單螺桿擠出機系統(tǒng):擠出機擠壓系統(tǒng)包括螺桿、機筒、料斗、機頭、和模具,塑料通過擠壓系統(tǒng)而塑化成均勻的熔體,并在這一過程中所建立壓力下,被螺桿連續(xù)的擠出機頭。
螺桿:是擠塑機的主要部件,它直接關系到擠塑機的應用范圍和生產(chǎn)率,由高強度耐磨耐腐蝕的合金鋼制成。
螺桿的基本型式及主要參數(shù)
一般螺桿分為三段即加料段,壓縮段,均化段。
加料段——底經(jīng)較小,主要作用是輸送原料給后段,因此主要是輸送能力問題,參數(shù)(l1,h1),h1=(0.12-0.14)d。
壓縮段——底經(jīng)變化,主要作用是壓實、熔融物料,建立壓力。參數(shù)壓縮比ε=h1/h3及l(fā)2。準確應以漸變度a=(h1-h3)/l2。
均化段(計量段)——將壓縮段已熔物料定量定溫地擠到螺桿前端、參數(shù)(l3,h3),h3=(0.05-0.07)d。
l/d長徑比:l/d與轉速n,是螺桿塑化能力及效果的重要因素,l/d大則物料在機筒里停留時間長,有利于塑化,同時壓力流、漏流減少,提高了塑化能力,同時對溫度分布要求較高的物料有利,但大之后,對制造裝配使用上又有負面影響,一般l/d為(18~42),但目前有加大的趨勢。
螺距s,螺旋升角φ=πdtgφ,一般d=s,則φ=17°40′。 φ對塑化能力有影響,一般來說φ大一些則輸送速度快一些,因此,物料形狀不同,其φ也有變化。粉料可取φ=25°左右,圓柱料φ=17°左右,方塊料φ=15°左右,但φ的不同,對加工而言,也比較困難,所以一般φ取17°40′。
棱寬e,對粘度小的物料而言,e盡量取大一些,太小易漏流,但太大會增加動力消耗,易過熱,e=(0.08~0.12)d。
下面就幾種螺桿的設計結合其物料特性作簡單介紹:
一.pc料(聚碳酸酯)
①非結晶性塑料,無明顯熔點,玻璃化溫度140°~150℃,熔融溫度215℃~225℃,成型溫度250℃~320℃。
②粘度大,對溫度較敏感,在正常加工溫度范圍內熱穩(wěn)定性較好,300℃長時停留基本不分解,超過340℃開始分解,粘度受剪切速率影響較小。
③吸水性強
參數(shù)選定:
a.l/d針對其熱穩(wěn)定性好,粘度大的特性,為提高塑化效果盡量選取大的長徑比,金韋爾取38。
由于其融熔溫度范圍較寬,壓縮可較長,故采用漸變型螺桿。l1=30%全長,l2=46%全長。
b.壓縮比ε 由漸變度a需與熔融速率相適應,但目前融熔速率還無法計算得出,根據(jù)pc從225℃融化至320℃之間可加工的特性,其漸變度a值可相對取中等偏上的值,在l2較大的情況下,普通漸變型螺桿ε=2~3,金韋爾取2.6。
c.因其粘度高,吸水性強,故在均化段之前,壓縮段之后于螺桿上加混煉結構,以加強固體床解體,同時,可使其中夾帶的水份變成氣體逸出。
d.其它參數(shù)如e,s,φ以及與機筒的間隙都可與其它普通螺桿相同。
二.pmma(有機玻璃)
①玻璃化溫度105℃,熔融溫度大于160℃,分解溫度270℃,成型溫度范圍很寬。
②粘度大,流動性差,熱穩(wěn)定性較好。
③吸水性較強。
參數(shù)選擇
a.l/d選取長徑比為35~42的漸變型螺桿,視其制品成型的精度要求一般l1=40%, l2=40%。
b.壓縮比ε ,一般選取2.3~2.6。
c.針對其有一定親水性,故在螺桿的前端采用混煉環(huán)結構。
d.其它參數(shù)一般可按通用螺桿設計,與機筒間隙不可太小。
三.pa(尼龍)
①結晶性塑料,種類較多,種類不一樣,其熔點也不一樣,且熔點范圍窄,一般所用pa66其熔點為260℃~265℃。
②粘度低,流動性好,有比較明顯的熔點,熱穩(wěn)定性差。
③吸水性一般。
參數(shù)選擇
a.l/d選取長徑比18~20的突變型螺桿。
b.壓縮比,一般選取3~3.5,其中防止過熱分解h3=0.07~0.08d。
c.因其粘度低,故止逆環(huán)處與機筒間隙應盡量小,約0.05mm,螺桿與機筒間隙約0.08mm
d.其它參數(shù)、可按通用螺桿設計。
四.pet(聚酯)
①熔點250℃~260℃,吹塑級pet則成型溫度較廣一點,大約255℃~290℃。
②吹塑級pet粘度較高,溫度對粘度影響大,熱穩(wěn)定性差。
參數(shù)選擇
①l/d一般取32,三段分布l1=50%-55%,l2=20%。
②采用低剪切、低壓縮比的螺桿,壓縮比ε ,一般取1.8~2,同時剪切過熱導致變色或不透明h3=0.09d。
③螺桿前端不設混煉環(huán),以防過熱,藏料。
④因這種材料對溫度較敏感,而一般廠家多用回收料,為提高產(chǎn)量,金韋爾采用的是低剪切螺桿,所以可適當提高馬達轉速,以達到目的。同時在使用回收料方面(大部分為片料),本廠根據(jù)實際情況,為加大加料段的輸送能力,也采取了加大落料口徑在機筒里開槽等方式,取得了比較好的效果。
五.pvc(聚氯乙烯)
熱敏性物料,一般分為硬質和軟質,其區(qū)別在于原料中加入增塑劑的多少,少于10%的為硬質,多于30%為軟質。
①無明顯熔點,60℃變軟,100℃~150℃粘彈態(tài),140℃時熔融,同時分解,170℃分解迅速,軟化點接近于分解點,分解釋放于hc1氣體。
②熱穩(wěn)定性差,溫度、時間都會導致分解,流動性差。
設計原則a.溫度控制嚴格,螺桿設計盡量要低剪切,防止過熱。
b.螺桿、機筒要防腐蝕。
c.擠出工藝溫度需嚴格控制。
一般講,螺桿參數(shù)為l/d=20~42,h3=0.07d,ε =1.6~2 ,l1=40%,l2=40%。 分離型螺桿,此種螺桿對硬質pvc較適合,而且為配合溫控,加料段螺桿內部加冷卻水或油孔,機筒外加冷水或油槽,溫度控制精度±1℃左右