一种高分子材料动态离心取向挤出装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术属于高分子材料制品制备技术领域，涉及一种使橡胶、塑料等高分子材料中短纤维及蒙脱土等填料离心取向的挤出装置，该挤出装置由机头体、蜗轮套、型芯套、型芯、环流冷却口、隔离套筒、蜗杆轴及电机等组成，整体结构简单，体积小，部件拆卸更换方便，成本低，效率高，产品质量好，易操作，既可成型实心材料，也可以成型管状材料，该发明专利技术可应用于各种通用的橡胶挤出机上，应用范围广泛。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
—种高分子材料动态离心取向挤出装置
:本技术属于橡胶塑料加工机械领域，特别是一种高分子材料动态离心取向挤出装置。
技术介绍
:近年来，随着高分子材料科学的迅猛发展以及人类生产生活对高分子材料日益增加的社会需求，功能性高分子复合材料及其制品开始得到越来越深入的研究及应用，已经被广泛地应用于社会的各个领域。其中，以橡胶为基体的高分子类复合材料则成为高分子材料中用量较大和用途较广的一种，原因是橡胶不仅具有其他大部分材料不具备的高弹性，而且还有高度的电气绝缘性、低导热性、水密性、优良的气密性，某些特种橡胶还具有耐化学腐蚀、耐高温、耐低温等特殊性能。为进一步提高橡胶类复合材料的性能，人们将短纤维、纳米纤维与橡胶、塑料等高分子材料混合，形成新型的增强复合材料，比如短纤维增强橡胶复合材料。短纤维增强橡胶复合材料作为一种新型的橡胶复合材料，将短纤维的刚性和橡胶的柔性结合在一起，使材料不仅保持了橡胶原有的高弹性，而且显著提高了橡胶制品的模量，并赋予制品以高硬度、高模量、耐刺穿、耐撕裂、耐切割、耐负荷疲劳、低压缩形变、低生热、抗溶胀和抗蠕变等一系列的优良性能，具体来说，短纤维增强橡胶复合材料具有小变形下的高定伸强度，明显的各向异性以及较低的橡塑加工设备要求。基于这些特性，短纤维增强橡胶复合材料的应用范围已经覆盖了几乎所有的橡胶制品，如轮胎、胶带、胶管、密封件以及坦克履带挂胶等。尤其是近年来，短纤维增强橡胶复合材料在轮胎中的应用研究备受重视，其应用已经涉及到各种不同类型的轮胎，如工程越野轮胎、载重轮胎以及高性能子午线轮胎等，其增强部位也几乎包括了轮胎的所有部位，如胎面、胎侧、胎体层、内衬层等。目前，在短纤维增强橡胶复合材料的制备过程中，仍采用传统的加工工艺，即混炼、挤出成型、硫化定型三大关键性工艺。在挤出成型过程中，不仅要实现普通挤出的要求，而且更重要的是实现短纤维在橡胶基体中的规则取向，这就对挤出成型设备一挤出机尤其是机头部分提出了特殊的要求。目前的挤出成型设备及方法仅能实现短纤维在橡胶基体中的周向和轴向取向，而且仅仅局限在胶管等橡胶管材的生产中，对实现短纤维在橡胶基体中的径向取向，却仍处于理论研究阶段。目前，纤维取向的方法主要是采取独特的挤出口型使短纤维按设计方向取向排列成型，达到所需的物理机械性能。美国孟山都公司开发的Santoweb系列预处理纤维素短纤维，最先应用于中低压胶管的，并取得了专利，其挤出口型取名为可调心轴口型，这种口型能够使短纤维优先顺着圆周方向取向，从而使胶管具备较高的耐内压强度，并在轴向上具有良好的柔性。对于其他取向方法，比如采用扩张型、阻流型和扩阻综合型及其它类型的挤出口型，可以实现胶料中的短纤维沿管壁周向取向、径向取向及三维综合分布。Goettler等在这一方向做了大量的研究，并先后开发了耐热管、耐油管、辐射管等系列管材。目前，短纤维取向在胶管中的应用已经成为国外极力开发研究的重要领域，现在已逐渐趋于大规模商业化，而中国国内对于纤维取向这方面的研究相对滞后。
技术实现思路
:本技术使高分子材料挤出过程中短纤维更规则的分布于制品中并且在其中离心取向，使得复合材料具有高硬度、耐刺穿、耐切割、耐撕裂、耐负荷疲劳等性能。该设计部件主要有机头体、蜗轮套、型芯套、型芯、环流冷却口、隔离套筒、蜗杆轴及电机等组成。本技术所提供的挤出装置机头体、蜗轮套、型芯套、型芯、环流冷却口、隔离套筒、蜗杆轴及电机等组成，通过外侧电机驱动蜗轮-蜗杆以及离心取向机头，机头体通过法兰与挤出机机筒固定。一种高分子材料动态离心取向挤出装置，用于在高分子材料挤出成型过程中实现短纤维等填料径向取向，其特征在于，所述装置包括机头体、蜗轮套、蜗杆轴和型芯，电机带动蜗杆轴并驱动蜗轮旋转，由此带动蜗轮套旋转，进而使得挤出高分子材料在挤出过程中通过机头高速旋转产生离心力，蜗轮套由安装在机头体的轴承支撑。如前述的挤出装置，其特征在于，所述的装置还包括型芯套，型芯套与型芯之间围拢的空间形成流道。如前述的挤出装置，其特征在于，蜗杆轴在与机头体接触的两端安装有轴承，电机与蜗杆轴通过联轴器连接。如前述的挤出装置，其特征在于，所述的装置还包括隔离套筒，对挤出过程中少数泄露在流道外的物料进行密封。如前述的挤出装置，其特征在于，型芯安装在蜗轮套内并在一侧卡紧，型芯套通过螺钉固定在蜗轮套的一侧端面，型芯套与型芯之间形成流道。技术目的:I)该装备可实现管材与实心材料中短纤维产生径向取向，提高产品的耐磨性，提高复合材料力学性能。2)此种机头制备的复合材料具有高硬度、耐刺穿、耐切割、耐撕裂、耐负荷疲劳等性能，可大范围应用于胎面、胎侧、胎体层、内衬层等的增强，对工程越野轮胎、载重轮胎以及高性能子午线轮胎等的性能改善具有突出效果。【附图说明】:图1为本技术挤出流道结构示意图。图2为本技术装置的动态离心机构运动原理图。图3为本技术装置的侧视图。图4为本技术装置机头部分三维结构示意图。1-机头体2-蜗轮套3-型芯套4-型芯5-环流冷却口 6_隔离套筒7_挤出机机筒8-密封端盖9-蜗杆轴10-轴承11-联轴器12-电机13-固定支座。【具体实施方式】:[0021 ] 下面对照附图并结合【具体实施方式】对本技术做进一步说明。该动态离心取向机头配合高分子材料挤出机使用，如图1、图2所示，机头体I通过法兰与挤出机机筒7固定连接，在机头体I内部，采用蜗轮-蜗杆传动系统，即通过电机12驱动蜗杆轴9，再由蜗杆轴9驱动蜗轮套2，蜗杆轴9在与机头体I接触的两端安装有轴承10，两侧分别安装密封端盖8加以密封。在蜗轮套2内部即离心取向机头的流道，型芯4安装在蜗轮套2内并在右侧卡紧，左侧如图1所示通过型芯套3定位，型芯套3通过螺钉固定在蜗轮套2的左侧端面。蜗轮套2右侧安装有隔离套筒6，对挤出过程中少数泄露在流道外的物料进行密封。电机12固定在可左右移动的固定支座13上。整个离心取向机头在电机12的驱动下旋转产生离心力，在离心力的作用下短纤维在高分子材料中产生径向取向。本技术采用环流动态离心取向技术，离心力作用使短纤维在橡胶中径向取向，从而提高其各项力学性能。本技术所提供的挤出方法是通过高速旋转的流道，对高分子材料中的纤维进行环流离心取向，其流道结构示意图如图1所示。胶料从挤出机机筒进入机头后由图1中的型芯4开口通道进行分流，使其进入图1中所示的动态流道，在此过程中，蜗杆轴在电机驱动下高速旋转并带动蜗轮套旋转，从而实现组成内部流道屏障部件的整体旋转，同时，在挤出压力下胶料呈现环流挤出，在离心力的作用下内部纤维呈现规则取向排布。在由型芯与型芯套组成的渐变路径下稳定挤出中空管状制品。在上述实施例中，将型芯4拆除，胶料从挤出机机筒进入机头，蜗杆轴在电机驱动下高速旋转并带动蜗轮套旋转，从而实现组成内部流道屏障部件的整体旋转，同时，在挤出压力下胶料呈现环流挤出，在离心力作用下内部纤维呈现规则取向排布，在型芯套的锥形渐变路径下稳定挤出有梯度的实心功能材料。此技术可对机头旋转速度与离心力进行调控，对于不同纤维取向的离心力与动态机头所需转速之间的关系可由以下公式得出:该装置中离心力F的大小取决于离心机头的角速度(ω，r/min)和流道距离机头中心轴的距本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高分子材料动态离心取向挤出装置，其特征在于，所述装置包括机头体（1）、蜗轮套（2）、蜗杆轴（9）和型芯（4），电机带动蜗杆轴并驱动蜗轮旋转，由此带动蜗轮套（2）旋转，蜗轮套（2）由安装在机头体（1）的轴承支撑。

【技术特征摘要】
1.一种高分子材料动态离心取向挤出装置，其特征在于，所述装置包括机头体(I)、蜗轮套(2)、蜗杆轴(9)和型芯(4)，电机带动蜗杆轴并驱动蜗轮旋转，由此带动蜗轮套(2)旋转，蜗轮套(2)由安装在机头体(I)的轴承支撑。2.如权利要求5所述的挤出装置，其特征在于，所述的装置还包括型芯套(3)，型芯套与型芯之间围拢的空间形成流道。3.如权利要求6所述的挤出装置，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：林广义，汪传生，刘树明，董方晨，赵洪洲，
申请(专利权)人：青岛科技大学，
类型：新型
国别省市：山东;37