[发明专利]基于挤压拉伸的高分子塑化输运方法、模块、装置及设备

说明书

本发明提供了一种基于挤压拉伸的高分子塑化输运方法、模块、装置及设备；其中，方法是指：用于输运高分子物料的输运空间容积实现依次由小到大再由大到小的周期变化；在输运空间容积由小到大变化过程中，高分子物料被强制纳入至输运空间中；在输运空间容积由大到小变化过程中，高分子物料受正应力作用被压实、塑化，之后强制排出，从而依靠输运空间容积变化实现高分子物料正位移输送和塑化输运。本发明可缩短塑化输运过程的热机械历程，降低塑化输运能耗，提高输送效率，缩小设备体积和占用空间。

技术领域

本发明涉及高分子材料塑化输运技术领域，更具体地说，涉及一种基于挤压拉伸的高分子塑化输运方法、模块、装置及设备。

背景技术

高分子材料成型加工过程作业能耗较高，从上世纪30年代开始，螺杆机械就已经广泛使用，如螺杆挤出机、螺杆注射机等，但无论是挤出制品加工，还是注射、压延、吹塑等制品加工，塑料原料都必须经过固体输送、熔融塑化这一基本和共性的过程，这一过程所用能量占高分子材料加工能耗的绝大部分。

在螺杆机械中物料固体输运主要是靠螺杆旋转时，螺杆对物料的摩擦拖拽作用，熔体输送靠的是粘性拖曳，物料的速度梯度与其流动和变形方向垂直，这种流动与变形主要受剪切应力支配，流动变形与剪切应力的方向一致，螺杆旋转无法推动物料的时候，螺杆可以打滑空转，不属于强制挤压输送范畴；因此可以认为目前普遍采用的螺杆机械是基于剪切流变的高分子材料螺杆塑化输运设备。这样就存在塑化输运能力强烈依赖于物料与金属料筒表面之间的摩擦力和物料内摩擦力的问题。这两类问题又与物料自身物性与金属材料、工艺过程有关联。在螺杆机械中通常采取对料筒的固体输送段开槽以增加与物料的摩擦力、增大螺杆长径比、优化螺杆结构等措施可以在一定程度上解决上述问题。但这些措施又势必造成物料塑化输运所经历的热机械历程加长、能耗增加、设备结构体积大等缺陷。

后续进行的新型螺杆设计及改造，都改变不了其剪切流变的本质。为了改变这种情况，迫切需要在高分子材料加工方式上进行创新。

发明内容

为克服现有技术中的缺点与不足，本发明的目的在于提供一种基于挤压拉伸的高分子塑化输运方法、模块、装置及设备；本发明可缩短塑化输运过程的热机械历程，降低塑化输运能耗，提高输送效率，缩小设备体积和占用空间。

为了达到上述目的，本发明通过下述技术方案予以实现：一种基于挤压拉伸的高分子塑化输运方法，其特征在于：用于输运高分子物料的输运空间容积实现依次由小到大再由大到小的周期变化；在输运空间容积由小到大变化过程中，高分子物料被强制纳入至输运空间中；在输运空间容积由大到小变化过程中，高分子物料受正应力作用被压实、塑化，之后强制排出，从而依靠输运空间容积变化实现高分子物料正位移输送和塑化输运。

优选地，采用多段输运空间按相位依次串联来输运高分子物料，以实现高分子物料多级增压和增速地进行塑化输运。

一种高分子塑化输运模块，其特征在于：包括至少一组输运单元；每组输运单元均包括带有定子内腔的定子、外转子和带有外齿的内转子，以及分别设置在定子两侧的挡料盘一和挡料盘二；定子内腔与外转子外侧面相匹配，以实现外转子与定子之间可转动布设；所述外转子设有带有内齿的外转子内腔；所述内转子位于外转子内腔中，且外转子与内转子之间偏心设置；外转子内腔的内齿与内转子的外齿啮合，以实现内转子带动外转子转动；内转子与外转子内腔壁之间留有空间以形成容积呈由小到大再由大到小周期变化的输运空间；所述挡料盘一或定子设有与输运空间首端连通的进料口；挡料盘二或定子设有与输运空间末端连通的出料口。

本发明高分子塑化输运模块中，内转子与外转子的偏心量(e)不可调，两者具有确定的啮合关系；外转子内腔壁、内转子外表面、挡料盘一和挡料盘二围成具有确定几何形状的空间。在内转子旋转时，与内转子偏心啮合的外转子在定子内腔内圆周旋转，由于偏心距的存在致使外转子内腔壁、内转子外表面、挡料盘一和挡料盘二围成的输运空间容积由小到大再由大到小周期性变化；输运空间容积由小变大时高分子物料被逐渐纳入，输运空间容积由大变小时高分子物料在正应力起主要作用下被研磨、压实、排气。