塑料的配合及挤出造粒实验

塑料的配合及挤出造粒实验一、实验目的1.掌握塑料原材料的配混操作工艺。2.了解平行同向双螺杆挤出机的基本构造、技术参数与工作原理。3.掌握平行同向双螺杆挤出机的挤出造粒工艺条件及其控制。二、实验原理挤出成型是热塑性塑料重要的成型方法之一，在塑料工业中占主要地位，可以用于塑料共混改性、挤出造粒，也能成型塑料板、管、丝、膜等制品。其原理是塑料在一定温度和压力下，在挤出机中熔融塑化，在螺杆的挤压作用下，通过具有一定形状的口模，再进一步降温冷却定型，成为截面与口模形状相似的连续制品。挤出成型设备为挤出机，可分为螺杆挤出机和柱塞式挤出机，前者为连续式生产设备，使用较为广泛，后者为间歇式生产设备，使用范围较为局限。对于螺杆挤出机来说，可以根据螺杆数量分为单螺杆和多螺杆挤出机。双螺杆挤出机与单螺杆挤出机一样，是由传动系统、挤出系统、加热和冷却系统、控制系统等几部分组成，其中挤出系统是挤出成型的关键部分，对挤出成型的质量和产量起重要作用。挤出系统主要包括加料装置、料筒、螺杆、机头和口模等几个部分，其中螺杆结构是决定双螺杆挤出机输送、塑化与混合效果的关键部件。目前双螺杆挤出机一般采用积木组合式螺杆，可根据需要任意组合，从而对不同的物料产生不同的输送、塑化和混合效果。此外，每台挤出机都有一些辅助设备。不论是挤出造粒还是挤出成型，都要经历两个阶段。第一阶段：场地为主机和机头。固体状的热塑性树脂原料加入到料筒中，借助料筒外部加热和螺杆转动的剪切挤压作用而逐渐熔融，在螺杆转动过程中熔融料进一步塑化均匀，在压力的推动下定量、定压、定温地被挤出口模。这个阶段是最主要和重要的过程，根据树脂在料筒中的物理状态变化，可以将料筒分为固体输送区、熔融区和熔体输送区。第二阶段：场地为一些辅机。被挤出口模的型材经过冷却定型和其他工序，得到成型好的制品。除螺杆组合形式以外，挤出过程中的加料速度、温度控制及螺杆转速是影响双螺杆挤出机配混质量的“三大要素’。一般而言，双螺杆挤出机要进行定量加料，一方面是为了防止主机“过载”，另一方面是为了根据物料的加工特性和螺杆组合形式，通过调协加料量使挤出机达到最佳工作状态，即以最小的比能产生最好的混合效果。而挤出机料筒的温度控制一般是根据物料的加工特性来设定的，其温度分布曲线如图1所示。聚乙烯及聚丙烯树脂的挤出加工参考工艺温度如表1所示。图1双螺杆挤出机料筒温度分布表1聚乙烯及聚丙烯树脂的挤出加工参考工艺温度（℃）温度物料I区（加料）II区III区IV区V区VI区（机头）HDPE160170180190200190PP170180190200210200另外，螺杆转速主要影响物料的塑化和混合质量，一般高速双螺杆的剪切速率随螺杆转速的提高而增大，致使剪切发热、塑化和混合作用同时增大。三、实验设备及原料1.设备：（1）SHR-10A型高速混合机，江苏省张家港市宏基机械有限公司。总容量10L，有效容积7L，电机功率3Kw，主轴转速1500（选择范围600-3000r/min），加热方式：自摩擦，卸料方式：手动。（2）SHJ-20B型双螺杆配料混炼挤出机，南京杰恩特机电有限公司。温度加料机头与口模双螺杆长径比L/D=40:1，螺杆直径：21.7mm，槽深：3.85mm，主机转速50-600rpm，最高使用温度400℃，总装机功率约11kw（实际用电量大约是60-70%），生产能力2-10kg/hr。2.原料：HDPE5000S中石化兰州石化四、实验步骤1.配料按照配方在天平上分别称量物料。2.物料的高速混合（1）清理高速混合机打开混合机上盖，仔细将高速混合机内及排料口等处积存的其他物料清理干净。（2）高速混合机的试运转:盖紧釜盖，接通电源，使其空转数分钟，查看机器运转、加热等有无异常。（3）高速混合在机器正常的悄况下，打开电源，预热机器。当温度达到预设温度时，将树脂及配合剂一次全部加人到混合室中，开机高速混合6min。排料前1min应停机，并开盖清理料仓，然后，边搅拌，边打开排料闷，将物料排人容器内，密封冷却待用。3.物料的挤出造粒（1）接通冷却水阀，开启主机电源，设定加工温度，预热挤出机料筒（至少1.5h）。（2）清理滤网装置，手动盘车（手动盘车操杆旋转困难时，严禁开车！应适当提高料筒温度，待手动盘车顺利后再开车）。（3）开启润滑油泵，稳定定至少1min;（4）主机调速旋钮设置在零位，启动主电机，逐渐升高主螺杆转速，在不加料的情况下，空转转速不高于20r/min，时间不大于1分钟，检查主机空载电流是否稳定。（5）螺杆转动平稳后，低速启动喂料机，开始加料，待机头有物料排出后再缓慢地升高主螺杆转速和喂料螺杆转速。升速时应先升主螺杆转速，待电流平稳无异常后再升速加料，并使喂料机和主机转动相匹配。（6）调节过程中应随时密切注意主机电流指示，原则控制主机电流不超过额定电流的80%。若喂料机升速按工艺要求逐渐加量，主电源电流上升过快，应适当降低加料量。（7）根据需要打开真空泵排气，启动切粒机，调节切粒速度，收集挤出物料。（8）料斗中的物料全部加完后停机。停车时，先关喂料机，再逐步降低主机转速，尽量排尽筒体内残存物料，基本排完后转速调至零位，停止主机，最后关冷却水，清理现场。（9）将收集的粒料放入磁盘内，在75±5℃烘箱中干燥3h左右，密封装袋留作以后使用。五、实验数据记录与处理螺杆形式：位置温度I区（加料）II区III区IV区V区VI区（机头）螺杆变频器频率：主螺杆转速：喂料转速：熔体温度：熔体压力：切粒转速：六、思考题1.挤出机的温度分布为何一般都是按图1规律设定的？设定料筒温度主要应考虑哪些因素？2.挤出机的哪个参数影响挤出量？怎样影响？3.结合螺杆的“三段论”，分析塑料在塑化过程中的熔融情况。