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：350r/min、中速230-240r/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，温炼与剪切作用变小，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，二兴和三头组合；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。挤出机参数作用及工作原理参数,原理挤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。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4565758090120150200，螺杆长度常用有D20D25，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.挤出机螺杆、机筒的损坏原因和修螺杆,损坏螺杆和机筒这两个零件的组合工作质量，对物料的塑化、制品的质量和生产效率，都有重要影响。它们的工作质量与两个零件的制造精度、装配间隙有关。当两零件磨损严重、挤出机的产量下降时，就应该安排对螺杆、机筒的维修。一、螺杆和机筒的损坏原因1、螺杆在机筒内转动，物料与二者的摩擦，使螺杆与机筒的工作表面逐渐磨损：螺杆直径逐渐缩小，机筒的内孔直径逐渐加大。这样，螺杆与机筒的配合直径间隙，随着二者的逐渐磨损而一点点加大。可是，由于机筒前面机头和分流板的阻力没有改变，这就增加了被挤塑物料前进时的漏流量，即物料从直径间隙处向进料方向流动量增加。结果使挤出机生产量下降。这种现象又使物料在机筒内停留时间增加，造成物料分解。如果是聚乙烯，分解产生的氯化氢气体加强了对螺杆和机筒的腐蚀。2、物料中如有碳酸钙和玻璃纤维等填充料，能加快螺杆和机筒的磨损。3、由于物料没有塑化均匀，或是有金属异物混入料中，使螺杆转动扭矩力突然增加，这种扭矩超出螺杆的强度极限，使螺杆扭断。这是一种非常规事故损坏。二、螺杆的修复1、扭断的螺杆要根据机筒的实际内径来考虑，按与机筒的正常间隙给出新螺杆的外径偏差