及所述循環(huán)與非組合區(qū)域連接后再連接第五壓力部(C5)。
[0008]優(yōu)選地，所述組合的數(shù)量大于等于I。
[0009]優(yōu)選地,所述組合包括區(qū)域的數(shù)量大于等于2。
[0010]優(yōu)選地，所述壓力卩1、？2汴3、？4和？5滿足以下關(guān)系:P4彡P(guān)5彡P(guān)2 < P3彡P(guān)1。
[0011]優(yōu)選地，所述P5與P4的關(guān)系為1.0 P4 ^ P5 ^ 1.5 P4。
[0012]優(yōu)選地，所述P2和P5的關(guān)系為1.0 P5彡P(guān)2彡2.0 P5。
[0013]優(yōu)選地，所述P2和P3的關(guān)系為1.5 P2彡P(guān)3彡2.0 P2。
[0014]優(yōu)選地，所述P3和Pl的關(guān)系為1.0 P3 ^ Pl ^ 1.75 P3。
[0015]另一方面，本發(fā)明提供一種用于制備低散發(fā)熱塑性高分子材料的三螺桿的應(yīng)用，所述應(yīng)用具體指三螺桿可應(yīng)用于嚙合同向三螺桿擠出機(jī)，嚙合異向三螺桿擠出機(jī)，非嚙合同向、異向三螺桿擠出機(jī)、錐型三螺桿擠出機(jī)等三螺桿擠出機(jī)的制備。
[0016]優(yōu)選地，所述三螺桿在擠出機(jī)中的縱向排列包括三角排列或一字排列。
[0017]本發(fā)明所述的一種制備低散發(fā)熱塑性高分子材料的三螺桿，可通過(guò)螺紋元件設(shè)計(jì)，螺桿夾套設(shè)計(jì)，壓力調(diào)節(jié)閥設(shè)計(jì)，螺紋元件組合以及其他一些方式得到所述的壓力控制，起到有效脫揮的作用；特別地，三螺桿在同等的生產(chǎn)效率下增加了物料的分布面積，使得塑料揮發(fā)組分更大限度的溢出和傳導(dǎo)。
[0018]本發(fā)明所述的一種制備低散發(fā)熱塑性高分子材料的三螺桿，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果:
[0019](I)本發(fā)明三螺桿利用壓力差對(duì)易揮發(fā)組份進(jìn)行了目的性疏導(dǎo)，通過(guò)裝有本發(fā)明三螺桿的擠出機(jī)制備的低散發(fā)材料，避免了后續(xù)處理TVOC物質(zhì)繁瑣的加工工序，在塑料生產(chǎn)中無(wú)需附加更多抽提裝置，簡(jiǎn)化塑料制備流程，減少設(shè)備投入，節(jié)約成本；
[0020](2)本發(fā)明三螺桿利用壓力差對(duì)易揮發(fā)組份進(jìn)行疏導(dǎo)原理簡(jiǎn)明，可通過(guò)多種區(qū)域組合、不同組合循環(huán)的控制，達(dá)到高效脫揮的目的，機(jī)動(dòng)靈活，生產(chǎn)便捷；
[0021 ] (3)本發(fā)明三螺桿用途廣泛，可應(yīng)用于嚙合同向三螺桿擠出機(jī)，嚙合異向三螺桿擠出機(jī)，非嚙合同向、異向三螺桿擠出機(jī)、錐型三螺桿擠出機(jī)等三螺桿擠出機(jī)的制備、所有熱塑性高分子物料的擠出，具有很高的應(yīng)用價(jià)值。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0022]通過(guò)閱讀參照以下附圖對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯:
[0023]圖1為本發(fā)明的制備低散發(fā)熱塑性高分子材料的三螺桿的一個(gè)基本循環(huán)示意圖；
[0024]其中，基本循環(huán)為Cl、C2、C3、C4和C5組成的一個(gè)循環(huán)；I為Cl ;2為C2 ;3為C3 ;4 為 C4 ;5 為 C5 ;
[0025]圖2為本發(fā)明的制備低散發(fā)熱塑性高分子材料的三螺桿的一種組合方式示意圖；
[0026]圖3為本發(fā)明的制備低散發(fā)熱塑性高分子材料的三螺桿的一種組合方式示意圖；
[0027]圖4為本發(fā)明三螺桿的三個(gè)螺桿的嚙合方式圖；
[0028]其中，A為三螺桿圓心成等邊三角形的三角排列嚙合；B為三螺桿圓心在一條直線上的一字排列嚙合。

【具體實(shí)施方式】
[0029]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0030]實(shí)施例1
[0031]本實(shí)施例涉及一種用于制備低散發(fā)熱塑性高分子材料的三螺桿，所述的三螺桿為沿物料運(yùn)動(dòng)方向依次5種不同區(qū)域的組合；所述組合為Cl、C2、C3、C4、C5組成的一個(gè)循環(huán)(如圖1所示)；
[0032]所述P5與P4的關(guān)系為P5 = P4 ;
[0033]所述P2和P5的關(guān)系為P2 = P5 ;
[0034]所述P2和P3的關(guān)系為P3 = 1.5P2 ;
[0035]所述P3和Pl的關(guān)系為Pl = P3 ;
[0036]三螺桿擠出機(jī)采用螺桿圓心為等邊三角形的嚙合方式(如圖4中A所示)，物料從加料斗進(jìn)入三螺桿擠出機(jī)后，將經(jīng)過(guò)混合，熔融，減壓，擠出等過(guò)程。在混合熔體進(jìn)入溫度較高的熔融區(qū)之后，達(dá)到某種組份的揮發(fā)溫度，一定量的此組份將以氣態(tài)形式揮發(fā)，在螺桿壓力的作用下，會(huì)沿物料運(yùn)動(dòng)方向的相同方向順流。當(dāng)氣體從Cl區(qū)域流至C2區(qū)域處，由于P2 < Pl氣體會(huì)順流下去，氣體會(huì)較多的聚集在C2段，當(dāng)熔體由C2區(qū)域流至C3區(qū)域時(shí)，由于P3 > P2，氣體會(huì)適當(dāng)壓縮進(jìn)入C3區(qū)域，且由于P3 ( Pl氣體會(huì)快速通過(guò)C3區(qū)域進(jìn)入C4區(qū)域，而P4 < P3，P4 < P2，氣體在壓力差的情況下能夠快速的傳導(dǎo)至C4區(qū)域末端，盡可能多的被真空系統(tǒng)帶走。
[0037]實(shí)施例2
[0038]本實(shí)施例涉及一種用于制備低散發(fā)熱塑性高分子材料的三螺桿，所述的三螺桿為沿物料運(yùn)動(dòng)方向依次5種不同區(qū)域的組合；所述組合為Cl和C2循環(huán)接C3和C4循環(huán)后再接Cl和C2循環(huán)和C3，C4循環(huán)，以及在所述的的循環(huán)之后連接C5 ；
[0039]所述P5與P4的關(guān)系為P5 = 1.5 P4 ;
[0040]所述P2和P5的關(guān)系為P2 = 2.0 P5 ;
[0041]所述P2和P3的關(guān)系為P3 = 2.0 P2 ;
[0042]所述P3和Pl的關(guān)系為Pl = 1.75P3。
[0043]三螺桿擠出機(jī)采用螺桿圓心為等邊三角形的嚙合方式，物料從加料斗進(jìn)入三螺桿擠出機(jī)后，當(dāng)氣體從Cl區(qū)域流至C2區(qū)域處，由于P2 < P1，氣體會(huì)順流并較多的聚集在C2段，當(dāng)熔體由C2區(qū)域流至C3區(qū)域時(shí)，由于P3 > P2，氣體會(huì)適當(dāng)壓縮進(jìn)入C3區(qū)域，且由于P3 ( Pl氣體會(huì)快速通過(guò)C3區(qū)域進(jìn)入C4區(qū)域，且P4 < P3，P4 < P2，氣體快速的傳導(dǎo)至C4區(qū)域末端，并再次重復(fù)以上循環(huán)一次，被真空系統(tǒng)帶走。
[0044]實(shí)施例3
[0045]本實(shí)施例涉及一種用于制備低散發(fā)熱塑性高分子材料的三螺桿，所述的三螺桿為沿物料運(yùn)動(dòng)方向依次5種不同區(qū)域的組合；所述組合方式為C1、C2、C3循環(huán)，以及在所述循環(huán)后再接C5 ；
[0046]所述P2和P5的關(guān)系為P2 = 1.5 P5 ；
[0047]所述P2和P3的關(guān)系為P3 = 1.75 P2 ；
[0048]所述P3和Pl的關(guān)系為Pl = 1.5P3。
[0049]三螺桿擠出機(jī)采用螺桿圓心在一條水平線上的嚙合方式(如圖4中B所示)，物料從加料斗進(jìn)入三螺桿擠出機(jī)后，當(dāng)氣體從Cl區(qū)域流至C2區(qū)域處，由于P2 < P1，氣體會(huì)順流并較多的聚集在C2段，當(dāng)熔體由C2區(qū)域流至C3區(qū)域時(shí)，由于P3 > P2，氣體會(huì)適當(dāng)壓縮進(jìn)入C3區(qū)域，且由于P3 ( Pl氣體會(huì)快速通過(guò)C3區(qū)域進(jìn)入壓力相對(duì)小的C5區(qū)域被真空系統(tǒng)帶走。
[0050]實(shí)施例4
[0051]本實(shí)施例涉及一種用于制備低散發(fā)熱塑性高分子材料的三螺桿，所述的三螺桿為沿物料運(yùn)動(dòng)方向依次5種不同區(qū)域的組合；所述組合為Cl和C2循環(huán)后接C3和C4循環(huán)后再接Cl和C2循環(huán)，以及在所述的的循環(huán)之后連接C5 ;(如圖2所示)；
[0052]所述P5與P4的關(guān)系為P5 = 1.2 P4 ;
[0053]所述P2和P5的關(guān)系為P2 = 2.0 P5 ;
[0054]所述P2和P3的關(guān)系為P3 = 2.0 P2 ;
[0055]所述P3和Pl的關(guān)系為Pl = 1.75P3。
[0056]三螺桿擠出機(jī)采用螺桿圓心為等邊三角形的嚙合方式，物料從加料斗進(jìn)入三螺桿擠出機(jī)后，當(dāng)氣體從Cl區(qū)域流至C2區(qū)域處，由于P2 < P1，氣體會(huì)順流并較多的聚集在C2段，當(dāng)熔體由C2區(qū)域流至C3區(qū)域時(shí)，由于P3 > P2，氣體會(huì)適當(dāng)壓縮進(jìn)入C3區(qū)域，且由于P3 ( Pl氣體會(huì)快速通過(guò)C3區(qū)域進(jìn)入C4區(qū)域，且P4 < P3，P4 < P2，氣體快速的傳導(dǎo)至C4區(qū)域末端并再次經(jīng)過(guò)Cl和C2段壓縮輸送，最后到C5區(qū)域聚集，被真空系統(tǒng)帶走。
[0057]實(shí)施例5
[0058]本實(shí)施例涉及一種用于制備低散發(fā)熱塑性高分子材料的三螺桿，所述的三螺桿為沿物料運(yùn)動(dòng)方向依次5種不同區(qū)域的組合；所述組合方式為C1、C2、C4的循環(huán)，以及在所述循環(huán)后再接C5(如圖3所示)；
[0059]所述P5與P4的關(guān)系為P5 = 1.2 P4 ;
[0060]所述P2和P5的關(guān)系為P2 = 1.5 P5 ；
[0061]所述P2和P3的關(guān)系為P3 = 1.75 P2 ；
[0062]三螺桿擠出機(jī)采用螺桿圓心在一條水平線上的嚙合方式，物料從加料斗進(jìn)入三螺桿擠出機(jī)后，當(dāng)氣體從Cl區(qū)域流至C2區(qū)域處，由于P2 < Pl，氣體會(huì)順流并較多的聚集在C2段，當(dāng)熔體由C2區(qū)域流至C4區(qū)域時(shí)，氣體會(huì)快速通過(guò)并在C5區(qū)域聚集被真空系統(tǒng)帶走。
[0063]以上對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改，這并不影響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。
【權(quán)利要求】
1.一種用于制備低散發(fā)熱塑性高分子材料的三螺桿，所述三螺桿包括第一壓力部、第二壓力部、第三壓力部、第四壓力部、第五壓力部，對(duì)應(yīng)壓力分別為P1、P2、P3、P4和P5，其特征在于，所述三螺桿包括沿物料流向方向的第一壓力部、第二壓力部、第三壓力部、第四壓力部中任意不同區(qū)域組合的至少兩個(gè)循環(huán)、非組合區(qū)域、以及所述循環(huán)與非組合區(qū)域連接后再連接第五壓力部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于制備低散發(fā)熱塑性高分子材料的三螺桿，其特征在于，所述組合的數(shù)量大于等于I。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于制備低散發(fā)熱塑性高分子材料的三螺桿，其特征在于，所述組合包括區(qū)域的數(shù)量大于等于2。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于制備低散發(fā)熱塑性高分子材料的三螺桿，其特征在于，所述壓力P1、P2、P3、P4和P5滿足以下關(guān)系:P4彡P(guān)5彡P(guān)2 < P3彡P(guān)1。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于制備低散發(fā)熱塑性高分子材料的三螺桿，其特征在于，所述P5與P4的關(guān)系為1.0 P4彡P(guān)5彡1.5 P4。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于制備低散發(fā)熱塑性高分子材料的三螺桿，其特征在于，所述P2和P5的關(guān)系為1.0 P5 ^ P2 ^ 2.0 P5。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于制備低散發(fā)熱塑性高分子材料的三螺桿，其特征在于，所述P2和P3的關(guān)系為1.5 P2 ^ P3 ^ 2.0 P2。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于制備低散發(fā)熱塑性高分子材料的三螺桿，其特征在于，所述P3和Pl的關(guān)系為1.0 P3 ^ Pl ^ 1.75 P3。
9.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于制備低散發(fā)熱塑性高分子材料的三螺桿的應(yīng)用，其特征在于，所述應(yīng)用具體指三螺桿應(yīng)用于嚙合同向三螺桿擠出機(jī)，嚙合異向三螺桿擠出機(jī)，非嚙合同向、異向三螺桿擠出機(jī)或錐型三螺桿擠出機(jī)的三螺桿擠出機(jī)的制備。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的用于制備低散發(fā)熱塑性高分子材料的三螺桿的應(yīng)用，其特征在于，所述三螺桿在擠出機(jī)中的縱向排列包括三角排列或一字排列。
【文檔編號(hào)】B29C47/40GK104275789SQ201410476007
【公開(kāi)日】2015年1月14日 申請(qǐng)日期:2014年9月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月17日
【發(fā)明者】路海冰, 婁小安, 裘浩成, 沈葉龍, 蘇吉英 申請(qǐng)人:上海日之升新技術(shù)發(fā)展有限公司