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-Z4025800，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、“4025800”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。,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1.5D2D 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。,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“”指片状剪切块，“”指片拼成的角度，“”指共有片， ”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”、 “”的、“”的),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： 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 Tg Tf Td (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： Tm Td (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。,温度设定原则：,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。 塑料的热性能，如熔融吸热放热、热降解历程及热氧化难易。 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180190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,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：,输送物料 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。 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1020（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1020（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。 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。 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。 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。 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！,