挤出机常识与工艺(温度、螺杆)

挤出机常识与工艺(温度、螺杆)一.挤出机分类产品代号规格参数说明：例如SHJM-Z40×25×800，指螺杆直径为40mm，长径比为25，牵引辊筒长为800mm的双螺杆混合塑料挤出改塑薄膜机。1、“SH”类别代号，指双螺杆混合型（也有写：SHSJ，SJ指塑料挤出机）2、“J”组别代号，指挤出机。3、“M”指品种代号，指吹塑薄膜机4、“Z”指辅助代号，指主要机组，另如是“F”指辅助机。5、“40×25×800”指规格参数，指螺杆有直径为40mm，长径比为25，牵引辊筒长为800mm。6、最后一位为厂商识别序号，一般不出现，被省略二、双螺杆混合挤出机的功能参数•1、“D”为直径，衡量产量大小的一个重要参数。•2、“L/D”，指长度与直径的比例，直接影响到塑化度，是衡量用途的标志，一般塑料改性，用30-40左右，常用36：1或30：1。•3、“H”，螺槽深度，指其容料空间之大小。•4、“e”螺棱厚度，工艺上体现在剪切之大小。•5、“6”螺杆与机筒之间隙，挤出机质量的一个重要参数，一般在0.3-2mm，越过5mm挤出机是警介线。•6、“N”主机转速，指其最高值，指一个加工调整范围，极大影响产量及中高低速之划分。（国产机一般500-600r/min）•（如：max:600r/min，低速：230-240r/min、中速350r/min、高速450-600r/min。•7、“P”，电机功率及加热功率。三、螺杆排列及其工艺设定①螺杆的分段及其功能•（1）螺杆一般分：输送段、熔融段、混炼段、排气段、均化段5个段。•1、输送段，输送物料，防止溢料。•2、熔融段，此段通过热传递和摩擦剪切，使物料充分熔融和均化。•3、混炼段，使物料组分尺寸进一步细化与均匀，形成理想的结构，具分布性与分散性混合功能。•4、排气段，排出水汽、低分子量物质等杂质。•5、均化（计量）段，输送和增压，建立一定压力，使模口处物料有一定的致密度，同时进一步混合，最终达到顺利挤出造粒的目的。•（2）分布（分配）与分散混合之段别•1、分布混合，使熔体分割与重组，使各组分空间分布均匀，主要通过分离，拉伸（压缩与膨胀交替产生）、扭曲、流体活动重新取向等应力作用下置换流动而实现。•2、分散混合，使组分破碎成微粒或使不相容的两组分分散相尺寸达至要求范围，主靠剪切压力和接伸应力实现。②输送元件，螺纹式的•表示法：如“56/56”输送块，前一个”56”指导程为56MM,后一个”56”指长度为56MM。•大导程，指螺距为1.5D~2D•小导程，指螺距为0.4D左右。•其使用规律：随着导程增加，螺杆挤出量增加，物料停留时间减少，混合效果降低。•A、选用大导程螺纹的场合，以输送为主的场合，利于提高产量；热敏性聚合物，缩短停留时间，减少降解；排气处，选用（也有选用浅槽），增大表面积，利于排气，挥发等。•B、选用中导程螺纹场合，以混合为主的场合，具不同的工作段逐渐缩小的组合，用于输送和增压。•C、选取用小导程螺纹的场合，为一般是组合上逐渐减小，用于输送段和均化计量段，起到增压，提高熔融；提高混合物化程度及挤出稳定。③混炼元件，有两大类，“K”系列与“M”系列（齿状）•“K”系列•表示法：如K45/5/56”，属于剪切块，带“Ｋ”指片状剪切块，“４５”指片拼成的角度，“５”指共有５片，”56”指长度为56MM，螺棱宽度为56/5=11.2mm），其参数：•A、方向，有正向和反向——反向，对物料的输送有阻碍作用，起到延长时间，提高填充增大压力，大大提高混炼效果的作用。•B、角度，一般有“30°、45°、60°、90°”之分，其作用与效果:•a、正向时，增大交错角，将降低输送能力，延长停留时间，提高混炼效果，但越易漏流。对于分布混合与分散混合而言，分布混合随着角度大而更加有效，分散混合在角度45。时最好，其次是30。，最差是60。。•b、反向时，增大角度，将减少聚合物之有效限制，但越易漏流。•C、螺棱宽度一般有7mm、11mm、11.2mm、14mm、19mm等等，这是衡量剪切大小和混合大小的一个最重要参数之一，宽度越大剪切越大混合越小；宽度越小剪切越小混合越大。对于分布混合与分散混合而言，分布混合，随宽度增大而有效性减少，分散混合随宽度增而有效性增大；宽度越小，物料轴向有效流量和径向有效流量之比随之增大。•D、头数，一般单头、双头、三头。其作用效果：•a、正向时，头数越少，挤出输送能力越大，扭矩越大，混合特性也越优，但剪切作用越少。•b、反向时，头数越少，挤出输送能力越小，混合特性越优。•c、二头螺纹可主来挤塑，受热均匀且又是短，自洁性能好（常用的）。•d、三头螺纹，能灵活选择物料在机角的压力和温度分布，加纤稳定，排气表面更新效果好，但产量低。•“M”系列：齿形状，主要起到搅乱料流，能使物料加速均化。齿越多混合越强。——但使用时注意，高剪切的破坏性。(表示法，如国内和台湾地区的“M80”、“ＷＰ”的ＳＭＥ４５／４５、“ＢＥＲＳＴＤＲＦＦ”的ＺＢ４５／３／１１)四、螺杆各段螺杆排布与温度设定•1、塑料的物理变化特性及温度设定原则：•⑴塑料的物理变化特性：•A非结晶性塑料•随温度逐渐升高有三个物态特性如：•高弹态粘流态•TgTfTd•(玻璃化温度)（熔融温度）（分解温度）•其熔融在剪切流动引起粘性耗散下进行。•B结晶性塑料，•随温度逐渐升高有二个物态特性，且变化都较为突然如：•TmTd•(熔融温度)（分解温度）其熔融经历：固态床的形成、破裂、形成大量颗粒漂浮于熔体中，后逐渐融化。⑵温度设定原则：•①共混合金各组分熔点及其比列：以共混组分熔点为依据，以连续相熔点为调整范围。•②塑料的热性能，如熔融吸热放热、热降解历程及热氧化难易。•③塑料各组分熔点范围内，流动性能及形态变化。•如PC/ABS（6：4），PC：熔点230度左右，分解点350度左右；ABS：熔点180~190度左右，分解点245-290度左右——因此PC/ABS加工温度230-250度——考虑到其他助剂，如相容剂，润滑剂的热稳定性等等⑶物料温度升高的来源：•1，螺杆的剪切和物料粒子间相互摩擦生热——大部分。•2，筒体的传热。（2）各段螺杆排布与温度设定螺杆组合的作用：•①输送物料•②提供剪切——使加工物料获得物理变化和化学变化所需的能量，使组分间分散和分布。•③建压•物料颗粒熔融过程的分析：•聚合物自由输送与预热——全充满或部分充满固体塞——固体摩擦、耗散与固态密集“海岛”结构的生成——固态稀疏“海岛”结构——成型挤出。•螺杆排布分段与温度设定：•1、输送段•A、螺杆排布思路有：•a深槽正向螺纹•b中等螺槽大导程正向螺纹，且螺槽容积由大变小，即螺纹导程由大向小渐变。•B、温度设定思路•a不宜太高，影响物料在此段输送和受剪切的；也不宜太低，螺杆受力过大或卡死•b一般略接近熔融，按梯度排列。2、熔融段•A、螺杆排布：．物料在此段要达到的目的是:使加工物料获得物理变化和部分化学变化所需的能量，使组分间分布均匀和初步分散,做到组分均质化、粘度接近。．一般要求物料承受较大的剪切和机筒传热，使之熔融＿一般设置捏合块，剪切元件或反螺纹，且注意相间排列配合。•B、温度设定•a玻纤系，温度太低，树脂半融，到后段玻纤包覆性差；温度太高，树脂流动提高，混炼与剪切作用变小，甚至出现高温降解，其设定原则：•1、据基料不同和玻纤含量不同；•2、扣除螺杆剪切输入的热量，略高于基料熔点范围内；•3、熔融段后段（即玻纤加入口）熔体流动状况。•b填充系，（提供强剪切使填充物，充分分散），熔融段高出基料熔点10~20℃（尽量提高），使物料充分熔融均匀分布。•c阻燃系，(保护好阻燃剂)，其温度要偏低，特别是白色材料，尽可能降低。•d玻纤增强阻燃系，设定温度介于前面两者间，以物料基本熔点为依据。•b合金系，以两组熔融温度为依据，同时考虑组分比例及组分之热敏性等，适当调整温度3、混炼段••A、螺杆组分排布•物料在此段要达到的目的是：1.细化分散，形成理想的尺寸和结构。2.注意保护成品理想的结构不被破坏。•一般有两典型思路：1、增强型，二头和三头组合；2、兼分布与分散的高剪切与高分流以捏合块为主体，螺纹块为辅助咸高剪切。－－－较好方法：不同厚度，不同差痊角的捏合块组合，加上输送螺丝块——使物料受高剪切而分散又保留时间与返混，但保证不降解。•B、温度设定•a玻纤系，温度太低，物料流动性能差，粘度大，摩擦变大，生热高，会出现局都过热；温度太高，树脂降解，剪切度小玻纤分散变差，其设定原则：•1、据基料和玻纤含量不同而不同。•2、略筒于基料熔点范围内。•3、据成品带条的光泽度而确定。•b填充系，（提供强剪切使填充物，充分分散），混炼段高出基料熔点10~20℃（尽量提高），使物料充分熔融均匀分布，保证混合体是流体状态。•c阻燃系，(保护好阻燃剂)共混温度在偏低，特别是白色材料，尽可能降低。•d玻纤增强阻燃系，温度设定以物料基本熔融为依据，保护好阻燃剂。•e合系化，以组分的熔融温度为依据，同时考虑组分比例及组分热敏性而调整。4、排气段螺杆组合排列•一般排气口入口处，设立反向螺纹咸反向捏合块，将熔体密封建立起，是高压；用大导程螺纹元件以形成低充满度和懂熔体层，使物料暴露自由表面或采用多头小导程螺纹，以增加熔体表面更新速度，利于气体排除与挥发——总的思路：反螺纹（R-LH）或反向棍合块（KG）+输送螺纹+大导程或多头小导程螺纹。５．均化（料量）段•A螺杆组合•螺纹块导程渐变小或螺槽渐变小来实现增压，减少背压段长度，同时注意采用单头螺纹与宽螺棱螺纹来提高排料能力，避免冒料。•B温度设定，•以适当降低温度，但模头高温利于排料。•在熔融段温度基础上，适当降低温度，其原则：根据带光泽降度而定五、转速问题：•转速越高，剪切越大，将分散相均匀分散于基体之中；剪切越大，分散相尺寸越细，但转速过大，摩擦大易引起热降解，同时停留时间变短，混合不均。•转速越低，剪切越小，分散不均匀，同时停留时间长，对易分解聚合物不利。•转速与螺杆结构都是与剪切分散有关，因此必须两者作为整体考虑。•⑴加纤增强类，•影响到玻纤的长度和直径，影响到树脂与玻纤的分散包裹问题，从而影响增强效果。•⑵合金类，•必须考虑，转速剪切对树脂间的结构的生成和破坏问题。如PC/ABS合金，属于类似海绵的“海岛”结构。•⑶阻燃类，•必须考虑，阻燃剂的热性能，如熔融吸热放热、热降解历程及热氧化难易。谢谢！