螺杆组合专题
双螺杆挤出机螺杆组合原则
双螺杆挤出机螺杆组合原则双螺杆挤出机是一种用于挤压复杂形状、混合构件或有小量细小颗粒的金属、塑料和其他材料的机械装置。
它由主要部件（如导轨、活塞、压筒和螺杆）、辅助部件（如喷嘴、模具、分流器和接头）和电气控制系统组成。
其中螺杆是机器的核心部件，其工作主要有助于挤压膏状物料的生产，同时螺杆的选择也是提高生产效率和产品质量的有效途径。
下面介绍双螺杆挤出机螺杆组合原则。
1、根据物料特性选择螺桿在选择双螺杆挤出机螺桿时，需要根据物料的性质，选择最合适的螺桿，以保证挤出机的稳定性和合理性。
羊毛、涤纶、聚丙烯、聚乙烯等物料一般采用高耐热性能的耐热合金螺桿来满足生产要求；而塑料混合物则选用较软的螺桿，使其具有更好的挤压性能，以确保生产的高效性。
2、根据复杂度选择螺杆双螺杆挤出机在生产复杂结构件时，应根据零件的复杂程度选择合适的螺杆，以保证生产的准确性。
零件复杂性越大，所需要的螺杆的外径就越大，以此来满足挤压要求，而零件复杂性越低，所需要的螺杆的外径就越小，以防止特殊部位被过度压缩。
3、根据挤出速度选择螺杆在选择双螺杆挤出机螺杆时，也要根据生产要求的挤出速度来挑选最合适的螺杆。
一般来说，螺杆的长度越长、螺距越大、螺芯越细，挤出的速度就更快，但也影响着挤出的精度和产品质量，因此，选择螺杆时仍然需要谨慎。
4、根据生产量选择螺杆当根据挤出速度选择的螺杆不能满足生产要求时，就可以根据需要的生产量来选择螺杆，shz。
当需要高量生产时，可以采用较大的螺杆外径和较粗的螺芯，以提高其产量，并实现挤压质量的平衡。
但是，当生产量较小时，可以采用较小的螺杆外径和较细的螺芯，以降低生产成本，同时也要确保其挤压质量。
以上是双螺杆挤出机螺杆组合原则，双螺杆挤出机的螺杆组合选择，紧密关联着机器的技术性能和产品质量，因此，选择螺杆组合时应根据实际情况，结合物料特性、复杂度、挤出速度和生产量等多方面的因素，科学选择螺杆，以确保双螺杆挤出机的挤压效果。
螺杆设计组合计算
螺杆挤出机的输送机理相同，如果螺槽纵横向皆封闭，其输送为正位移输送； 如果螺槽纵横向有一定开放，则会丧失一部分正位移输送能力，但会加大混 合作用。
双螺杆挤出机的用途
非啮合双螺杆挤出机主要应用于反应挤出、熔剂法或乳液法制取聚合物、
着色、玻璃纤维增强以及热熔体粘接剂的准备工序，广泛应用于熔剂含 量高达50％，每小时需干燥4500-6750kg物料的情况下。
设计螺杆元件时：
根据双螺杆几何学和加工体系所需的混合 能力、输送能力进行设计。
啮合同向双螺杆元件的设计
输送元件
包括正向螺纹元件和反向螺纹元件，设计 时需考虑螺纹头数、螺旋方向、导程、元件 的轴向长度。
啮合同向双螺杆元件的设计
剪切元件
主要指捏合盘元件，一般成对、成串使用。 设计时应考虑头数、厚度等。在应用时考虑错列 角的大小和方向、捏合盘的个数、捏合块的轴向 长度等。
啮合异向双螺杆挤出机的输送机理：啮合异向双螺杆挤出机可通过设计使这
种双螺杆实现不同程度的正位移输送。螺槽纵横向封闭越好，正位移输送特 性越强。只有全啮合、螺槽纵横向完全封闭，才能实现完全的正位移输送。
啮合同向双螺杆挤出机的输送机理：啮合同向双螺杆挤出机可以设计成螺
槽全啮合横向封闭的，但纵向不能封闭，否则螺杆会啮合不上，会发生 干涉。也就是必须将螺槽宽度设计得大于螺棱宽度，在纵向留下一定的 通道。通道的大小由使用目的而定。纵向开放得越大，正位移输送能力 丧失得越多，而摩擦拖曳和粘性拖曳的作用越大。因此啮合同向双螺杆 挤出机的输送机理介于单螺杆挤出机和纵横向皆封闭的啮合异向双螺杆 挤出机之间：有正位移输送，也有摩擦、粘性拖曳输送。
啮合同向双螺杆元件的组合设计
同向双螺杆挤出特点及螺杆组合原则
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同向双螺杆挤ห้องสมุดไป่ตู้特点及螺杆组合原则
郭奕崇 李庆春 闫宝瑞 （北京化工大学塑料机械及塑料工程研究所，北京，!"""#$）
提
要
以及对同向双螺杆挤出工艺制定中的关键问题— — —螺杆组合进行了探讨。 关键词 同向双螺杆，螺杆组合
图! 粉料的熔融
生的漏流和反向元件、中性元件的存在使正位移进 一步被削弱；另一方面，在双螺杆的非啮合区，物 料的运动现象及机理确与单螺杆挤出有相似之处。 因此，同向双螺杆挤出过程兼具摩擦拖曳和正位移 两种特征。 !"% 同向双螺杆挤出中的熔融 上面提到，单螺杆挤出的机理是摩擦拖曳，这 时正常挤出只有在螺槽完全充满，物料被压实后才 能进行。在螺杆机筒的摩擦拖曳及机筒内压力的作 用下，熔料逐渐在螺棱推进面的前方堆积，形成熔 池，使螺槽中熔料与固体物料间界线分明。而同向 双螺杆挤出时，摩擦拖曳作用较小，但由于有正位 移作用，螺槽未充满时物料也可以向前运动，没有 条件形成熔池，熔料与固体料间的位置变换频繁， 未熔物料始终散布在熔料中。这种情况可见图 "。 这是同向双螺杆挤出的熔融与单螺杆挤出最明显的 不同。
开发历史，应用也越来越广泛，但是人们对双螺杆 挤出过程的认识仍不够深入，相关的基础研究也滞 后于应用。双螺杆较为复杂的运动关系和几何关系 造成人们对双螺杆挤出过程定性和定量描述的困 难，但对其研究始终没有间断。因此，深入了解双 螺杆挤出过程，不断地针对生产实际遇到的问题进 行理论分析和总结，逐渐建立起在可靠的试验基础 上能够服务于生产的同向双螺杆挤出应用基础理 论，具有重要的理论意义和实用意义。
双螺杆挤出机螺杆组合原则
双螺杆挤出机螺杆组合原则
双螺杆挤出机是一种常见的挤出设备，常用于制造塑料制品、橡胶制品等。
其螺杆组合原则如下：
1. 同向双螺杆组合原则：两个螺杆的旋转方向相同，同步旋转，适用于挤出高粘度、高分子量的物料。
2. 反向双螺杆组合原则：两个螺杆的旋转方向相反，互相推挤，适用于挤出低粘度、低分子量的物料。
3. 等向异转双螺杆组合原则：两个螺杆的旋转方向相同，但旋转速度不同，适用于挤出中等粘度、中等分子量的物料。
4. 异向异转双螺杆组合原则：两个螺杆的旋转方向相反，旋转速度不同，适用于挤出高粘度、高分子量的物料。
在螺杆组合原则的基础上，还需要考虑螺杆的结构和参数。
例如，螺杆的螺距、螺杆直径、螺杆间隙等参数都会影响挤出效果。
因此，在选择双螺杆挤出机时，需要根据具体的生产需求和物料特性，选择合适的螺杆组合原则和螺杆参数。
螺杆组合及捏合块介绍
螺杆组合及捏合块介绍填充改性在聚合物中添加其它⽆机或有机物（添加剂），以改变其⼒学性能、加⼯性能、使⽤性能或降低成本的⽅法。
填充改性中的填充剂可起到多种作⽤：增量、增强和赋予功能，其中以增量为主。
（1）增量在聚合物中添加廉价的填充剂以降低成本、节约原材料，其主要作⽤是增量，故这时的填充剂也称增量剂。
（2）增强填料可提⾼聚合物的⼒学性能和热性能，其效果在很⼤程度上取决于填料的形态等物理性能。
（3）赋予功能填料可赋予聚合物⾃⾝所没有的⼀些特殊功能，此时填料的化学组成往往起着重要作⽤。
多数以颗粒状填料填充的混合物，其结构形态类似于聚合物共混物中有⼀个连续相的结构，填料为分散相（只是粒度更⼩⼀些），⽽聚合物为连续相。
在连续相与分散相之间有⼀界⾯层，两相通过界⾯层结合在⼀起。
界⾯层的粘结作⽤，因树脂的性质、填料的性质不同⽽不同。
填充剂在聚合物内的分散状态，对填充改性聚合物的性能，尤其是⼒学强度影响极⼤。
填充剂若以很⼩⽽均匀的粒径均匀地分布在聚合物中，则会使填充聚合物具有良好的⼒学性能和制品尺⼨稳定性。
相反，如果填充剂的粒径很不均匀，有⼤有⼩，且在聚合物中分布不均匀，则填充聚合物的⼒学性能会不好。
但填充剂粒⼦也不能过细，因极细的微粒易产⽣⾃⾝凝聚，不易分散，也会造成分散不均，影响⼒学强度的提⾼。
纳⽶材料⽤来作填充改性，就会遇到这个问题，必须设法解决，否则发挥不了纳⽶材料的作⽤。
填充剂在聚合物中的分散状态，与其表⾯活性、混合⼯艺等有关。
如能实现填充剂与树脂之间的良好化学结合，就会⼤⼤提⾼填充效果，还会使某些填充剂起到增强作⽤。
实现良好的化学结合最有效的⽅法是⽤偶联剂对填充剂、增强剂进⾏表⾯处理。
常⽤的偶联剂有硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂和铝酸酯偶联剂等。
常⽤的填充剂有碳酸钙、炭⿊、滑⽯粉、红泥、硅灰⽯、粉煤灰、铁泥、云母和⾦属填充物等。
根据塑料⾼填充改性的特点，要求改性设备必须适应其要求。
在20世纪80年代中后期，我国开始采⽤平⾏啮合双螺杆挤出机应⽤到⾼填充改性领域，取得了较好的效果。
初级双螺杆组合学习
初级双螺杆组合一、螺杆组合基本常识1. 挤出机螺杆分两大部分,就是芯轴和螺纹套;芯轴--不同型号机台有所不同,主要是直径,键槽(有单键和花键等)- 如早期螺杆一般是单键实验室30/40机70/72机等,目前75机一般是花键;2. 螺纹元件分类:从作用分两类–输送元件和剪切元件;即通常说的输送块和剪切块; 双螺杆我认为有两层意思:其一是螺杆是两根,另外实际包括了输送螺纹是双头的,就是同一根螺杆有两道螺纹; a 输送块根据作用分正反两种;输送块种类主要是从导程(绕一圈的轴向长度)和元件长度(元件轴向长度)来分;如72/36就可以代表这种输送元件,72是指导程,36是元件长度,单位mm ; 75机主要有96/96 72/72 56/56 72/32 56/28 72/36L 56/28L 72机40/30机等原理基本一样, 输送有特殊的元件单头螺纹元件,和KS元件3. 剪切元件实际就是通常说的捏合块,由单个的剪切块捏合在一起,片数不定,一般5/7片;单片厚度不一; 主要是以各单片捏合的角度来确定规格型号;同样也分正反两种,比如进口莱鼒机的部分剪切块就全是单片,可根据实际情况进行微调组合; 剪切块举例: 450/5/56L中450指捏合角度,5是片数,56是长度L 指左向,一般正向的不标明; 通常75机还有900/5/56 300/7/72 450/5/36 600/5/56的基本很少用了;可以根据要求采购;象30机只有450/5/28900/5/28 两种特殊剪切元件有新齿型盘;厚度很小的剪切块,薄的左向剪切块,还有新到的拉伸流块;4. 输送元件的大致作用,在螺杆组合整体效果看,单个的元件效果体现不明显,一般需要在特定的临近组合条件下才会有其真实的体现,具体比如同样90度剪切块在单独输送块之间和在后面连续90度90度/90度>>90度---90度; 一般来说,输送块96/96是目前最大导程输送,在物料未完全熔融输送能力最强(相对的,有新的KS元件等) 所以一般在下料口采用大导程元件,而在熔融状态下输送效率比小导程低(暂时无理论支持),在玻纤口真空口等需要降低压力的地方用大导程元件有很大优势,有效防止返料(当然还与熔融状况有关),72/72 56/56是目前使用比较多的一种元件,普通输送,配合对熔体进行适当压缩等, 该类元件主要起输送作用,新概念:输送能力,输送效率;涉及物料流动状态在挤出机内,靠摩擦拉伸往前流动,有一种说法:螺杆越光滑,螺筒越粗糙,熔体输送能力越强; 总体判定所有输送元件都是半充满状态; 反输送螺纹作用就不是简单相反,稳定并降低后段压力,但和降低单位时间产量没有直接联系;降低机头压力有很大优势,PBT大量采用;5. 剪切块,一般来说,角度越大剪切能力越强,厚剪切块剪切能力强于薄剪切块;正向剪切块除90度剪切块外,都有剪切和输送两个作用同时进行,有一个输送角度,一般剪切块厚度对剪切热影响很大,如: 450/5/56 ~~ 3 * 450/5/36 ;厚有利于通过剪切热加强塑化分散;反向剪切实际同时有反输送和剪切的作用,作用相当于正向剪切加左向输送块连接,但实际作用能力远小于后者;6. 固定流道理论,做两个极端假设,其一某一组合全部采用单一输送块56/56; 另一采用单一剪切块300/7/72 两个效果应该差别不大; 物料在其中容易形成固定流道,状态变化动力不足;但如果叉开,可能变成一套合格组合;原则就是不断打破这种固定流道平衡;实例:90号组合,修改原意就是封死玻纤口平衡分布剪切块,提高单位时间产量; 去掉前面左向剪切一个结果PP洗机料都不融,高冲也有大量白点;刘晴原改31号组合也类似,为提高输送压缩段输送能力,提高单位时间产量,前段全部使用96/96输送,结果80%以上粒料出来;当时是考虑53等组合剪切靠后有利于提高班产; 现用的90-75-C组合就是再次更改挤出机型的机械设计参数，ZSK型挤出机或任意同向旋转双螺杆挤出机的几何参数限定为3个，1. 啮合处间隙；2. 内外直径比（OD/ID）；3. 比扭矩（功率/容积比，即用扭矩/中心距的三次方（M/a3）表示）。
PBT,PA螺杆组合
1 改性PBT的螺杆组合问:以下为72 双螺杆组合: 56/ 56 、96/ 96 、72/ 72/56/ 5623 、60/ 4/ 56 、45/ 5/ 5622 、56/ 56 、90/ 5/ 56 、45/ 5/362反、56/ 282反、96/ 96 、92/ 92 、72/ 72 、52/ 52 、45/ 4522 、72/ 36 、45/ 5/ 96 、45/ 5/ 56 、56/ 56 、60/ 4/ 56 、45/ 5/ 56 、45/ 5/ 362反、56/ 282反、96/ 9623 、72/ 72 、56/ 5622 、52/ 5222 ,其中“45/ 5/ 362反”是反向捏合块,“56/ 282反”是反向螺纹。
长径比32/ 1 ,电机110 kW,额定转速400 r/ min ,电流270 A,生产PBT 阻燃增强材料, 性能很不稳定,生产20 %玻纤改性PBT的冲击强度为50～70 MPa ,拉伸强度为96～110 MPa ,弯曲强度为140～180 MPa ,工艺相同,拉条不稳定, 断线多。
温度分别为255 、255 、220 、220 、215 、215 、215 、235 ℃,产量450 kg/ h。
请问这套螺杆组合合理吗? 为什么? 如何改进?答:关于此螺杆组合的分析及改进建议有:(1) 玻纤口前“90/ 5/ 56 、45/ 5/ 362反、56/ 282反”是不合理的,“96/ 96 、92/ 92 、72/ 72 、52/ 52 、45/ 4522 、72/36 、45/ 5/ 96 、45/ 5/ 56 、56/ 56 、60/ 4/ 56 、45/ 5/ 56 、45/ 5/362反、56/ 282反”这段剪切要往前移,后面剪切要散开,前移后对靠近玻纤口的加强,后面减弱。
(2) 前面的反向剪切和反向螺纹要一个就够了,后面的“60/ 4/ 56 、45/ 5/ 56 、45/ 5/ 362反、56/ 282反”这里也一样,多了会减弱物料的输送,材料的性能都下降,阻燃材料就会更差了。
螺杆组合
根据经验＋理论＋实验相结合的方法进 行设计整体螺杆组合设计
6.1 整体螺杆设计前的考虑点
1.混合作业的目的,最终制品的配方和加入双螺杆挤 出机进行混合时物料中各组分的形态、性能和配比。 因为不同聚合物、不同添加组分及其配比对挤出过 程、螺杆构型、运转条件的要求是不同的。 2.对各种螺杆(及机筒) 元件及各功能区的局部螺杆 构型、工作原理和性能及适用场合有较全面而深入 的了解 3.就整个混合工艺而言,对加料方式、加料顺序有无 特殊要求也必须弄清楚。
4.3 捏合段的设计原则
1.凹槽内物料承受的平均剪切速率 减小螺棱间隙及增大螺纹头数都可提高平均剪切速率, 亦即 可增强单块捏合块的混炼能力。 2.捏合块间的错列角 是决定捏合段工作性能的一个关键参数 3.注意捏合段的压力须与和它相连的正、反向螺纹段中的压 力相匹配；各自的轴向流量和轴向压力梯度的关系曲线
6.1 整体螺杆设计前的考虑点
4.挤出过程主要是实现分布性混合,则应使物料在螺 杆中流动时能不断重新取向,使其与剪切方向成45。 适当松弛提高前面降低的粘度 5.挤出过程主要是实现分散性混合, 则螺杆构型的 设计与分布混合就有所不同。分散混合的关键变量 是应力,只有能提供大的剪应力,才能使结块和液滴 破裂,这就要在螺杆(机筒) 中设置高剪切区,而且 要使物料多次通过这些高剪切区。
五、啮合同向双螺杆挤出过程不同功能段的螺 杆构型
啮合同向双螺杆挤出过程一般由加料、 固体输送、熔融、熔体输送、混合、排 气等功能段组成。 不同的功能段需要不同的局部螺杆构型 与它相适应,以完成不同的功能。
5.1 加料段和固体输送段的螺杆构型
1.加料段 一般采用大导程、正向螺纹输送元件加大螺槽深度 的非标准螺纹元件 2.固体输送段 把物料输送,同时松散 的粉状低松密度物料压 实或提高粒状物料在螺槽中的充满度,以促进物料在 下游的熔融塑化
螺杆组合及捏合块介绍
填充改性在聚合物中添加其它无机或有机物（添加剂），以改变其力学性能、加工性能、使用性能或降低成本的方法。
填充改性中的填充剂可起到多种作用：增量、增强和赋予功能，其中以增量为主。
（1）增量在聚合物中添加廉价的填充剂以降低成本、节约原材料，其主要作用是增量，故这时的填充剂也称增量剂。
（2）增强填料可提高聚合物的力学性能和热性能，其效果在很大程度上取决于填料的形态等物理性能。
（3）赋予功能填料可赋予聚合物自身所没有的一些特殊功能，此时填料的化学组成往往起着重要作用。
多数以颗粒状填料填充的混合物，其结构形态类似于聚合物共混物中有一个连续相的结构，填料为分散相（只是粒度更小一些），而聚合物为连续相。
在连续相与分散相之间有一界面层，两相通过界面层结合在一起。
界面层的粘结作用，因树脂的性质、填料的性质不同而不同。
填充剂在聚合物内的分散状态，对填充改性聚合物的性能，尤其是力学强度影响极大。
填充剂若以很小而均匀的粒径均匀地分布在聚合物中，则会使填充聚合物具有良好的力学性能和制品尺寸稳定性。
相反，如果填充剂的粒径很不均匀，有大有小，且在聚合物中分布不均匀，则填充聚合物的力学性能会不好。
但填充剂粒子也不能过细，因极细的微粒易产生自身凝聚，不易分散，也会造成分散不均，影响力学强度的提高。
纳米材料用来作填充改性，就会遇到这个问题，必须设法解决，否则发挥不了纳米材料的作用。
填充剂在聚合物中的分散状态，与其表面活性、混合工艺等有关。
如能实现填充剂与树脂之间的良好化学结合，就会大大提高填充效果，还会使某些填充剂起到增强作用。
实现良好的化学结合最有效的方法是用偶联剂对填充剂、增强剂进行表面处理。
常用的偶联剂有硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂和铝酸酯偶联剂等。
常用的填充剂有碳酸钙、炭黑、滑石粉、红泥、硅灰石、粉煤灰、铁泥、云母和金属填充物等。
根据塑料高填充改性的特点，要求改性设备必须适应其要求。
在20世纪80年代中后期，我国开始采用平行啮合双螺杆挤出机应用到高填充改性领域，取得了较好的效果。
玻纤增强粒料的螺杆组合
玻纤增强粒料制备的螺杆构型设计1 玻纤加入口上游的螺杆构型玻纤加入口上游的螺杆构型主要用来对聚合物进行固体输送和熔融塑化，有时还要对与聚合物一起加入的其它助剂(如阻燃剂、颜料、稳定剂)进行混合。
为促进熔融和混合，这一段的螺杆构型除应有正向螺纹元件（减导程)进行输送外，还应采用捏合块、反向螺纹元件(也为建压)、齿形盘等混合元件。
2．2 玻纤加入口处的螺杆构型为使玻纤加入，纤维加入处的螺纹元件应为大导程，使聚合物熔体到达此处时为半充满状态，以留出空间容纳加入的玻纤。
为避免玻纤加入口被聚合物熔体堵死，短切纤维可用反螺纹元件导入，长纤维可用至少一对捏合盘元件导入。
2．3 玻纤加入口下游螺杆构型玻纤加入口下游的螺杆区段是混合段，它应完成两个任务，第一是把纤维束打开，第二是把纤维切短并把每一根玻纤分布均匀并被熔体润湿。
故该段构型设计应着眼于有利于玻纤长度的变化和均化。
长纤维是无头的，有无限长，加入后必须切成一定长度并与熔体混合(被润湿)。
混合段应由剪切元件和分布混合元件组成，它们或者是前捏合盘组成的捏合块，或者是齿形元件。
长纤维加入后，被拉入加料口下游的捏合盘元件中切成一定长度。
其平均长度取决于聚合物和玻纤的比例，也取决于剪切、混合元件的选择。
至少要有一组捏合盘元件。
粘度高的聚合物或加入高填充量玻纤(40%或更多)的螺杆构型比低粘度聚合物或加入低百分数玻纤所用的螺杆构型提供的剪切应柔和一些。
对于短切纤维，不需要象长纤维那样强的剪切，而主要是靠熔体将纤维润湿和分散开来，故混合段可由薄的捏合盘组合块或在螺棱上开槽的螺纹元件或齿形盘元件组成。
研究表明，由齿形盘和正向螺纹元件组成的混合段与由正向捏合块和正向螺纹元件组成的混合段相比，前者的玻纤平均长度大且纤维长度分布窄。
适于玻纤增强的螺杆元件一般是二头的，因为它的剪切比较柔和，对玻纤不会造成过度的折断。
2．4 排气段排气段应位于纤维加入口的下游。
为使排气有效，在排气段上游接近排气口处，应设置密封性螺杆元件，以防止在真空泵作用下粒子被抽出，如反向螺纹元件或反向捏合块。
螺杆组合专题
第23卷 第1期中 国 塑 料Vol.23,No.1 2009年1月CHINA PLASTICS J an.,2009论坛・交流螺杆组合专题编者按:螺杆挤出是最常用的聚合物加工方法之一,螺杆挤出机出现于20世纪30年代,主要有单螺杆与双螺杆两种形式,螺杆组合是针对双螺杆挤出机的。
双螺杆挤出机根据两根螺杆相对旋转方向的不同,分为同向旋转和异向旋转两大类。
异向旋转双螺杆挤出机挤出稳定,主要用于管材、型材等对截面尺寸要求高的制品的挤出成型,同向旋转双螺杆挤出机主要用于混料。
目前使用的同向双螺杆挤出机的挤压系统绝大多数采用模块结构,各机筒组件、各螺杆元件可以通过变换组合来满足特定混料过程对输送、熔融、混炼、脱挥、均化等方面的特殊要求,使用者为了特定的目的将各元件按照一定的顺序排列安装就称为螺杆组合。
“中塑互联”论坛里面已经有很多坛友对螺杆组合进行了深入讨论,本期推出螺杆组合专题,对聚合物加工应用中的螺杆组合问题提供一些解决方案,供读者参考。
我刊今后将不定期将“中塑互联”()上优秀的帖子整理刊发,敬请读者关注。
1 改性PBT的螺杆组合问:以下为72双螺杆组合:56/56、96/96、72/72/ 56/5623、60/4/56、45/5/5622、56/56、90/5/56、45/5/ 362反、56/282反、96/96、92/92、72/72、52/52、45/4522、72/36、45/5/96、45/5/56、56/56、60/4/56、45/5/56、45/5/362反、56/282反、96/9623、72/72、56/5622、52/522 2,其中“45/5/362反”是反向捏合块,“56/282反”是反向螺纹。
长径比32/1,电机110kW,额定转速400r/min,电流270A,生产PBT阻燃增强材料,性能很不稳定,生产20%玻纤改性PBT的冲击强度为50～70MP a,拉伸强度为96～110MP a,弯曲强度为140～180MP a,工艺相同,拉条不稳定,断线多。
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第23卷 第1期中 国 塑 料Vol.23,No.1 2009年1月CHINA PLASTICS J an.,2009论坛・交流螺杆组合专题编者按:螺杆挤出是最常用的聚合物加工方法之一,螺杆挤出机出现于20世纪30年代,主要有单螺杆与双螺杆两种形式,螺杆组合是针对双螺杆挤出机的。
双螺杆挤出机根据两根螺杆相对旋转方向的不同,分为同向旋转和异向旋转两大类。
异向旋转双螺杆挤出机挤出稳定,主要用于管材、型材等对截面尺寸要求高的制品的挤出成型,同向旋转双螺杆挤出机主要用于混料。
目前使用的同向双螺杆挤出机的挤压系统绝大多数采用模块结构,各机筒组件、各螺杆元件可以通过变换组合来满足特定混料过程对输送、熔融、混炼、脱挥、均化等方面的特殊要求,使用者为了特定的目的将各元件按照一定的顺序排列安装就称为螺杆组合。
“中塑互联”论坛里面已经有很多坛友对螺杆组合进行了深入讨论,本期推出螺杆组合专题,对聚合物加工应用中的螺杆组合问题提供一些解决方案,供读者参考。
我刊今后将不定期将“中塑互联”()上优秀的帖子整理刊发,敬请读者关注。
1 改性PBT的螺杆组合问:以下为72双螺杆组合:56/56、96/96、72/72/ 56/5623、60/4/56、45/5/5622、56/56、90/5/56、45/5/ 362反、56/282反、96/96、92/92、72/72、52/52、45/4522、72/36、45/5/96、45/5/56、56/56、60/4/56、45/5/56、45/5/362反、56/282反、96/9623、72/72、56/5622、52/522 2,其中“45/5/362反”是反向捏合块,“56/282反”是反向螺纹。
长径比32/1,电机110kW,额定转速400r/min,电流270A,生产PBT阻燃增强材料,性能很不稳定,生产20%玻纤改性PBT的冲击强度为50～70MP a,拉伸强度为96～110MP a,弯曲强度为140～180MP a,工艺相同,拉条不稳定,断线多。
温度分别为255、255、220、220、215、215、215、235℃,产量450kg/h。
请问这套螺杆组合合理吗?为什么?如何改进?答:关于此螺杆组合的分析及改进建议有:(1)玻纤口前“90/5/56、45/5/362反、56/282反”是不合理的,“96/96、92/92、72/72、52/52、45/4522、72/ 36、45/5/96、45/5/56、56/56、60/4/56、45/5/56、45/5/ 362反、56/282反”这段剪切要往前移,后面剪切要散开,前移后对靠近玻纤口的加强,后面减弱。
(2)前面的反向剪切和反向螺纹要一个就够了,后面的“60/4/56、45/5/56、45/5/362反、56/282反”这里也一样,多了会减弱物料的输送,材料的性能都下降,阻燃材料就会更差了。
(3)剪切太强,剪切块太多,可适当减少,剪切块要分散使用不能太集中,如果玻纤长度太长的话可以在“60/4/56、45/5/56、45/5/362反、56/282反”前面的一个剪切段使用反向剪切块。
前段剪切应强些,后段应弱些,以保证充分熔融和保持适当的玻纤长度。
(4)第一段捏合元件与第二段捏合元件间的过渡螺纹元件太少,不利于物料的稳定流动;反向捏合块与反向螺纹应该分开排列,否则也会影响物料流动的稳定性;中间部位的“96/96、92/92”螺纹套可以换成短螺距的。
(5)如果模块是3头的,长径比为28较好;如果模块是2头的,长径比为32足够了。
但这只是相对的,因为还与内部所用的剪切块有关。
性能不稳定可能是由于PB T长时间停留降解引起的。
长径比为32的螺杆组合设计应以输送为主,配适当的3段3组捏合足够了,所以应该将“90/5/56、45/5/362反、56/282反”换为“45/5/36、60/5/56、56/282反”,另外,中间的“52/52、45/4522、72/36”应该换成大导程72和56的,长度自己核算一下,目的是提高输送能力减少物料停留时间。
(6)温度设定不合理。
下料口两端温度过高,不利于物料的压缩(过早熔融),这种下料口温度设定的方式很少见,如果是为了保证塑化效果,则后续有捏合块,不用担心,如果是为了减少下料口磨损,大导程在下料口处的空间比较大,磨损应该不会很明显。
而真正的三、四两段混合的位置温度却降下来,这样不利于各种助剂的混合均匀,材料性能肯定会波动。
温度设置呈纺锤形更利于喂料和挤出。
下料口到玻纤口一段剪切过多过于集中,而且最后没有必要以一个反向剪切块和一个反向螺纹结束,一个反向螺纹就够了。
真空口前的剪切也过于强烈和集中。
(7)捏合块用的太多,反向捏合太多,剪切热过大。
建议分散捏合块,它们之间也可以用螺纹分开,两组反向捏合块换正向,加玻纤后只要一组。
玻纤口前段保证树脂熔融塑化85%,后段加些薄的剪切片分散玻纤就可以了,螺杆剪切不要太强,毕竟是做阻燃PB T的,如果是白色的,颜色就不白了,对生产也没有好处。
(8)同时还要注意下料是否稳定,即看看阻燃剂在 2009年1月中 国 塑 料・111 ・ 混合过程中是否有分层,总是出现断线可能与机头压力不够有关。
(问题和解决方案来自“中塑互联”网友我爱塑料、scholli、sxqqq、gztyplas、sgbhxc、pengyi、reymond、mengzhou、youde326、simonliutt gp、xuewen、卜粥、yqh1105、simonliutt gp)问:用玻纤改性PBT,在玻纤高填充量下,如40%～50%时,容易出现表面浮纤,现在是玻纤侧喂进去后,除了加一个剪切块以外,其余全是输送块。
如果生产白色阻燃增强PBT,则生产更难,除浮纤外还存在边条烧焦、力学性能大幅度下降、白度不够等现象。
从螺杆组合、工艺方面怎么改善呢?答:对此问题产生的原因及解决方法提供以下几个方案,仅供参考:(1)可以采用玻纤侧喂料,一个剪切块应该指的是排气口前的一个左旋,但只有一个剪切块不够用,玻纤肯定剪得不碎,玻纤长的话肯定会导致表面浮纤。
螺杆上的剪切块要多一些,中偏弱强度就可以,可以再加个45°的,尽量保持玻纤长度,如果剪切太强则对性能的影响比较大,冲击强度下降。
(2)熔融区和混炼区的温度要合适。
玻纤分散不均匀很容易导致局部温度过高,采用一些齿型盘也是很好的选择。
(3)此外,浮纤还可通过添加防漏纤剂、润滑剂等助剂改进,加些水也可以(但要保证物性)。
生产白色阻燃增强PB T还与玻纤质量、含水率、加工温度、剪切强度和停留时间等因素有关,选材很重要。
(问题和解决方案来自“中塑互联”网友radish、pa2 rispig、radish、blueblack、liuswu、simo nliutt gp、yqh1105、songhx、fandongf)2 改性PA的螺杆组合问:想求助一下,为什么同向双螺杆挤出改性PA 材料真空口总是冒料?在生产过程中每隔一定时间就必须拿着翘杠清理从真空口冒出的料。
专业人员提供的信息是:将螺杆组合中排料段的大导程替换成小导程;提高螺杆转速至400r/min(机器设计最大转速),缩短增压段距离;增加透气口大导程螺块数量,增加排气宽度;检查排气段间隙是否过大;更换新式的强制式排气装置。
大家有何看法?答:产生该问题的原因主要有:(1)可能是螺杆排列的问题,螺纹块位置不对或是排气口设计不合理;(2)可能是螺杆组合较密,剪切太强。
PA的含纤量高,如螺杆剪切强,料在机筒里很难流动,玻纤会挡住蜂窝板;(3)可能是真空口前的反螺纹位置太靠近真空口,或者真空口后温度偏低,或者真空压力过大;(4)如果挤出机有加纤口,加纤口不冒料而抽真空口冒料,说明排料段阻力过大,螺杆组合有问题,排料段应换成大导程;真空口前应有反向螺纹,另外,输送段的输送能力过强,可以换一、两截短导程的螺纹;(5)可能是真空口的螺纹块磨损过大,造成间隙过大,熔融的料溢出螺纹块,再碰上真空口的套筒边,形成真空口反料,更换新的螺纹块可解决问题。
(6)可能是物料输送段挤压塑化不好,应控制加料量;(7)此外,应检查上端加热块是否失效,真空口压盖的设计不合理、机头阻力太大、机头压力太大等因素都会造成冒料。
针对此问题提供以下解决方法,仅供参考:(1)检查螺杆真空口的反螺纹安装是否正确。
在真空排气之前一般都有一个反向螺纹块,用来建立压力,这个反向螺纹块的位置要正确,反向螺纹块后面应该用大导程的输送块,而不是小导程的;(2)将真空口前左旋啮合块、螺纹块或齿型盘玻纤入口方向前移,距离真空口远些;(3)减少反向结构。
反向捏合块只装在真空口和玻纤口两处即可,真空口只能用大导程的螺纹;(4)重新组合螺块,使其剪切变小;(5)可能是真空口的石棉垫太薄了,改为双层的或者是改成铝皮的可解决问题;(6)调高挤出机温度,使玻纤能随料抽出,不滞留在蜂窝板上,并且要清理多孔板或口模。
(问题和解决方案来自“中塑互联”网友blueding、weishidagkx、hao123、skysliu2006、旺旺、wangjinqiao、光辉岁月、少爷、czb101271、fc.zhu、sxqqq、时代造粒车间、haochb1970、lsw1204、linh、samliu168、陶乐、zhang2 zq020)问:请问玻纤增强阻燃PA的螺杆应该怎样组合?需要注意哪些方面?答:螺杆组合与PA的规格、生产批次、硬度、熔体流动速率、配方等因素有关,不会存在最好的组合,只能根据实际情况来调整,下面给出一些玻纤增强阻燃PA螺杆组合的建议,仅供参考:(1)以机头方向为前,玻纤口前面的组合依次为45°5片56mm两组,60°5片32mm一组;真空口后方为90°5片56mm加45°5片56mm。
此组合经验证 ・112 ・中 国 塑 料 效果还不错,螺杆尾段树脂混炼段也很重要。
(2)剪切不要太集中,应该分散些,要与螺纹结合。
(3)用5组剪切块,每组2个并行;也可用6组剪切块,每组2个,90°的用3个即可。
(4)如果要做好的话与机台本身有很大关系,螺杆最好不要用90°的,45°的分散开来最好。
(问题和解决方案来自“中塑互联”网友shanbao2 jun、penghong99、youde326、penghong99、yuer187、wanghs、mark1123、wayne.jin)3 改性PP的螺杆组合问:在制备用于PP的功能母粒时出气口冒料。
体系为PP接枝物(熔体流动速率30～40g/10min) 40%、功能填料40%、内外润滑剂合计18%、抗氧剂2%。