单螺杆挤出机螺杆的分类与选择
时间：2020-11-18 阅读：1520
单螺杆挤出机系统：挤出机挤压系统包括螺杆、机筒、料斗、机头、和模具，塑料通过挤压系统而塑化成均匀的熔体，并在这一过程中所建立压力下，被螺杆连续的挤出机头。
螺杆：是挤塑机的主要部件，它直接关系到挤塑机的应用范围和生产率，由高强度耐磨耐腐蚀的合金钢制成。
螺杆的基本型式及主要参数
一般螺杆分为三段即加料段，压缩段，均化段。
加料段——底经较小，主要作用是输送原料给后段，因此主要是输送能力问题，参数(L1，h1)，h1=(0.12-0.14)D。
压缩段——底经变化，主要作用是压实、熔融物料，建立压力。参数压缩比ε=h1/h3及L2。准确应以渐变度A=(h1-h3)/L2。
均化段(计量段)——将压缩段已熔物料定量定温地挤到螺杆前端、参数(L3，h3)，h3=(0.05-0.07)D。
L/D长径比：L/D与转速n，是螺杆塑化能力及效果的重要因素，L/D大则物料在机筒里停留时间长，有利于塑化，同时压力流、漏流减少，提高了塑化能力，同时对温度分布要求较高的物料有利，但大之后，对制造装配使用上又有负面影响，一般L/D为(18～42)，但目前有加大的趋势。
螺距S，螺旋升角φ=πDtgφ，一般D=S，则φ=17°40′。 φ对塑化能力有影响，一般来说φ大一些则输送速度快一些，因此，物料形状不同，其φ也有变化。粉料可取φ=25°左右，圆柱料φ=17°左右，方块料φ=15°左右，但φ的不同，对加工而言，也比较困难，所以一般φ取17°40′。
棱宽e，对粘度小的物料而言，e尽量取大一些，太小易漏流，但太大会增加动力消耗，易过热，e=(0.08～0.12)D。
下面就几种螺杆的设计结合其物料特性作简单介绍：
一.PC料(聚碳酸酯)
①非结晶性塑料，无明显熔点，玻璃化温度140°～150℃，熔融温度215℃～225℃，成型温度250℃～320℃。
②粘度大，对温度较敏感，在正常加工温度范围内热稳定性较好，300℃长时停留基本不分解，超过340℃开始分解，粘度受剪切速率影响较小。
③吸水性强
参数选定：
a.L/D针对其热稳定性好，粘度大的特性，为提高塑化效果尽量选取大的长径比，金韦尔取38。
由于其融熔温度范围较宽，压缩可较长，故采用渐变型螺杆。L1=30%全长，L2=46%全长。
b.压缩比ε 由渐变度A需与熔融速率相适应，但目前融熔速率还无法计算得出，根据PC从225℃融化至320℃之间可加工的特性，其渐变度A值可相对取中等偏上的值,在L2较大的情况下，普通渐变型螺杆ε=2～3，金韦尔取2.6。
c.因其粘度高，吸水性强，故在均化段之前，压缩段之后于螺杆上加混炼结构，以加强固体床解体，同时，可使其中夹带的水份变成气体逸出。
d.其它参数如e，s，φ以及与机筒的间隙都可与其它普通螺杆相同。
二.PMMA(有机玻璃)
①玻璃化温度105℃，熔融温度大于160℃，分解温度270℃，成型温度范围很宽。
②粘度大，流动性差，热稳定性较好。
③吸水性较强。
参数选择
a.L/D选取长径比为35～42的渐变型螺杆，视其制品成型的精度要求一般L1=40%， L2=40%。
b.压缩比ε ，一般选取2.3～2.6。
c.针对其有一定亲水性，故在螺杆的前端采用混炼环结构。
d.其它参数一般可按通用螺杆设计，与机筒间隙不可太小。
三.PA(尼龙)
①结晶性塑料，种类较多，种类不一样，其熔点也不一样，且熔点范围窄，一般所用PA66其熔点为260℃～265℃。
②粘度低，流动性好，有比较明显的熔点，热稳定性差。
③吸水性一般。
参数选择
a.L/D选取长径比18～20的突变型螺杆。
b.压缩比，一般选取3～3.5，其中防止过热分解h3=0.07～0.08D。
c.因其粘度低，故止逆环处与机筒间隙应尽量小，约0.05mm，螺杆与机筒间隙约0.08mm
d.其它参数、可按通用螺杆设计。
四.PET(聚酯)
①熔点250℃～260℃，吹塑级PET则成型温度较广一点，大约255℃～290℃。
②吹塑级PET粘度较高，温度对粘度影响大，热稳定性差。
参数选择
①L/D一般取32，三段分布L1=50%-55%，L2=20%。
②采用低剪切、低压缩比的螺杆，压缩比ε ，一般取1.8～2，同时剪切过热导致变色或不透明h3=0.09D。
③螺杆前端不设混炼环，以防过热，藏料。
④因这种材料对温度较敏感，而一般厂家多用回收料，为提高产量，金韦尔采用的是低剪切螺杆，所以可适当提高马达转速，以达到目的。同时在使用回收料方面(大部分为片料)，本厂根据实际情况，为加大加料段的输送能力，也采取了加大落料口径在机筒里开槽等方式，取得了比较好的效果。
五.PVC(聚氯乙烯)
热敏性物料，一般分为硬质和软质，其区别在于原料中加入增塑剂的多少，少于10%的为硬质，多于30%为软质。
①无明显熔点，60℃变软，100℃～150℃粘弹态，140℃时熔融，同时分解，170℃分解迅速，软化点接近于分解点，分解释放于HC1气体。
②热稳定性差，温度、时间都会导致分解，流动性差。
设计原则a.温度控制严格，螺杆设计尽量要低剪切，防止过热。
b.螺杆、机筒要防腐蚀。
c.挤出工艺温度需严格控制。
一般讲，螺杆参数为L/D=20～42，h3=0.07D，ε =1.6～2 ，L1=40%，L2=40%。 分离型螺杆，此种螺杆对硬质PVC较适合，而且为配合温控，加料段螺杆内部加冷却水或油孔，机筒外加冷水或油槽，温度控制精度±1℃左右