擠出機螺桿組合原理與應用

1、工工 藝藝 系系 列列 培培 訓訓 課課 程程2004年培訓主講：沈紅波培訓師：李國明、張志強、趙智源、劉杰、雷勇、李寧擠出機螺桿組合原理與應用 工藝系列培訓之四沈紅波第3頁 Shenhongbo一、雙螺桿擠出發(fā)展歷程n2 0 世 紀 4 0 年 代 ，Erdmenger 發(fā)明了同向完全齒合型雙螺桿擠出機，50年代 W&P公司進一步發(fā)展并投向市場；n不斷完善并成為聚合物工業(yè)、化學制品工業(yè)以及食品工業(yè)中必不可少的設(shè)備。第4頁 Shenhongbo2.擠出機設(shè)備廠家和螺桿組合定義n1. 幾大擠出機設(shè)備商，型號 ZSK型-W&P; ZE型-Berstorff; APV -APV（Ba

2、ker Perkins） nTEX-日本制鋼所; 萊斯特里公司Leistritz- ZSE型 .n螺桿組合,就是指擠出機螺桿的結(jié)構(gòu)組成,不同組合以達到不同物料生產(chǎn)需要,螺桿組合能達到 分散/剪切兩種效果,解決物料的混和均勻要求,對生產(chǎn)穩(wěn)定性有重要意義. 第5頁 Shenhongbo二、螺桿組合原理和應用的主要內(nèi)容n1 1. .螺桿組合的基本結(jié)構(gòu)和各部分特點；螺桿組合的基本結(jié)構(gòu)和各部分特點；n2.2.螺桿組合設(shè)計的基本原則螺桿組合設(shè)計的基本原則 ；n3.3.嚙合同向雙螺桿擠出過程不同功能段的螺嚙合同向雙螺桿擠出過程不同功能段的螺桿構(gòu)型桿構(gòu)型和整根螺桿的組合設(shè)計和整根螺桿的組合設(shè)計 ；n4.4.玻

3、纖增強粒料制備的玻纖增強粒料制備的螺桿構(gòu)型設(shè)計螺桿構(gòu)型設(shè)計 ；n5.5.特殊螺桿組合元件應用舉例特殊螺桿組合元件應用舉例 ；n6.6.類別產(chǎn)品現(xiàn)有組合特點和設(shè)計思路。類別產(chǎn)品現(xiàn)有組合特點和設(shè)計思路。第6頁 Shenhongbo三、三、螺桿組合的基本結(jié)構(gòu)和各部分特點螺桿組合的基本結(jié)構(gòu)和各部分特點n1.1.擠出機螺桿分兩大部分擠出機螺桿分兩大部分, ,就是芯軸和螺紋套就是芯軸和螺紋套; ;n2.2.螺紋元件螺紋元件-輸送元件和剪切元件輸送元件和剪切元件 第7頁 Shenhongbo3.螺紋套元件分類和特點n3.1 輸送元件種類 從導程 和元件長度 來分 ，96/96 72/72 56/56 72/

4、32 56/28 72/36L 56/28L ；n3.2 剪切元件 就是通常說的捏合塊,由單個的剪切塊捏合在一起,片數(shù)不定,一般5/7片; 900/5/56 300/7/72 450/5/36 600/5/56 n3.3 輸送元件輸送機理；n3.4 剪切元件剪切機理；n3.5 正反元件差異；第8頁 Shenhongbo4.擠出機型的機械設(shè)計參數(shù) 任意同向旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠出機的幾何參數(shù)限定為任意同向旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠出機的幾何參數(shù)限定為3個個 : :1.1.嚙合處間隙；嚙合處間隙；2.內(nèi)外直徑比（內(nèi)外直徑比（OD/ID）；）；3.比扭矩（功率比扭矩（功率/容積比，即用扭矩容積比，即用扭矩/中心距的三次方中

5、心距的三次方（M/a3）表示）。表示）。 一根螺桿的螺紋頂部處在與之配合的另一根螺桿一根螺桿的螺紋頂部處在與之配合的另一根螺桿螺紋根部和側(cè)面之間螺紋根部和側(cè)面之間 第9頁 Shenhongbo四、螺桿組合設(shè)計的基本原則螺桿組合設(shè)計的基本原則 n同向雙螺桿的特點是同向雙螺桿的特點是: : 轉(zhuǎn)速較高并且在嚙合區(qū)轉(zhuǎn)速較高并且在嚙合區(qū)( (兩螺桿在兩螺桿在橫截面圖中的重疊部分橫截面圖中的重疊部分) ) 不同位置處有較接近的相對運動速不同位置處有較接近的相對運動速度度, , 所以可以產(chǎn)生強烈、均勻的剪切所以可以產(chǎn)生強烈、均勻的剪切; ; n 幾何形狀決定了其縱向流道必定開放幾何形狀決定了其縱向流道必定開

6、放, , 使兩螺桿之間產(chǎn)生使兩螺桿之間產(chǎn)生物料交換。交換時物料交換。交換時, , 原處于一根螺桿螺槽底部的物料將運動原處于一根螺桿螺槽底部的物料將運動到另一根螺桿螺槽的頂部?？v向流道的開放還使橫向流道到另一根螺桿螺槽的頂部。縱向流道的開放還使橫向流道開放成為可能開放成為可能, , 來實現(xiàn)同一螺桿相鄰螺槽間物料的交換。這來實現(xiàn)同一螺桿相鄰螺槽間物料的交換。這使同向雙螺桿具有較好的分布混合能力使同向雙螺桿具有較好的分布混合能力, ,n螺桿組合是雙螺桿擠出工藝制定的關(guān)鍵。同向雙螺桿擠出螺桿組合是雙螺桿擠出工藝制定的關(guān)鍵。同向雙螺桿擠出以混煉為主以混煉為主,螺桿組合要考慮到主輔料性能與形狀、加料順螺桿

7、組合要考慮到主輔料性能與形狀、加料順序與位置、排氣口位置、機筒溫度設(shè)置等等。序與位置、排氣口位置、機筒溫度設(shè)置等等。第10頁 Shenhongbo4.1 混合的兩個定義n1.分散混合 固態(tài)物料、聚合物凝膠以及液滴等粒子尺寸減小的過程； 指將少組分細化, 如將無機填料粉碎及將玻纖絲切短等, 它取決于剪切應力(或剪切速率) ; n2.分布/分配混合 改變各組分在混合體系中的空間位置的過程； 分布混合與物料粘度無關(guān)，與單位能量輸入也無關(guān) 指減少少組分在多組分中分布的非均勻性, 它則取決于剪切應變剪切應變很難求得, 用周向流量和軸向回流量來衡量分布混合效果第11頁 Shenhongbo4.2 典型螺桿

8、組合圖例第12頁 Shenhongbo4.3 3 捏合段的設(shè)計原則捏合段的設(shè)計原則 n1.凹槽內(nèi)物料承受的平均剪切速率凹槽內(nèi)物料承受的平均剪切速率 減小螺棱間隙及增大減小螺棱間隙及增大螺紋頭數(shù)螺紋頭數(shù)都可提高都可提高平均剪切速率平均剪切速率,亦亦即可增強單塊捏合塊的混煉能力。即可增強單塊捏合塊的混煉能力。 2.2.捏合塊間的錯列角捏合塊間的錯列角 是決定捏合段工作性能的一個關(guān)鍵參是決定捏合段工作性能的一個關(guān)鍵參數(shù)數(shù) 3. 3.注意捏合段的壓力須與和它相連的正、反向螺紋段中的注意捏合段的壓力須與和它相連的正、反向螺紋段中的壓壓力相匹配；力相匹配；各自的軸向流量和軸向壓力梯度的關(guān)各自的軸向流量和軸

9、向壓力梯度的關(guān)系曲線系曲線 第13頁 Shenhongbo五、嚙合同向雙螺桿擠出過程不五、嚙合同向雙螺桿擠出過程不同功能段的螺同功能段的螺桿構(gòu)型桿構(gòu)型n嚙合同向雙螺桿擠出過程一般由加料、固體輸送、熔融、熔體輸送、混合、排氣等功能段組成。n不同的功能段需要不同的局部螺桿構(gòu)型與它相適應,以完成不同的功能。 第14頁 Shenhongbo5.1 加料段和固體輸送段的螺桿構(gòu)型加料段和固體輸送段的螺桿構(gòu)型 n1.加料段 一般采用大導程、正向螺紋輸送元件加大螺槽深度一般采用大導程、正向螺紋輸送元件加大螺槽深度的非標準螺紋元件的非標準螺紋元件 n2.2.固體輸送段固體輸送段 把物料輸送把物料輸送,同時松散同

10、時松散 的粉狀低松密度物料壓的粉狀低松密度物料壓 實或提高粒狀物料在螺槽中的充滿度實或提高粒狀物料在螺槽中的充滿度,以促進物料在以促進物料在下游的熔融塑化下游的熔融塑化 第15頁 Shenhongbo5.2 熔融塑化段的螺桿構(gòu)型熔融塑化段的螺桿構(gòu)型 n1.評價用于熔融塑化段局部螺桿構(gòu)型的好壞的標準評價用于熔融塑化段局部螺桿構(gòu)型的好壞的標準應當是它能將機械剪切能變成熱能而使物料熔融得應當是它能將機械剪切能變成熱能而使物料熔融得最快、最徹底最快、最徹底, ,又不使物料溫度升高又不使物料溫度升高, ,即能量利用最即能量利用最合理。合理。n2.2.熔融塑化給定聚合物的最佳螺桿局部構(gòu)型取決于熔融塑化給定

11、聚合物的最佳螺桿局部構(gòu)型取決于物料的比熱、熔點、熔體粘度及聚合物在固體狀態(tài)物料的比熱、熔點、熔體粘度及聚合物在固體狀態(tài)時粒子的大小。時粒子的大小。 第16頁 Shenhongbo5.2 用于熔融的局部構(gòu)型第17頁 Shenhongbo5.3Berstorff 用于熔融的局部螺桿構(gòu)型 第18頁 Shenhongbo5.4 擠出熔融過程影響因素 物料及螺桿的幾物料及螺桿的幾何尺寸確定何尺寸確定 n1.1.沿螺槽方向的壓力梯度沿螺槽方向的壓力梯度n2.2.機筒溫度機筒溫度n3.3.固體顆粒在螺槽內(nèi)的充滿度固體顆粒在螺槽內(nèi)的充滿度, ,它亦可以用來計算所它亦可以用來計算所研究的控制體中的固體顆粒的個數(shù)

12、研究的控制體中的固體顆粒的個數(shù)n4.4.固體顆粒的初始溫度固體顆粒的初始溫度n5.5.螺桿溫度螺桿溫度n6.6.機筒的拖曳速度機筒的拖曳速度( (與螺桿速度有相同的意義與螺桿速度有相同的意義) ) 沿螺沿螺槽方向的分量槽方向的分量第19頁 Shenhongbo5.5排氣區(qū)和用于熔體輸送的螺桿局部構(gòu)型排氣區(qū)和用于熔體輸送的螺桿局部構(gòu)型 n1.1.上游的螺桿上應設(shè)置密封元件上游的螺桿上應設(shè)置密封元件,將熔體密封將熔體密封,以建以建立起高壓立起高壓;在排氣區(qū)在排氣區(qū),即與排氣口對著的螺桿區(qū)段即與排氣口對著的螺桿區(qū)段,應應使物料在螺槽中充滿度較低使物料在螺槽中充滿度較低,并與大氣或真空泵相并與大氣或真

13、空泵相通，（可采用多頭小導程螺紋元件通，（可采用多頭小導程螺紋元件 ）n2.2.熔體對螺桿的充滿長度取決于物料的粘度、螺桿熔體對螺桿的充滿長度取決于物料的粘度、螺桿導程、螺桿轉(zhuǎn)數(shù)、加料量和口模阻力影響建壓能力導程、螺桿轉(zhuǎn)數(shù)、加料量和口模阻力影響建壓能力的有螺紋導程和螺紋頭數(shù)的有螺紋導程和螺紋頭數(shù) （返料）第20頁 Shenhongbo5.6 混合段的螺桿構(gòu)型混合段的螺桿構(gòu)型 n嚙合同向雙螺桿擠出機的混合功能最重要嚙合同向雙螺桿擠出機的混合功能最重要,因而混合段的螺因而混合段的螺桿構(gòu)型設(shè)計具有非常重要的意義桿構(gòu)型設(shè)計具有非常重要的意義 n嚙合同向雙螺桿擠出過程的熔融階段也就是混合開始的階嚙合同向

14、雙螺桿擠出過程的熔融階段也就是混合開始的階段段 第21頁 Shenhongbo六、整體螺桿組合設(shè)計整體螺桿組合設(shè)計 n根據(jù)經(jīng)驗經(jīng)驗理論理論實驗實驗相結(jié)合的方法進行設(shè)計整體螺桿組合設(shè)計 n螺桿示例：56/5696/9696/9672/7256/5656/5656/5656/5656/5656/5656/5656/5630/7/7245/5/56左45/5/56左90/5/5656/5672/7272/7290/5/5645/5/5672/3656/5656/5656/2896/9672/7256/5645/5/3645/5/3656/5672/36左96/9645/5/3645/5/36左56/

15、5656/5656/5656/5630/7/7245/5/3645/5/5645/5/56左56/2856/56第22頁 Shenhongbo6.1 整體螺桿設(shè)計前的考慮點整體螺桿設(shè)計前的考慮點n1.1.混合作業(yè)的目的混合作業(yè)的目的,最終制品的配方和加入雙螺桿最終制品的配方和加入雙螺桿擠出機進行混合時物料中各組分的形態(tài)、性能和配擠出機進行混合時物料中各組分的形態(tài)、性能和配比。因為不同聚合物、不同添加組分及其配比對擠比。因為不同聚合物、不同添加組分及其配比對擠出過程、螺桿構(gòu)型、運轉(zhuǎn)條件的要求是不同的。出過程、螺桿構(gòu)型、運轉(zhuǎn)條件的要求是不同的。 n2.2.對各種螺桿對各種螺桿(及機筒及機筒)元件及

16、各功能區(qū)的局部螺桿元件及各功能區(qū)的局部螺桿構(gòu)型、工作原理和性能及適用場合有較全面而深入構(gòu)型、工作原理和性能及適用場合有較全面而深入的了解的了解 n3.3.就整個混合工藝而言就整個混合工藝而言,對加料方式、加料順序有對加料方式、加料順序有無特殊要求也必須弄清楚無特殊要求也必須弄清楚。 第23頁 Shenhongbo6.1 整體螺桿設(shè)計前的考慮點整體螺桿設(shè)計前的考慮點n4.擠出過程主要是實現(xiàn)分布性混合擠出過程主要是實現(xiàn)分布性混合,則應使物料在則應使物料在螺桿中流動時能不斷重新取向螺桿中流動時能不斷重新取向,使其與剪切方向使其與剪切方向成成4545。 適當松弛提高前面降低的粘度適當松弛提高前面降低的

17、粘度n5.5.擠出過程主要是實現(xiàn)分散性混合擠出過程主要是實現(xiàn)分散性混合, , 則螺桿構(gòu)型的則螺桿構(gòu)型的設(shè)計與分布混合就有所不同。分散混合的關(guān)鍵變量設(shè)計與分布混合就有所不同。分散混合的關(guān)鍵變量是應力是應力, ,只有能提供大的剪應力只有能提供大的剪應力, ,才能使結(jié)塊和液滴才能使結(jié)塊和液滴破裂破裂, ,這就要在螺桿這就要在螺桿( (機筒機筒) ) 中設(shè)置高剪切區(qū)中設(shè)置高剪切區(qū), ,而且而且要使物料多次通過這些高剪切區(qū)。要使物料多次通過這些高剪切區(qū)。 第24頁 Shenhongbo6.2 附 分布分散混合典型示例n高填充高填充PPPP典型應用典型應用 第25頁 Shenhongbo6.3用于玻纖增強

18、產(chǎn)品的螺桿構(gòu)型設(shè)計用于玻纖增強產(chǎn)品的螺桿構(gòu)型設(shè)計n1.1.一般說來一般說來,制品中的玻纖平均長度在制品中的玻纖平均長度在0.11.0mm之間為好之間為好,這既能保這既能保證良好的制品性能證良好的制品性能,又使纖維具有良好的分散性。又使纖維具有良好的分散性。 n2.2.玻纖分散性好壞的標志是玻纖分散性好壞的標志是:玻纖以單絲而不是以原紗存在于制品中玻纖以單絲而不是以原紗存在于制品中;制制品任意單位體積內(nèi)的玻纖含量大致相等品任意單位體積內(nèi)的玻纖含量大致相等;制品中玻纖長度分布范圍大致制品中玻纖長度分布范圍大致相同相同 n3.3.影響分散性的因素有影響分散性的因素有: :合適的玻纖合適的玻纖( (合

19、適的單絲直徑及支合適的單絲直徑及支數(shù)數(shù))及浸潤劑及浸潤劑;玻纖含量玻纖含量,粒料中玻纖含量越大粒料中玻纖含量越大,制品中玻纖分散性越差制品中玻纖分散性越差;合理的造粒工藝合理的造粒工藝和設(shè)備以及合理的注射工藝。和設(shè)備以及合理的注射工藝。 n4.4.最佳構(gòu)型取決于基體聚合物特性、玻纖類型、相容劑和玻纖加入量最佳構(gòu)型取決于基體聚合物特性、玻纖類型、相容劑和玻纖加入量,同時與玻纖的加入及加入位置和操作條件的選擇密切相關(guān)。用于玻纖增同時與玻纖的加入及加入位置和操作條件的選擇密切相關(guān)。用于玻纖增強的螺桿構(gòu)型設(shè)計強的螺桿構(gòu)型設(shè)計,除了遵循同向雙螺桿一般構(gòu)型設(shè)計時如何實現(xiàn)固體除了遵循同向雙螺桿一般構(gòu)型設(shè)計時

20、如何實現(xiàn)固體輸送、熔融、熔體輸送和建壓、排氣的螺桿局部構(gòu)型設(shè)計的原則外輸送、熔融、熔體輸送和建壓、排氣的螺桿局部構(gòu)型設(shè)計的原則外,應應重點考慮玻纖的加入和玻纖與聚合物熔體的混合。重點考慮玻纖的加入和玻纖與聚合物熔體的混合。 第26頁 Shenhongbo6.3.1玻纖加入口上游和入口處的螺桿構(gòu)型玻纖加入口上游和入口處的螺桿構(gòu)型 n1.1.上上游進行固體輸送和熔融塑化游進行固體輸送和熔融塑化, 對與聚合對與聚合物一起加入的其它助劑進行混合。物一起加入的其它助劑進行混合。 n2.2.玻纖加入口處應為大導程玻纖加入口處應為大導程,使聚合物熔體到使聚合物熔體到達此處時為半充滿狀態(tài)達此處時為半充滿狀態(tài),

21、以留出空間容納加入以留出空間容納加入的玻纖。的玻纖。n3.3.經(jīng)驗規(guī)則：玻纖口前必須熔好，保證性能經(jīng)驗規(guī)則：玻纖口前必須熔好，保證性能的前提。的前提。 第27頁 Shenhongbo6.3.2 玻纖加入口下游螺桿構(gòu)型玻纖加入口下游螺桿構(gòu)型n1.1.兩個任務(wù)兩個任務(wù),第一是把纖維束打開第一是把纖維束打開,第二是把纖維切短并把每第二是把纖維切短并把每一根玻纖分布均勻并被熔體潤濕。一根玻纖分布均勻并被熔體潤濕。 n2.2.平均長度取決于聚合物和玻纖的比例平均長度取決于聚合物和玻纖的比例,也取決于剪切、混也取決于剪切、混合元件的選擇合元件的選擇 n3.3.粘度高的聚合物或加入高填充量玻纖的螺桿構(gòu)型比低

22、粘粘度高的聚合物或加入高填充量玻纖的螺桿構(gòu)型比低粘度聚合物或加入低百分數(shù)玻纖所用的螺桿構(gòu)型提供的剪切度聚合物或加入低百分數(shù)玻纖所用的螺桿構(gòu)型提供的剪切應柔和一些。應柔和一些。n4.4.適于玻纖增強的螺桿元件一般是二頭的適于玻纖增強的螺桿元件一般是二頭的,因為它的剪切比因為它的剪切比較柔和較柔和,對玻纖不會造成過度的折斷對玻纖不會造成過度的折斷 n6.3.3 6.3.3 排氣段排氣段和螺桿的最后區(qū)段（均化）螺桿的最后區(qū)段（均化） 第28頁 Shenhongbo6.4 螺桿構(gòu)型實例螺桿構(gòu)型實例1 1 n1.56/5696/9696/9672/7256/5656/5656/5656/5656/565

23、6/5656/5656/5630/7/7245/5/56左45/5/56左90/5/5656/5672/7272/7290/5/5645/5/5672/3656/5656/5656/2896/9672/7256/5645/5/3645/5/3656/5672/36左96/9645/5/3645/5/36左56/5656/5656/5656/5630/7/7245/5/3645/5/5645/5/56左56/2856/56第29頁 Shenhongbo6.5 螺桿構(gòu)型實例螺桿構(gòu)型實例2 2n增強PC、PC+油56/5696/9696/9672/7272/7256/5656/5656/5656/5

24、656/5656/28 左45/5/56左72/7272/7272/7256/5656/5645/5/36左56/5632/96齒形盤56/5645/5/36左96/9696/9672/7256/5656/5656/5656/5656/5656/5645/5/3630/7/7245/5/5645/5/56左56/5630/7/7290/5/5690/5/5656/5645/5/36左56/5645/5/2556/5696/9672/7256/5656/5672/7272/7256/5656/5656/5656/5656/5656/5656/5656/5656/5656/5630/7/7245/

25、5/5656/5656/5645/5/5690/5/5656/5656/5645/5/9690/5/5645/5/56左56/5656/2890/5/5645/5/9672/36左96/9672/7256/5656/5645/5/5632/96齒型盤56/5656/5672/72第30頁 Shenhongbo七、雙螺桿擠出機特殊螺紋元件的特點和應用 n1. 齒型盤C18 n2. 176/88LS 拉伸塊 n3. 32/96輸送型齒型盤 n4. 96/240強輸送元件 n5. R-L斜齒齒型盤 第31頁 Shenhongbo7.1、 引言 n聚合物共混物的高速增長，大大促進了人們對混合加工設(shè)備的

26、開發(fā)利用；n目前公認高效、連續(xù)混合加工設(shè)備的同向雙螺桿擠出機，螺桿組合逐步成為其應用過程的核心技術(shù)，n組合設(shè)計主要按現(xiàn)代積木組合式原理，首要考慮的是輸送混合元件的合理使用，使其應用的物料沿螺桿擠出方向產(chǎn)生有效更迭，形成較好的幾何流型，物料獲得充分的分散和分布混合。第32頁 Shenhongbo隨聚合物共混持續(xù)發(fā)展，原材料的基料，添加劑，填充物發(fā)生變化，本身特點對加工過程的某些方面提出了更特殊的要求，如玻纖增強，潤滑劑，多種熔點物質(zhì)混煉，晶須，易分解材料等等一些特殊原料的引入，對原有螺桿組合的某一方面如剪切、分散、分布作用需加強，或需弱化其中某一作用；原有不同導程輸送元件和不同角度的捏合元件組合

27、起來難以達到這些特殊要求；因此，大大推動了特殊作用的新螺紋元件開發(fā)和應用7.2、發(fā)展動力第33頁 Shenhongbo材料對螺桿組合特殊要求 n 玻纖增強類產(chǎn)品需保證長纖經(jīng)剪切后長度均勻，且分散分布良好；n 多種不同表面性質(zhì)的無機填充物需分散良好；n 熱敏感材料需低剪切熱，強塑化分散效果的元件 n 原料中含大量潤滑劑，影響塑化效率n 普通輸送元件不能滿足低堆積密度物質(zhì)的輸送；n 高熔點物質(zhì)需強塑化效果，集中剪切容易導致扭距增大，增加能耗；第34頁 Shenhongbo 項目類型特點主要應用齒型盤C18外形為帶齒圓盤，錯開嚙合，齒與軸向平行1. 對長玻纖剪切效率高，利于降低剪切熱；2. 對提高填

28、充粉體分散效果明顯斜齒齒型盤外形為帶齒圓盤，錯開嚙合，齒帶一定斜度與齒型盤C18對比，分散效果明顯，尤其利于玻纖的分散96/240強輸送元件自由容積大，輸送動力方向角度直接沿正軸向高填充類產(chǎn)品提高單位時間進料能力，尤其在低堆積密度類產(chǎn)品，有效避免下料口返料176/88LS 拉伸塊“S”型元件，類似正反一對大導程輸送提高塑化效率，在有限螺筒距離內(nèi)完成塑化且能耗比較低，剪切熱低32/96輸送型齒型盤輸送元件螺棱上開槽形成漏流，分散能力強，產(chǎn)生剪切熱低表一： 新螺紋元件類型、特性和應用表第35頁 Shenhongbo1. 齒型盤C18 n圖n主要在剪切和分散方面有特殊作用，尤其在玻纖剪切上；齒型盤的

29、加入相當于在沿物料流道上所設(shè)置的障礙，影響螺槽通道的暢通程度，對軸向混合有直接影響，軸向反混能力強； 第36頁 Shenhongbo2. 齒型盤和螺紋元件的組合 n該齒型盤設(shè)計成直齒型，每齒一面通中心軸，這種齒型盤不具有輸送物料能力，物料通過該元件主要靠兩端壓力差，若將齒加工成斜向，則具備正向或反向輸送能力。齒型盤作用主要在加強物料混合。n在非嚙合區(qū)，由于齒片對料流的連續(xù)分割，增加了物料的接觸界面，有利于分布混合；n在嚙合區(qū)，由于一根螺桿上的齒盤與另一個螺桿上的齒盤時錯列的，故料流沿軸向被反復切割，分布混合作用比較強烈，在兩片齒之間因間隙較小而使物料流經(jīng)時所受剪切較大，形成一定分散混合作用。n

30、增加連續(xù)齒型盤對數(shù)，混合效率將成倍提高； 第37頁 Shenhongbo應用實例一：用于生產(chǎn)玻纖增強阻燃PBT n低水分含量玻纖在使用時相對難剪切，但本身水分低有利于與樹脂表面結(jié)合，提高力學性能；n難剪切表現(xiàn)在使用普通捏合剪切塊，在玻纖口到真空口有限距離內(nèi)，需要剪切元件量大，容易造成剪切熱過高溫度失控和物料分解；n齒型盤C18利用其剪切玻纖的高效性能彌補這一不足，對比如下： 第38頁 Shenhongbo3 0 / 7 / 7 24 5 / 5 / 3 64 5 / 5 / 5 6 左C 1 8 齒 型 盤C 1 8 齒 型 盤圖2 捏合塊組合 圖3：C18 齒型盤2對 使用過程現(xiàn)象力學性能結(jié)

31、論捏合塊組合出模頭料條有玻纖成團現(xiàn)象，玻纖剪切不好，玻纖口到真空口溫度冷卻水一直在工作，容易溫度超高性能達到材料要求剪 切 熱 高 ，玻 纖 剪 切 不夠C18齒型盤2對出條穩(wěn)定，前段溫度控制比較好彎曲強度，模量等提高10有 限 距 離 玻纖剪切良好，剪切熱低表2：兩種組合結(jié)構(gòu)效果對比 第39頁 Shenhongbo 2. 176/88LS 拉伸塊 n該元件又有稱該元件又有稱“S”S”型元件，如圖型元件，如圖4 4、5 5，采用了大的螺棱間隙、小螺，采用了大的螺棱間隙、小螺棱夾角棱夾角, ,引入了雙楔形區(qū)引入了雙楔形區(qū)( (螺棱拖曳面和機筒內(nèi)壁之間的楔形區(qū)、嚙螺棱拖曳面和機筒內(nèi)壁之間的楔形區(qū)、

32、嚙合區(qū)內(nèi)兩螺棱之間的楔形區(qū)合區(qū)內(nèi)兩螺棱之間的楔形區(qū)) ) 內(nèi)的拉伸流動和螺槽區(qū)內(nèi)物料松弛等內(nèi)的拉伸流動和螺槽區(qū)內(nèi)物料松弛等概念，設(shè)計出該元件；這種設(shè)計加大了螺桿與機筒之間的間隙概念，設(shè)計出該元件；這種設(shè)計加大了螺桿與機筒之間的間隙, ,增加增加了物料在擠出機流道內(nèi)的周向流動和軸向回流了物料在擠出機流道內(nèi)的周向流動和軸向回流, ,使兩螺桿間和相鄰兩使兩螺桿間和相鄰兩螺槽間的物料產(chǎn)生混合螺槽間的物料產(chǎn)生混合; ;由于物料在流動過程中通過兩個楔形區(qū)由于物料在流動過程中通過兩個楔形區(qū), ,便便受到剪切和拉伸作用受到剪切和拉伸作用; ;在相對低壓區(qū)在相對低壓區(qū)( (松弛區(qū)松弛區(qū)) ) 物料產(chǎn)生松弛物料產(chǎn)

33、生松弛, ,這也有這也有利于混合利于混合。 圖4：176/88LS 拉伸塊 外形 圖5：176/88LS 拉伸塊 端面形狀 第40頁 Shenhongbon拉伸塊與同等有限長度捏合塊對比，相似的構(gòu)型產(chǎn)生了相似的壓力和速度分布。n兩種元件都在正反向螺旋相接處產(chǎn)生壓力高點,從而有效地推動物料軸向和周向的流動。n拉伸塊元件螺棱前后的壓差比捏合塊元件的壓力差更大,使拉伸塊元件流道內(nèi)的軸向和周向的流動要劇烈一些,使兩螺桿間和相鄰兩螺槽間的物料有更好的混合。n捏合塊元件的軸向回混較好,而拉伸塊元件的周向混合則較好，因而拉伸塊元件的分布混合能力要比捏合塊元件更好。n在得到相似的混合能力的同時,S 型元件的擠

34、出能力要比捏合盤組件要好得多，這是因為拉伸塊前后運動的壓力差相對更大一些，有效地推動物料向前運動。2. 拉伸塊捏合塊對比第41頁 Shenhongbo4 5 / 5 / 5 64 5 / 5 / 5 63 0 / 7 / 7 25 6 /5 69 0 / 5 / 5 69 0 / 5 / 5 64 5 / 5 / 5 6 左5 6 /5 64 5 / 5 / 5 6 左4 5 / 5 / 5 6 左5 6 / 5 63 0 / 7 / 7 24 5 / 5 / 5 65 6 / 5 61 7 6 / 8 8 L S - L玻纖增強尼龍6生產(chǎn)過程為保證其力學性能，要求尼龍樹脂在玻纖口前基本塑化熔

35、融良好，進玻纖后才不至于與未融粒子劇烈作用使玻纖過碎；一般需要在3節(jié)螺筒長度內(nèi)完成壓縮、塑化、初步混合過程；采用兩種方式，捏合塊和拉伸塊對比 圖6：捏合塊模型 圖7：組合拉伸塊模型 應用實例：玻纖增強尼龍6 第42頁 Shenhongbo 使用過程現(xiàn)象力學性能單位時間產(chǎn)量捏 合 塊 模型玻纖口取樣塑化良好，生產(chǎn)正常；粗測玻纖口熔融料溫280性能正常280KG/h組 合 拉 伸塊模型玻纖口取樣塑化良好，生產(chǎn)正常粗測玻纖口熔融料溫265性能檢測數(shù)據(jù)稍高，看不出明顯差異320KG/h結(jié)果討論：從以上對比，主要體現(xiàn)在兩個方面，同等條件下拉伸塊運轉(zhuǎn)過程剪切熱產(chǎn)生比較低，能耗相對比較低，單位時間產(chǎn)量的提高體現(xiàn)了