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1、2.3螺杆式挤出机的结构及选用方法螺杆式挤出机的结构及选用方法n2.3.1选用挤出机要考虑的问题选用挤出机要考虑的问题n2.3.1.1挤出物的质量挤出物的质量n 挤出物的质量包括挤出物的质量包括外观外观、混合程度、挤出物温、混合程度、挤出物温度的均匀度、挤出压力的稳定性等。度的均匀度、挤出压力的稳定性等。n 挤出物外观质量挤出物外观质量是指挤出时表面是否出现不光是指挤出时表面是否出现不光滑、波浪形、鲨鱼皮形、竹节形、气泡点、晶点、滑、波浪形、鲨鱼皮形、竹节形、气泡点、晶点、斑点和水纹等缺陷。斑点和水纹等缺陷。n 挤出物混合质量挤出物混合质量是指挤出物各组分的分散程度。是指挤出物各组分的分散程度
2、。混合质量好，表明制品各点的性能均匀性好。混合质量好，表明制品各点的性能均匀性好。1n2.3.1.2高聚物的种类和性质高聚物的种类和性质n 不同聚合物对挤出机的型式、螺杆的不同聚合物对挤出机的型式、螺杆的结构和几何参数有不同的要求。结构和几何参数有不同的要求。n2.3.1.3 原材料组成和产品种类原材料组成和产品种类n 原材料组成不同要求螺杆具有不同的原材料组成不同要求螺杆具有不同的混炼效果。产品种类不同也要求螺杆具混炼效果。产品种类不同也要求螺杆具有不同的结构。有不同的结构。22.3.2挤出机的挤压系统挤出机的挤压系统n2.3.2.1普通单螺杆的结构普通单螺杆的结构na普通螺杆的主要形式普通
3、螺杆的主要形式n(a)等距变深螺杆等距变深螺杆n等距渐变，一种整体渐变，另一种是等距渐变，一种整体渐变，另一种是加料段和均化段是等深螺槽，在比较长加料段和均化段是等深螺槽，在比较长的熔融段上，螺槽深度是逐渐变浅的。的熔融段上，螺槽深度是逐渐变浅的。n等距突变螺杆等距突变螺杆34n(b)等深变距螺杆等深变距螺杆n(c)变深变距螺杆变深变距螺杆等距变深螺杆5b.普通螺杆形式的确定普通螺杆形式的确定n普通螺杆形式的确定，主要根据被加工物料的普通螺杆形式的确定，主要根据被加工物料的物理性能和进入螺杆时物料的具体情况而定。物理性能和进入螺杆时物料的具体情况而定。如对非结晶型高聚物，采用等距渐变螺杆如对非
4、结晶型高聚物，采用等距渐变螺杆(从从Tg-Tf范围较宽）；在经过较长的一段距离后才范围较宽）；在经过较长的一段距离后才能全部熔融能全部熔融。结晶型高聚物软化温度范围较窄结晶型高聚物软化温度范围较窄，采用等距突变螺杆采用等距突变螺杆(35D)，到了熔融温度时，到了熔融温度时，很快熔化变成粘流状态。对橡胶加工来说，其很快熔化变成粘流状态。对橡胶加工来说，其螺杆的长度一般较小，为了达到压实物料和塑螺杆的长度一般较小，为了达到压实物料和塑化物料的目的，多用等距变深螺杆。化物料的目的，多用等距变深螺杆。6c.普通螺杆的主要参数及选择普通螺杆的主要参数及选择n(a)螺杆直径螺杆直径Dn(b)长径比长径比L
5、D和螺杆分段和螺杆分段长径比长径比螺杆分段螺杆分段7(c)均化段的螺槽深度均化段的螺槽深度h3、压缩比压缩比和加料和加料段螺槽深度段螺槽深度h1均化段的螺槽深度均化段的螺槽深度h3压缩比压缩比：是指螺杆最初一个导程螺槽的：是指螺杆最初一个导程螺槽的容积和最终一个螺槽的容积之比。压缩容积和最终一个螺槽的容积之比。压缩比的作用是压实物料，排除气体，产生比的作用是压实物料，排除气体，产生必要的挤出压力，保证熔体在螺杆出口必要的挤出压力，保证熔体在螺杆出口处有足够的致密度。处有足够的致密度。8(d)螺纹导程螺纹导程t，螺旋升角螺旋升角和螺纹头数和螺纹头数i(e)螺纹断面形状的螺杆头部结构螺纹断面形状的
6、螺杆头部结构螺纹断面形状螺纹断面形状螺杆头部结构螺杆头部结构92.3.2.2新型螺杆新型螺杆na普通螺杆存在的问题及其解决办法普通螺杆存在的问题及其解决办法n高速挤出塑化不良高速挤出塑化不良n挤出时产量的波动挤出时产量的波动10普通螺杆的解决方法普通螺杆的解决方法n提高螺杆转速的同时减小螺槽深度，提高螺杆转速的同时减小螺槽深度，用增加剪切作用来保证物料塑化和均匀用增加剪切作用来保证物料塑化和均匀化，同时使产量不致下降。但这一办法化，同时使产量不致下降。但这一办法对不能承受高剪切的物料是不可取的，对不能承受高剪切的物料是不可取的，而螺槽深度而螺槽深度h3减小，使正流流量减少，减小，使正流流量减少
7、，从而也减少挤出量，这与提高转速以提从而也减少挤出量，这与提高转速以提高生产能力是相矛盾的，而且转速提高高生产能力是相矛盾的，而且转速提高也会加大挤出时压力波动，以至影响挤也会加大挤出时压力波动，以至影响挤出质量；出质量； 11n提高机筒温度可以促使残余固态物料提高机筒温度可以促使残余固态物料熔融，但对于热敏性物料，这一方法也熔融，但对于热敏性物料，这一方法也受到一定的限制。并且制品的温度也会受到一定的限制。并且制品的温度也会随之提高，既加重了辅机冷却系统的负随之提高，既加重了辅机冷却系统的负担，又导致制品在冷却过程中产生较大担，又导致制品在冷却过程中产生较大的内应力；的内应力； 12n增大长
8、径比以提高生产能力和挤出质增大长径比以提高生产能力和挤出质量，这一办法对提高产量和质量虽能产量，这一办法对提高产量和质量虽能产生一定效果，但长径比过大，对螺杆、生一定效果，但长径比过大，对螺杆、机筒加工制造、安装以及螺杆的强度又机筒加工制造、安装以及螺杆的强度又带来一系列的困难。带来一系列的困难。13b.新型螺杆新型螺杆n(a)分离型螺杆分离型螺杆（因固液相分离（因固液相分离而得名）而得名）n结构特点；优点结构特点；优点:促进物料彻底熔融，使挤出促进物料彻底熔融，使挤出过程稳定进行；提高生产能过程稳定进行；提高生产能力，降低功率消耗，螺杆对力，降低功率消耗，螺杆对机头的适应性强；排气功能机头的
9、适应性强；排气功能好，扫膛现象少。好，扫膛现象少。14n(b)分散混炼元件分散混炼元件n直槽屏障混炼元件直槽屏障混炼元件n在进料槽中，熔料与塑化不良在进料槽中，熔料与塑化不良的固体料进行热交换，促进固的固体料进行热交换，促进固体料的熔融，在出料槽中，物体料的熔融，在出料槽中，物料的环流运动也同样使熔料进料的环流运动也同样使熔料进一步混合和均化。物料进入若一步混合和均化。物料进入若干条进料槽，即被分成若干股干条进料槽，即被分成若干股小料流，从进料槽越过屏障间小料流，从进料槽越过屏障间隙进入出料槽后，很快又汇合隙进入出料槽后，很快又汇合在一起，这种环流运动，分合在一起，这种环流运动，分合运动，促进
10、了物料在屏降元件运动，促进了物料在屏降元件中的塑化和混炼。中的塑化和混炼。15n其它型式的屏障元件其它型式的屏障元件16n(c)分布混合元件分布混合元件n销钉螺杆销钉螺杆17n内凹式混合段内凹式混合段18nDIS螺杆螺杆192.3.2.3排气挤出机的结构及工作原理排气挤出机的结构及工作原理n为什么要设计排气挤出机？为什么要设计排气挤出机？n 排气挤出机是在机筒上开设一个或多个排排气挤出机是在机筒上开设一个或多个排气口，挥发物可由此逸出。因而，排气挤出机气口，挥发物可由此逸出。因而，排气挤出机能连续从聚合物中排除挥发物。这些挥发物主能连续从聚合物中排除挥发物。这些挥发物主要来自被挤出物料中的低聚
11、物、反应生成物、要来自被挤出物料中的低聚物、反应生成物、水分、溶剂等。水分、溶剂等。20n除去吸湿性聚合物中的水分是排气式挤出机的除去吸湿性聚合物中的水分是排气式挤出机的普遍用途。大多数聚合物要求水分小于普遍用途。大多数聚合物要求水分小于0.2，以便正常挤出。在某些聚合物中要求含水率更以便正常挤出。在某些聚合物中要求含水率更低，如低，如PMMA0.1、PA0.1、ABS0.1、CA 0.05、 PBT 0.05 以及以及PC0.02。n许多聚合物在室温和相对湿度许多聚合物在室温和相对湿度(R.H)50下有一平衡含下有一平衡含湿量。该平衡含湿量高于挤出要求的最大容许含湿百湿量。该平衡含湿量高于挤
12、出要求的最大容许含湿百分率。吸湿聚合物的某些相对湿度平衡含湿量值为：分率。吸湿聚合物的某些相对湿度平衡含湿量值为：ABS：1.5，PMMA：0.8。此外，废旧塑料造粒特。此外，废旧塑料造粒特别需要排气挤出机。别需要排气挤出机。2122232.3.2.4双螺杆挤出机的结构及工作原理双螺杆挤出机的结构及工作原理n定义：在一个挤出机内有两根螺杆的挤定义：在一个挤出机内有两根螺杆的挤出机称为双螺杆挤出机。出机称为双螺杆挤出机。n结构：双螺杆挤出机也由挤压系统、传结构：双螺杆挤出机也由挤压系统、传动系统、加热冷却系统、控制系统、加动系统、加热冷却系统、控制系统、加料系统组成。料系统组成。24n分类：分类
13、：双螺杆挤出机按两根螺杆的相对位双螺杆挤出机按两根螺杆的相对位置，可以分为啮合型与非啮合型置，可以分为啮合型与非啮合型n按照双螺杆挤出机两根螺杆的转动方向，可以分为同按照双螺杆挤出机两根螺杆的转动方向，可以分为同向旋转和异向旋转。向旋转和异向旋转。n按照两根螺杆轴线的相互关系，可分为平行双螺杆、按照两根螺杆轴线的相互关系，可分为平行双螺杆、锥形双螺杆。锥形双螺杆。25n双螺杆特点及应用双螺杆特点及应用n平行同向双螺杆挤出机，螺杆采用积木式结构，平行同向双螺杆挤出机，螺杆采用积木式结构，增加了许多混炼元件，多用于材料的共混、填充。增加了许多混炼元件，多用于材料的共混、填充。n锥形双螺杆挤出机，螺
14、槽容积逐渐变小，剪切适锥形双螺杆挤出机，螺槽容积逐渐变小，剪切适中，多用于硬质中，多用于硬质PVC门窗型材、管材的加工。门窗型材、管材的加工。262.3.2.5螺杆料筒的腐蚀及材质选择螺杆料筒的腐蚀及材质选择n聚合物基材中加入的填料磨蚀；聚合物基材中加入的填料磨蚀；n有些聚合物在加工中对设备有腐蚀性，有些聚合物在加工中对设备有腐蚀性，如含氟聚合物和含氯聚合物；如含氟聚合物和含氯聚合物；n吸湿性聚合物，在挤出的高温和高压下吸湿性聚合物，在挤出的高温和高压下释出水分形成的高压蒸汽对螺杆、料筒释出水分形成的高压蒸汽对螺杆、料筒形成腐蚀。形成腐蚀。n螺杆和机筒使用最多的是螺杆和机筒使用最多的是40Cr表面镀铬表面镀铬和和38CrM0Al氮化钢。氮化钢。272.3.2.6挤压系统其它部分挤压系统其它部分n进料口进料口n分流板及过滤网分流板及过滤网多孔板（分流板）及过滤网多孔板（分流板）及过滤网282.3.3挤出机加料系统挤出机加料系统na.要求和不正常现象要求和不正常现象29加料系统形式加料系统形式上料系统形式上料系统形式30
