擠壓機專利技術(shù)發(fā)展研究與分析

吳賀賀　劉翠　劉海龍

【摘要】本文對擠壓機的國內(nèi)外專利申請情況進(jìn)行分析，從歷年申請量以及專利申請主要改進(jìn)之處等方面分別進(jìn)行研究分析，在此基礎(chǔ)上闡述了近年來擠壓機的發(fā)展?fàn)顩r和趨勢。

【關(guān)鍵詞】擠壓機；螺桿；專利申請；分析；發(fā)展

引言

擠壓機及擠壓技術(shù)廣泛應(yīng)用于交通、航空、生活、制造等各個領(lǐng)域，擠壓機按擠壓材料的不同可分為金屬擠壓機和塑料擠壓機。本文對擠壓機技術(shù)領(lǐng)域的專利申請進(jìn)行分析，從國內(nèi)、國外的專利申請量、專利申請改進(jìn)之處進(jìn)行了分析，闡述了擠壓機技術(shù)領(lǐng)域的專利申請發(fā)展趨勢，追蹤了擠壓機技術(shù)領(lǐng)域的重點發(fā)展技術(shù)。

1、擠壓機領(lǐng)域國內(nèi)專利申請情況

在中國，擠壓機從1985年開始有了專利申請，國內(nèi)擠壓機相關(guān)的專利申請量總體呈逐年上升趨勢，且可劃分為以下三個階段：1）技術(shù)起步期（1985-1997），專利申請量較少且無明顯增長趨勢，說明此時國內(nèi)擠壓機技術(shù)剛剛興起，尚處于起步階段，市場需求不大；2）初步發(fā)展期（1997-2004），專利申請量較上一階段出現(xiàn)第一次明顯增長，標(biāo)志著擠壓機技術(shù)進(jìn)入發(fā)展階段；3）迅猛發(fā)展期（2004-2010），專利申請量在總體上呈現(xiàn)大幅上升趨勢，說明國內(nèi)擠壓機技術(shù)得到了快速且有利的發(fā)展，這與市場需求是密不可分的。從數(shù)據(jù)獲取的準(zhǔn)確性來說，2010年后，由于專利從申請到公開/公告需要一定的審查周期，許多專利仍處于未公布狀態(tài)。從1989年中國國內(nèi)擠壓機的專利申請才開始出現(xiàn)，在這之前國內(nèi)的擠壓機大多靠進(jìn)口，國內(nèi)擠壓機市場被外國占領(lǐng)，隨著擠壓技術(shù)的發(fā)展，國內(nèi)開始自主研發(fā)設(shè)計擠壓機，但是從1985年到2001年專利申請量都不大，直到2001年以后，擠壓機的專利申請量爆發(fā)式地增長，因為這期間正是我國鋁型材蓬勃發(fā)展時期，也是中國經(jīng)濟快速發(fā)展的時期，因此不論是來華專利申請量還是國內(nèi)專利申請量都有飛速的增長。

2、擠壓機領(lǐng)域國外專利申請情況

國外擠壓機領(lǐng)域的專利申請開始于1963年，從1963年至1969年是擠壓機技術(shù)發(fā)展的起步階段，到了20世紀(jì)70年代，擠壓機專利申請量有了突飛猛進(jìn)的增長勢頭，說明國外在這一階段的經(jīng)濟發(fā)展比較迅猛，擠壓機技術(shù)在這一階段也越來越先進(jìn)，到了1981年，擠壓機專利申請量開始下降，說明擠壓機技術(shù)發(fā)展到了成熟階段。而中國的擠壓技術(shù)在20世紀(jì)80年代才開始發(fā)展，80年代中國的擠壓機市場被國外擠壓機廠商占領(lǐng)也就不稀奇了。

3、擠壓機領(lǐng)域?qū)＠夹g(shù)發(fā)展

由于國外的擠壓機技術(shù)發(fā)展歷史較悠久，筆者主要對國外的擠壓技術(shù)中的一個小分支作了技術(shù)路線分析，由于國外在擠壓機領(lǐng)域的技術(shù)在20世紀(jì)80年代處于蓬勃發(fā)展期，因此筆者僅列舉這期間的技術(shù)路線，下面主要對擠壓機的出料裝置以及螺桿的改進(jìn)路線作了一些分析。

3.1擠壓機的出料裝置

模具歷來都是作為工業(yè)發(fā)展的先行者，擁有了模具才會有相應(yīng)的產(chǎn)品，擠壓機也不例外，1965年Francis.J研制出了擠壓機出料裝置所用的模具（US3390563A），模具上具有相互咬合的牙，牙之間具有間隙，這樣制造出來的出料裝置就可使物料按照一定軌跡擠壓出來；1971年LeunaWerke設(shè)計出第一款在齒輪上帶孔的出料裝置，在齒輪的齒槽中設(shè)計出料孔，使物料在經(jīng)過齒輪的嚙合時受擠壓，在出料過程中再受出料孔的擠壓，擠壓得到的產(chǎn)品致密度高；之后出現(xiàn)大量帶有出料孔的出料盤或輥子，也有人通過在出料輥上設(shè)計凸起，既能將物料卷入輥子的凸起之間進(jìn)行擠壓，也解決了干草不容易進(jìn)入料輥的問題（US3859026A）；Richard在1980年設(shè)計出了在兩個相向轉(zhuǎn)動的輥子上設(shè)計出料孔，并在兩個輥子的圓周內(nèi)部設(shè)置切斷刀具，刀具將擠出的條狀物料切成一定尺寸的顆粒；1991年Louis直接在擠出裝置末端設(shè)置出料盤，出料盤上再設(shè)置出料孔，省去了轉(zhuǎn)動的輥子，直接使用螺桿轉(zhuǎn)動推進(jìn)物料，最終使物料通過出料盤擠出并呈特定尺寸。

3.2擠壓機的螺桿裝置

擠壓機中常用的送料部件就是螺桿，在擠壓機發(fā)展初期，采用單螺桿方式送料，但是隨著時間推移和技術(shù)進(jìn)步以及問題的出現(xiàn)，例如單螺桿擠壓機的輸送性能差，只靠物料在螺桿與筒體之間的摩擦力被擠壓向前，有時容易堵塞，也容易產(chǎn)生物料回流。在市場的迫切需求下便出現(xiàn)了雙螺桿擠壓機，雙螺桿擠壓機靠兩根螺桿嚙合，強迫輸送物料，物料輸送時不容易堵塞也不容易倒流，且雙螺桿擠壓機有較好的自潔作用，運行平穩(wěn)可靠，生產(chǎn)能力較大，適應(yīng)性廣泛，含油含水的物料都適用，可加工出多種產(chǎn)品[1]。下面就國外在擠壓機螺桿的發(fā)展技術(shù)方面作簡單分析：

1998年VAN ROEKEL G J發(fā)明了一種用于擠壓木材和蔬菜纖維的雙螺桿擠壓機（EP0979895A1），該擠壓機能將纖維擠壓成尺寸很短的纖維，且雙螺桿上螺紋方向的設(shè)置使得二者相互促進(jìn)旋轉(zhuǎn)。2002年Satoru Yamaguchi發(fā)明了一種雙螺桿不在同一腔的擠壓機（US2002/0015750A1），該擠壓機用于擠壓陶瓷材料，以往的單螺桿或者雙螺桿擠壓機擠壓速度慢，為了提高擠壓速度，申請人將螺桿設(shè)置在不同的腔，先對陶瓷材料進(jìn)行一次擠壓，然后落入下一次擠壓的料筒內(nèi)，由于有了一次的預(yù)擠壓，下一次擠壓速度自然會變快。

4、小結(jié)

綜上所述，擠壓機技術(shù)在德美日三國于20世紀(jì)六七十年代開始發(fā)展，之后便是春筍般的各種擠壓技術(shù)改進(jìn)，國外的擠壓機技術(shù)正是在20世紀(jì)八十年代迅猛發(fā)展，隨之帶動的就是歐美國家的工業(yè)發(fā)達(dá)水平迅速提高、經(jīng)濟快速發(fā)展，擠壓機技術(shù)發(fā)展到成熟階段；而中國的擠壓機技術(shù)在20世紀(jì)八十年代才開始發(fā)展，工業(yè)發(fā)展才剛剛起步，因此擠壓機技術(shù)落后于國外，一開始只能依靠進(jìn)口國外擠壓機，隨著技術(shù)的發(fā)展，中國的擠壓機也越來越先進(jìn)，才占領(lǐng)了國內(nèi)市場，中國的擠壓機技術(shù)距離成熟期還需要一段路要走，期待它走的更快更好，隨之帶動中國經(jīng)濟，使中國經(jīng)濟發(fā)展邁上一個新的臺階。

參考文獻(xiàn)

[1]Philip K. Freakley，Screw Extrusion and Continuous Mixing [J]. rubber processing and production organization，1985，19（2）：69-109.

注釋：第二作者所做的貢獻(xiàn)與第一作者相同，但限于版面設(shè)計，被列為第二作者。