聚合物塑化复合挤出机螺杆设计

发布时间 : 2017-07-06  浏览次数 :

螺杆是挤出机最重要的部件,可以说是挤出机的心脏,它可以直接影响到挤出机的应用范围和生产效率。螺杆的性能好坏,决定了一台挤出机的生产率、塑化质量、填加物的分散性、熔体温度、动力消耗等。通过螺杆的转动对塑料产生挤压的作用,塑料在料筒中才可以发生移动、增压以及从摩擦中获取部分热量,塑料在料筒的移动过程中获得混合和塑化,粘流态的熔体在被挤压而流经口模时,获得所需的形状而成型。

1聚合物塑化混炼挤出机螺杆的结构
在加工时,物料沿螺杆前移时,经历着温度、压力、粘度等的变化,这种变化在螺杆全长范围内是不相同的。塑料在挤出机中存在三种物理状态一玻 璃态、高弹态和粘流态的变化过程,每一状态对螺杆结构要求不同。为适应不同状态的要求和根据物料的变化特征可将螺杆分为三段,即加(送)料段、压缩段和均化段。加料段的作用是将料斗供给的料送往压缩段,塑料在移动过程中一般保持固体状态,由于受热而部分熔化。加料段的长度随塑料种类不同。压缩段(迁移段)的作用是压实物料,使物料由固体转化为熔融体,井排除物料中的空气;为适应将物料中气体推回至加料段、压实物料和物料熔化时体积减小的特点,本段螺杆应对塑料产生较大的剪切作用和压缩。均化段(计量段)的作用是将熔融物料,定容(定量)定压地送人机头使其在口模中成型。均化段的螺槽容积与加料段一样桓定不变。

为避免物料因滞留在螺杆头端面死角处,引起分解,螺杆头部常设计成锥形或半圆形;有些螺杆的均化段是-表面完全平滑的杆体称为鱼雷头,但也有刻上凹槽或铣刻成花纹的。鱼雷头具有搅拌和节制物料、消除流动时脉动(脉冲)现象的作用,并随增大物料的压力,降低料层厚度,改善加热状况,且能进一步提高螺杆塑化效率。根据熔体输送理论,熔体在螺杆均化段的流动有四种形式,熔融物料在螺槽中的流动是这四种流动的组合:正流一塑料熔体在料筒和螺杆间沿着螺槽方向朝机头方向的流动。逆流一流动方向与正流相反,由机头、多孔板、过滤板等阻力引起的压力梯度所造成。横流一熔体沿着垂直于螺纹壁方向的流动,影:响挤出过程中熔体的混合和热交换作用。漏流-一由于压力梯度在螺杆与料筒间隙处形成的倒流,沿螺杆轴向方向。不同的流动形式对聚合物的混合均匀度有着重要的影响。

螺杆直径大小以及结构形式的确定,主要根据生产产品的产量、规格、被加工料的种类和各种结构螺杆的特性来决定。通常,加料段的螺杆具有较深螺槽且槽深不变,压缩段(熔融段)的螺杆的螺槽深度沿着出料方向由深变浅,计量段(均化段)的螺杆具有较浅螺槽且槽深不变。
2螺杆材料

螺杆是挤出机的关键部件,作为螺杆的材料必须具备耐高温、耐磨损、耐腐蚀、高强度等特性,同时还应具有切削性能好、热处理后残余应力小、热变形小等特点。对于挤出机螺杆的材料,具体有如下几点要求:

(1)力学性能高。要有足够的强度,以适应高温、高压的工作条件,提高螺杆的使用寿命。

(2)机械加工性能好。要有较好的切削加工性能和热处理性能。

(3)耐腐蚀和抗磨性能好。

(4)取材容易。