單螺桿擠出機擠出過(guò)程和螺桿各段的功能
由高分子物理學(xué)知道,高聚物存在三種物理狀態(tài),即玻璃態(tài)、高彈態(tài)和粘流態(tài),在定條件下,這三種物理狀態(tài)會(huì )發(fā)生互變。固態(tài)塑料由料斗進(jìn)人料筒后,隨著(zhù)螺桿
的旋轉向機頭方向前進(jìn),在此過(guò)程中,塑料的物理狀態(tài)在不斷發(fā)生著(zhù)變化。根據塑料在擠出機中的三種物理狀態(tài)的變化過(guò)程及對螺桿各部位的工作要求,通常將擠出
機的螺桿分成加料段(固體輸送區)、壓縮段(熔融區)和均化段(熔體輸送區)三段。對于常規漸變螺紋的螺桿來(lái)說(shuō),塑料在擠出機中的擠出過(guò)程可以通過(guò)螺桿各
段的基本職能及塑料在擠出機中的物理狀態(tài)變化過(guò)程來(lái)描述,見(jiàn)圖5。
1、加料段
塑料自料斗進(jìn)進(jìn)擠出機的料筒內,在螺桿的旋轉作用下,由于料筒內壁和螺桿表面的摩擦作用向前運動(dòng)。在該段,螺桿的職能主要是將塑料壓實(shí)提供向前輸送的動(dòng)
力,物料仍以固體狀態(tài)存在,固然由于強烈的摩擦熱作用,在接近末時(shí)與料筒內壁相接觸的塑料已接近或達到粘流溫度,固體粒子表面開(kāi)始發(fā)粘,但熔融仍未開(kāi)
始。這區域稱(chēng)為遲滯區,是指固體輸送區結束到初開(kāi)始出現熔融的為粘流態(tài)。
2、均化段
從熔融段進(jìn)人均化段的物料是已部熔融的粘流體。向前輸送的粘流體在機頭口模阻力下,部分回流被進(jìn)步混合塑化,部分被定量定壓地從機頭口模擠出。
從以上單螺桿擠出機的工作原理不丟臉出,塑料在擠出機中塑化,向前擠壓活動(dòng),其主要動(dòng)力來(lái)源于加料段的固體輸送,塑化的均勻程度很大程度是由于均化段的結
構和機頭模具的阻力所造成的回流。在改善螺桿混煉結構上已經(jīng)有了很多新型的結構,但其往往適合于熱穩定性很好的聚合物,卻不適宜PVC樹(shù)脂的生產(chǎn),這就不
逐先容了。
雙螺桿擠出機
隨著(zhù)聚合物加產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,對高分子材料成型和混合工藝提出了越來(lái)越多和越來(lái)越高的要求,單螺桿擠出機在某些方面就不能滿(mǎn)足這些要求。例如:用單螺桿擠出機
進(jìn)行填充改性和加玻璃纖維增強改性等,混合分散果就不理想。另外,單螺桿擠出機尤其不適合粉狀物料的加工。為了適應聚合物加工中混合工藝的要求,別是
硬聚氯乙烯粉料的加工,雙螺桿擠出機自20世紀30年代后期在意大利開(kāi)發(fā)出來(lái)以后,經(jīng)過(guò)半個(gè)多世紀的精益求精和完善,得到了很大的發(fā)展。在外,目前雙螺
桿擠出機已廣泛應用于聚合物加工域,已占部擠出機總數的40%。硬聚氯乙烯粒料、管材、異型材、板材幾乎都是采用雙螺桿擠出機加工成型的。作為連續混
合機,雙螺桿擠出機已廣泛用來(lái)進(jìn)行聚合物共混、填充和增強改性,也有用來(lái)進(jìn)行反應擠出。近20年來(lái),高分子材料共混和反應擠出技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步促進(jìn)了雙螺
桿擠出機數目和類(lèi)型的增加。
雙螺桿擠出機的結構與分類(lèi)
雙螺桿擠出機由傳動(dòng)裝置、加料裝置、料筒和螺桿等幾個(gè)部分組成,各部件的作用與單螺桿擠出機相似。與單螺桿擠出機區別之處在于雙螺桿擠出機中有兩根平行的
螺桿置于同的料筒中,如圖6所示 轉下頁(yè))。雙螺桿擠出機有很多種不同的形式,主要差別在于螺桿結構的不同。雙螺桿擠出機的螺桿結構要比單螺桿擠出機復
雜得多,這是由于雙螺桿擠出機的螺桿還有諸如旋轉方向、嚙合程度等等題目。
常用于PVC型材擠出的雙螺桿擠出機通常是緊密?chē)Ш锨耶愊蛐D的螺桿,少數也有使用同向旋轉式雙螺桿擠出的,但般只能在低速下操縱,約在10r/min
范圍內。而高速?lài)Ш贤蛐D式雙螺桿擠出機用于混煉、排氣造?;蜃鳛檫B續化學(xué)反應器使用,這類(lèi)擠出機螺桿速度范圍在300~600r/min。非嚙合
型擠出機與嚙合型擠出機的輸送機理大不相同,比較接近于單螺桿擠出機的輸送機理,二者有本質(zhì)上的差別。