塑料挤出机的工作原理及特点

挤出机参数作用及工作原理

挤出机出机的功能是采用加热、加压和剪切等方式，将固态塑料转变成均匀一致的熔体，并将熔体送到下一个工艺。熔体的生产涉及到混合色母料等添加剂、掺混树脂以及再粉碎等过程。成品熔体在浓度和温度上必须是均匀的。加压必须足够大，以将粘性的聚合物挤出。 挤出机通过一个带有一个螺杆和螺旋道的机筒完成以上所有的过程。塑料粒料通过机筒一端的料斗进入机筒，然后通过螺杆传送到机筒的另一端。为了有足够的压力，螺杆上螺纹的深度随着到料斗的距离的增加而下降。外部的加热以及在塑料和螺杆由于摩擦而产生的内热，使塑料变软和熔化。图1是一个简化挤出机。不同的聚合物及不同的应用，对挤出机的设计要求常常也是不同的。许多选项涉及到排出口、多个上料口，沿着螺杆特殊的混合装置，熔体的冷却及加热，或无外部热源(绝热挤出机)，螺杆和机筒之间的间隙变化相对大小，以及螺杆的数目等。例如，双螺杆挤出机与单螺杆挤出机相比，能使熔体得到更加充分的混合。串联挤压是用第一个挤出机挤出的熔体，作为原料供给第二个挤出机，通常用来生产挤出聚乙烯泡沫

图1简化挤出机 挤出机的特征尺寸是螺杆的直径(D)和螺杆的长度(L)与直径(D)的比率(L/D)。挤出机通常至少由三段组成。第一段，靠近加料斗，是加料段。它的功能让物料以一个相对平稳的速率进入挤出机。一般情况下，为避免加料通道的堵塞，这部分将保持相对低的温度。第二部分为压缩段，在这段形成熔体并且压力增加。由加料段到压缩段的过渡可以突然的也可以是逐步(平缓)的。最后一个部分计量段，紧靠着挤出机出口。主要功能是流出挤出机的物质是均匀一致的。在这部分为确保组成成分和温度的均匀性，物料应有足够的停留时间。 在机筒的尾部，塑料熔体通过一个机头离开挤出机，这个机头设计成理想的形状，挤出的熔体流在这里通过。 另一个重要的部分是挤出机的驱动机构。它控制螺杆的旋转速度，螺杆的旋转速度决定着挤出机的产量。所需的功率由聚合物的粘性(流动阻力)决定。而聚合物的粘性取决于温度和流动速率，随着温度和剪切力的增加而下降。 挤出机都带有滤网，能将杂质阻挡在滤网上。为避免停工，滤网应能自动更换。当加工带有杂质的树脂时，比如回收料，这一点特别重要。 挤塑机的螺杆分进料段，塑化，熔融段，温度根据塑料粒子的工艺参数，型号按螺杆直径分45 65 75 80 90 120 150 200，螺杆长度常用有D20 D25，加热段一般机身5区，哈夫1区或2区，机头2区，至于配驱动，正规挤塑机厂家都会提供参数。 塑料颗粒加热后由螺杆的运动来改变原来的状态,类型就很多了，看具体应用.变频的容量跟螺杆的直径成正比，再根据原料的不同调整

单螺杆一般在有效长度上分为三段，按螺杆直径大小 螺距 螺深确定三段有效长度，一般按各占三分之一划分。

料口最后一道螺纹开始叫输送段：物料在此处要求不能塑化，但要预热、受压挤实，过去老挤出理论认为此处物料是松散体，后来通过证明此处物料实际是固体塞，就是说这里物料受挤压后是一固体象塞子一样，因此只要完成输送任务就是它的功能了。

第二段叫压缩段，此时螺槽体积由大逐渐变小，并且温度要达到物料塑化程度，此处产生压缩由输送段三，在这里压缩到一，这叫螺杆的压缩比－－3：1，有的机器也有变化，完成塑化的物料进入到第三段。

第三段是计量段，此处物料保持塑化温度，只是象计量泵那样准确、定量输送熔体物料，以供给机头，此时温度不能低于塑化温度，一般略高点。

螺杆热处理

螺杆不是淬火的，是氮化的。要是淬火的话在高温下会回火的。
热处理有很多方法，这还要看螺杆材质的不同来区分。一般38GrMoAlA氮化就可以，但象特殊的不锈钢螺杆，SKD61的螺杆。HPT系列的全硬螺杆等一般都要先淬火，而且最好是用盐液炉。但因为这样的热处理硬度过高，所以一般都要再进行回火。根据要求不同进行氮化处理。也可以不用氮化
一:如果用于生产一般性的2次料或新料,可以用氮化料筒/螺杆组.也可以用氮化料筒配合金螺杆这样更好(因为同等材质下螺杆要早于料筒先磨损)
二:生产填充型的料,如加玻纤/碳酸钙等那就要使用合金料筒/螺杆组,这样性价比会高点
氮化就是通过炉子加温把氨气参进机筒螺杆的表面，使之产生一层硬的表面。一般能渗透0.5-0.7的深度。时间大概需要96个小时

主要参数:压缩比,长径比,导程.硬度,直线度等....
压缩比：就是进料段螺槽的容积和计量段螺槽的容积比.长径比就是指螺杆的外径和有效螺纹部分长度之比.
导程：就是螺纹间的距离.
计算压缩比：是进料段螺槽的容积和计量段螺槽的容积之比
螺槽的体积：
加料段第一个螺槽的深度和均化段最后一个螺槽的深度的比值约等于压缩比
螺杆的压缩比：是最重要的，根据不筒的原料设计不同的压缩比，然后考虑的是螺杆的产量问题。

塑料挤出机的工作原理
挤塑机的螺杆分进料段，塑化，熔融段，温度根据塑料粒子的工艺参数，型号按螺杆直径分45 65  75 80 90 120 150 200，螺杆长度常用有D20 D25，加热段一般机身5区，哈夫1区或2区，机头2区，至于配驱动，正规挤塑机厂家都会提供参数。 塑料颗粒加热后由螺杆的运动来改变原来的状态,类型就很多了，看具体应用.变频的容量跟螺杆的直径成正比，再根据原料的不同调整.
螺杆的基本参数

一般螺杆分为三段即加料段，压缩段，均化段。
  加料段——底经较小，主要作用是输送原料给后段，因此主要是输送能力问题，参数（L1，h1），h1=（0．12－0．14）D。
  压缩段——底经变化，主要作用是压实、熔融物料，建立压力。参数压缩比ε=h1／h3及L2。准确应以渐变度A=（h1－h3）／L2。
  均化段（计量段）——将压缩段已熔物料定量定温地挤到螺杆最前端、参数（L3，h3），h3=（0．05－0．07）D。
  对整条螺杆而言，参数L／D－长径比
  L／D利弊：L／D与转速n，是螺杆塑化能力及效果的重要因素，L／D大则物料在机筒里停留时间长，有利于塑化，同时压力流、漏流减少，提高了塑化能力，同时对温度分布要求较高的物料有利，但大之后，对制造装配使用上又有负面影响，一般L／D为（18～20），但目前有加大的趋势。
  其它螺距S，螺旋升角φ=πDtgφ，一般D=S，则φ=17°40′。
  φ对塑化能力有影响，一般来说φ大一些则输送速度快一些，因此，物料形状不同，其φ也有变化。粉料可取φ=25°左右，圆柱料φ=17°左右，方块料φ=15°左右，但φ的不同，对加工而言，也比较困难，所以一般φ取17°40′。
  棱宽e，对粘度小的物料而言，e尽量取大一些，太小易漏流，但太大会增加动力消耗，易过热，e=（0.08～0.12）D。
  总而言之，在目前情况下，因缺乏必要的试验手段，对螺杆的设计并没有完整的设计手段。大部分都要根据不同的物料性质，凭经验制订参数以满足不同的需要，各厂大致都一样。
一    ．PC料（聚碳酸酯）
   特点：①非结晶性塑料，无明显熔点，玻璃化温度140°～150℃，熔融温度215℃～225℃，成型温度250℃～320℃。
   ②粘度大，对温度较敏感，在正常加工温度范围内热稳定性较好，300℃长时停留基本不分解，超过340℃开始分解，粘度受剪切速率影响较小。
   ③吸水性强
   参数选定：
   a．L／D针对其热稳定性好，粘度大的特性，为提高塑化效果尽量选取大的长径比，本厂取26。
   由于其融熔温度范围较宽，压缩可较长，故采用渐变型螺杆。L1=30％全长，L2=46％全长。
   b．压缩比ε 由渐变度A需与熔融速率相适应，但目前融熔速率还无法计算得出，根据PC从225℃融化至320℃之间可加工的特性，其渐变度A值可相对取中等偏上的值,在L2较大的情况下，普通渐变型螺杆ε=2～3，本厂取2．6。
   c．因其粘度高，吸水性强，故在均化段之前，压缩段之后于螺杆上加混炼结构，以加强固体床解体，同时，可使其中夹带的水份变成气体逸出。
   d．其它参数如e，s，φ以及与机筒的间隙都可与其它普通螺杆相同。
二  ．PMMA（有机玻璃）
   特点:①玻璃化温度105℃，熔融温度大于160℃，分解温度270℃，成型温度范围很宽。
   ②粘度大，流动性差，热稳定性较好。
   ③吸水性较强。
   参数选择
   a．L／D选取长径比为20～22的渐变型螺杆，视其制品成型的精度要求一般L1=40％， L2=40％。
   b．压缩比ε ，一般选取2．3～2．6。
   c．针对其有一定亲水性，故在螺杆的前端采用混炼环结构。
   d．其它参数一般可按通用螺杆设计，与机筒间隙不可太小。
三．PA（尼龙）
   特性：①结晶性塑料，种类较多，种类不一样，其熔点也不一样，且熔点范围窄，一般所用PA66其熔点为260℃～265℃。
   ②粘度低，流动性好，有比较明显的熔点，热稳定性差。
   ③吸水性一般。
   参数选择
   a．L／D选取长径比18～20的突变型螺杆。
   b．压缩比，一般选取3～3．5，其中防止过热分解h3=0．07～0．08D。
   c．因其粘度低，故止逆环处与机筒间隙应尽量小，约0．05，螺杆与机筒间隙约0．08，如有需要，视其材料，前端可配止逆环，射嘴处应自锁。
   d．其它参数、可按通用螺杆设计。
四．PET（聚酯）
   特性：①熔点250℃～260℃，吹塑级PET则成型温度较广一点，大约255℃～290℃。
   ②吹塑级PET粘度较高，温度对粘度影响大，热稳定性差。
   参数选择
   ①L／D一般取20，三段分布L1=50％－55％，L2=20％。
   ②采用低剪切、低压缩比的螺杆，压缩比ε ，一般取1．8～2，同时剪切过热导致变色或不透明h3=0．09D。
   ③螺杆前端不设混炼环，以防过热，藏料。
   ④因这种材料对温度较敏感，而一般厂家多用回收料，为提高产量，我厂采用的是低剪切螺杆，所以可适当提高马达转速，以达到目的。同时在使用回收料方面（大部分为片料），本厂根据实际情况，为加大加料段的输送能力，也采取了加大落料口径在机筒里开槽等方式，取得了比较好的效果。
五．PVC（聚氯乙烯）
   热敏性物料，一般分为硬质和软质，其区别在于原料中加入增塑剂的多少，少于10％的为硬质，多于30％为软质。
   特点：①无明显熔点，60℃变软，100℃～150℃粘弹态，140℃时熔融，同时分解，170℃分解迅速，软化点接近于分解点，分解释放于HC1气体。
   ②热稳定性差，温度、时间都会导致分解，流动性差。
   设计原则a．温度控制严格，螺杆设计尽量要低剪切，防止过热。
           b．螺杆、机筒要防腐蚀。
           c．注塑工艺需严格控制。
   一般讲，螺杆参数为L／D=16～20，h3=0．07D，ε =1．6～2 ，L1=40％，L2=40％。
   为防止藏料，无止逆环，头部锥度20°～30°，对软胶较适应，如制品要求较高，可采用无计量段，分离型螺杆，此种螺杆对硬质PVC较适合，而且为配合温控，加料段螺杆内部加冷却水或油孔，机筒外加冷水或油槽，温度控制精度±2℃左右。

在车床上可以钻出来的,只是需要一个长的钻排将钻头固定在钻排上面.钻排固定在车床的尾座上面,钻排的直径要比要钻的孔小一点.钻孔时为了防止铁削在钻头里面卡※钻进去一点就要拉出来一下,再将尾座推进去再钻.一直将料筒钻穿.料筒的内孔钻孔只是一个毛坯工艺,下一步是内孔的精加工,我们叫做铰孔.

机筒加工：料筒内孔节工工艺为:钻孔,铰孔,研磨,外径:车,磨.

双螺杆塑料挤出机的原理介绍

首先双螺杆挤出机具有单螺杆挤出机的挤出机原理：固体输送 熔融 增压和泵送 混合 汽提和脱挥发分，但又不单纯是如此。双螺杆挤出理论的研究开始的晚,再加上它的类型多,螺杆几何形状复杂,挤出过程复杂,这就给研究带来诸多困难.

从整体上说双螺杆挤出理论的研究尚处于初始阶段,这就是所说的"技艺多于科学".从它的挤出过程的研究,大概分三个环节:

1、聚合物在挤出过程中物态变化规律,输送原理 固体 熔体的输送 排气真相和规律,建立起数学的 物理的模型,用来指导双螺杆挤出机的设计和挤出过程的优化.

2、要弄清楚两种以上的聚合物及物料在挤出过程中物态变化真实情况，混合形态，结构变化的过程,以及最后混合物与性能的关系.

3、做为双螺杆挤出机，挤出反应成型时的反应过程、速度、性能与螺杆构型、操作条件之间的内在联系,建立模型,用来指导反应成型挤出。

双螺杆挤出机的发展:20世纪30年代首先在意大利研制成功,到60年代末70年代初发展迅速. 嚙合异向双螺杆是随着RPVC制品的发展起来的,嚙合同向是随着聚合物改性发展起来的，双螺杆挤出理论的研究不能适应应用的发展,在世界范围内形成了共识,并成为研究热点。