新型单螺杆挤出机PPT课件
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单螺杆挤出机的基本结构课件
tg t
W B c o ts e c o stc o s e
πD
i i
学习交流PPT
14
第二节 单螺杆挤出机的基本结构 螺纹展开图（i=2）
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15
第二节 单螺杆挤出机的基本结构
三、螺杆结构参数 4、螺杆的安装尺寸 螺杆与机筒内壁的间隙
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16
第二节 单螺杆挤出机的基本结构
塑料在普通单螺杆挤出机中的挤出过程
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7
第二节 单螺杆挤出机的基本结构
二、挤压系统的组成及作用
2、作用
连续稳定地运输（固体、熔体） 熔融、塑化（固体→熔体） 混合、均化（温度、组成分布均匀） 增压—有利于排气、泵送，使制品密实
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8
第二节 单螺杆挤出机的基本结构 三、螺杆结构参数
第二节 单螺杆挤出机的基本结构
三、螺杆结构参数
3、螺纹尺寸 ➢ 螺纹头数 i ➢ 螺旋升角 （ b， s， ） ➢ 螺旋线展开长度 Z （ Zb， Zs ，Z） ➢ 螺纹导程 t , 螺距 S ➢ 螺棱宽度 e —螺棱轴向宽度 e’—螺棱法向宽度，e’= e cos
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13
第二节 单螺杆挤出机的基本结构 3、螺纹尺寸
560
1.6
90/25 105/25 120/25 130/25 135/25 150/25 160/25 180/25 200/25
φ90
φ10 5
φ12 0
φ13 0
φ13 5
φ15 0
φ16 0
φ18 0
φ20 0
25:1 25:1 25:1 25:1 25:1 25:1 25:1 25:1 25:1
高分子材料成型设备第六章挤出机螺杆设计与新型螺杆ppt课件
扭矩剪力 τ=Mk/Wp
Mk=97360ηNmax/nmax
Wp=πD3根﹝1-C4﹞/16 , C=d0/D根
自重弯曲应力 σ弯＝GL/2W
G=π﹝D2+ D2根﹞Lγ/8
W=πD3根﹝1-C4﹞/32 , C=d0/D根 塑料材料复合应力用第三强度理论
总 2 4 2
压 弯
T / nT
二、常规全螺纹三段螺杆的设计 1、螺杆型式的确定 ①渐变型螺杆 压缩段槽深为渐变的，传热好，剪切不剧烈，混炼 效果不好。适用于热敏性物料、非结晶性物料。 ②突变型螺杆 剪切剧烈，传热不太好。适用黏度小、具有突变熔点 的物料，如PA、PS、PP等 ，但PVC等黏度高的会 局部过热。已由在（1—2）D内发展到在（4—5）D 内完成相变。
二、几种新型螺杆
1、分离型螺杆 固液分离
原理： 在螺杆熔融段再附加一条螺纹，将原来一个螺纹所形成 的螺槽分为两个，将已熔物料和未熔物料尽早分离，促 进未熔料尽快熔融。
①BM螺杆 双螺纹 L/D=25-30 δ´=ns/（n-1） δ´=0.38—0.76㎜ 液相槽始终与均化段等深，均化段较深 ε=2 ②另外还有Barr螺杆、熔体槽螺杆及XLK螺杆。
L3=20～50% H3=﹝0.025～0.06﹞Ds
H 1 0 .5 D sD s 2 4h 3 D h 3
5、间隙δ 6、螺杆其他参数：螺纹升角φ，螺距S=DБайду номын сангаас
7、螺杆头部结构和螺纹断面形状 ①半圆、平、锥、尖、螺纹头
②螺棱断面：矩形（输送段）、锯齿形（压缩段 和均化段）
三、螺杆材料及强度计算
４．变流道型螺杆
通过改变塑料在螺杆中 流道截面形状或截面积大小， 来促进物料塑化和增强混炼 ①波状螺杆
单螺杆挤出机的介绍PPT课件
a.加料段--低温输送。
为加大输送能力，不希望加料段温度升得过高， 相反有时要冷却；
b.压缩段和计量段—高温熔融。
为了促使物料熔融，均化，物料要升到较高的温 度。
为了便于物料的容易加入、输送、熔融、均化以 及在低温下挤出，获得高质量、高产量的制品，每 一种物料的挤出过程应有一条合适的温度轮廓曲线 。
1）绝对流率（流量，产量）
用Q表示，为每小时公斤。
2）比流率
用每转的流率 Q/n表示。后者更能反映挤 压系统性能，应当作为比较挤压系统性能 的标准。
30
3）影响流率的因素
a.机头的阻力 b.螺杆、料筒的设计 c.螺杆转数 d.加热冷却系统 e.物料的性质等。
31
4、能量（功率）
1）能量平衡
若从能量的观点来观察挤出过程，就有一 个能量平衡问题。
7 2019年10月25日星期五
• 2)外热、内热的作用，物料熔融 同时，在料筒外热和螺杆、料筒对物料的混合
、剪切作用所产生的内摩擦热的作用下，塑料的 温度逐渐升高。对于常规三段全螺纹螺杆来说， 大约在压缩段的三分之一处，与料筒壁相接触的 某一点的塑料温度达到粘流温度，开始熔融。
• 3）物料全部熔融，变为粘流态
热和冷却，保证成型过程在工艺要求的温度范围内完成。 4 控制系统：控制挤出机的拖动电机、按所需的功率、速
度运行，检测、控制温度、压力等参数，完成对制品的质 量控制，使其满足工艺要求。
20
单螺杆挤出机
传动装置
加料装置
机筒
螺杆
单螺杆挤出机结构示意图
1-机座 2-电动机 3-传动装置 4-料斗 5-料斗冷却区 6-机筒 7-料筒加热器 8-热点偶控温点 9-螺杆 10- 过滤网及多孔板 11-机头加热器 12-机头 13-挤出物
为加大输送能力，不希望加料段温度升得过高， 相反有时要冷却；
b.压缩段和计量段—高温熔融。
为了促使物料熔融，均化，物料要升到较高的温 度。
为了便于物料的容易加入、输送、熔融、均化以 及在低温下挤出，获得高质量、高产量的制品，每 一种物料的挤出过程应有一条合适的温度轮廓曲线 。
1）绝对流率（流量，产量）
用Q表示，为每小时公斤。
2）比流率
用每转的流率 Q/n表示。后者更能反映挤 压系统性能，应当作为比较挤压系统性能 的标准。
30
3）影响流率的因素
a.机头的阻力 b.螺杆、料筒的设计 c.螺杆转数 d.加热冷却系统 e.物料的性质等。
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4、能量（功率）
1）能量平衡
若从能量的观点来观察挤出过程，就有一 个能量平衡问题。
7 2019年10月25日星期五
• 2)外热、内热的作用，物料熔融 同时，在料筒外热和螺杆、料筒对物料的混合
、剪切作用所产生的内摩擦热的作用下，塑料的 温度逐渐升高。对于常规三段全螺纹螺杆来说， 大约在压缩段的三分之一处，与料筒壁相接触的 某一点的塑料温度达到粘流温度，开始熔融。
• 3）物料全部熔融，变为粘流态
热和冷却，保证成型过程在工艺要求的温度范围内完成。 4 控制系统：控制挤出机的拖动电机、按所需的功率、速
度运行，检测、控制温度、压力等参数，完成对制品的质 量控制，使其满足工艺要求。
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单螺杆挤出机
传动装置
加料装置
机筒
螺杆
单螺杆挤出机结构示意图
1-机座 2-电动机 3-传动装置 4-料斗 5-料斗冷却区 6-机筒 7-料筒加热器 8-热点偶控温点 9-螺杆 10- 过滤网及多孔板 11-机头加热器 12-机头 13-挤出物
2 单螺杆挤出机介绍
单螺杆挤出机的挤出过程
2.1.3.1 聚合物的三态变化
图2-5
聚合物三态变化图
31/102
图2-6
常规全螺纹螺杆的三个职能区
32/102
（1）加料段
功能主要是对塑料进行 压实和输送。
33/102
（2）熔融段或压缩段
是使塑料进一步压实和 塑化。
34/102
（3）计量段 塑料进入计量段后将进 一步塑化和均匀化，并使之 定压、定量和定温地从挤出 机头挤出。
2 单螺杆挤出机
1/102
2.1 概 述
挤出成型亦称挤压成型， 它是将物料加热熔融成粘流态， 借助螺杆的挤压作用，推动粘 流态的物料，使其通过口模而 成为截面与口模形状相仿的连 续体的一种成型方法。 所采用的设备称为挤出机。
2/102
塑料原料
加热 挤出机
塑料熔体 定型
加压
挤塑模具（机头）
初始形状的连续体
8/102
传动系统
其作用驱动螺杆，保证螺 杆在工作过程中所需要的扭矩 和转速。
9/102
加热冷却系统 它保证塑料和挤压系统在 成型加工中的温度控制要求。
10/102
加料系统
主要由料斗和自动上料装 置等组成。其作用是向挤压系 统稳定且（2）辅机
① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ 机头 定型装置 冷却装置 牵引装置 切割装置 卷取装置 堆放装置
28/102
④螺纹螺距：用S表示 ⑤螺纹升角：用φ表示 ⑥螺纹头数：用P表示 ⑦螺槽轴向宽度：用B表示 B=S-b ⑧螺棱的轴向宽度：用b表示 ⑨螺槽的法向宽度：用W表示 ⑩螺棱的法向宽度：用e表示 11 螺纹外径与机筒内壁之间隙：用δ表示
29/102
φ
图2-4
挤出成型工艺ppt课件
聚丙烯
160-170 180-190 190-200 200-205 180-200 200-210 200-210 190-200 200-210 200-210
ＡＢＳ
150-170 160-180 180-195 185-200 180-190 201-215 200-210 190-200 200-210 205-215
• 适用的树脂材料： 绝大部分热塑性塑料及部分热固性塑料，如PVC、PS、ABS、 PC、PE、PP、PA、丙烯酸树脂、环氧树脂、酚醛树脂及密胺树 脂等
• 应用： 塑料薄膜、网材、带包覆层的产品、截面一定、长度连续的管材、 板材、片材、棒材、打包带、单丝和异型材等等，还可用于粉末 造粒、染色、树脂掺和等。
4
塑料工艺
挤出设备
.
5
塑料工艺
• 由挤出机、机头 和口模、辅机等 组成。
1、挤出设备：
6
塑料工艺
设备组成
7
单螺杆挤出机的组成
塑料工艺
• 1、单螺杆挤出机主 要由传动系统、加 料系统、塑化系统、 加热与冷却系统、 控制系统等组成。
• 2、挤出系统是最主 要的系统，它由料 筒、螺杆、多孔板 和过滤网组成。
8
塑料工艺
单螺杆挤出机的结构
9
塑料工艺
双螺杆挤出机的结构
10
普通单螺杆挤出机的工作过程
塑料工艺
11
单螺杆种类
塑料工艺
12
双螺杆挤出
塑料工艺
• (一)双螺杆挤出机的结构
13
（二）双螺杆挤出的特点
塑料工艺
• 和单螺杆挤出机相比，双螺杆挤出机的特点是： 1、较高的固体输送能力和挤出产量； 2、自洁能力； 3、混合塑化能力高； 4、较低的塑化温度，减小分解可能； 5、结构复杂，成本高。
单螺杆挤出机设计课件
冷却系统设计
根据生产工艺要求设计冷却系统，如风冷、水冷 等，确保设备正常运行和产品质量。
01
单螺杆挤出机的材 料选择
螺杆材料
耐热性
耐腐蚀性
螺杆需要在高温下工作，因此需要选 择耐热性好的材料，如镍基合金、钛 合金等。
螺杆需要承受多种化学物质的腐蚀， 因此需要选择耐腐蚀性好的材料，如 不锈钢、镍基合金等。
设备维护与保养
为了确保单螺杆挤出机的长期稳定运 行和提高生产效率，需要定期进行设 备的维护和保养。对关键部件进行定 期检查、清洗、更换和维修，可以保 证设备的正常运行和使用寿命，降低 故障率和停机时间，提高生产效率和 经济效益。
维护与保养建议
制定维护与保养计划
培训操作人员
选择优质备件
建立设备档案
根据单螺杆挤出机的运行情况 和生产需求，制定合理的维护 与保养计划，包括定期检查、 清洗、更换和维修等任务，确 保设备的正常运行和使用寿命 。
详细描述
温度控制失灵的原因可能是温控器故障、加热元件损坏或热电偶接触不良等。解 决方案包括定期检查温控器和加热元件的工作状态、及时更换损坏的元件、定期 清洁热电偶等。
生产效率低下问题
总结词
生产效率低下是单螺杆挤出机常见的 问题之一，可能导致生产成本增加。
详细描述
造成生产效率低下的原因可能是设备 老化、工艺参数设置不当、操作人员 技能不足等。解决方案包括定期维护 和保养设备、优化工艺参数、加强操 作人员的培训等。
01
单螺杆挤出机的常 见问题与解决方案
螺杆磨损问题
总结词
螺杆是单螺杆挤出机的核心部件，其磨损会影响挤出机的性能和使用寿命。
详细描述
随着使用时间的增长，螺杆的表面会逐渐磨损，导致其直径减小，从而影响挤 出压力和产量。解决方案包括定期检查螺杆的磨损情况，及时更换磨损严重的 螺杆，以及优化工艺参数以减轻磨损。
根据生产工艺要求设计冷却系统，如风冷、水冷 等，确保设备正常运行和产品质量。
01
单螺杆挤出机的材 料选择
螺杆材料
耐热性
耐腐蚀性
螺杆需要在高温下工作，因此需要选 择耐热性好的材料，如镍基合金、钛 合金等。
螺杆需要承受多种化学物质的腐蚀， 因此需要选择耐腐蚀性好的材料，如 不锈钢、镍基合金等。
设备维护与保养
为了确保单螺杆挤出机的长期稳定运 行和提高生产效率，需要定期进行设 备的维护和保养。对关键部件进行定 期检查、清洗、更换和维修，可以保 证设备的正常运行和使用寿命，降低 故障率和停机时间，提高生产效率和 经济效益。
维护与保养建议
制定维护与保养计划
培训操作人员
选择优质备件
建立设备档案
根据单螺杆挤出机的运行情况 和生产需求，制定合理的维护 与保养计划，包括定期检查、 清洗、更换和维修等任务，确 保设备的正常运行和使用寿命 。
详细描述
温度控制失灵的原因可能是温控器故障、加热元件损坏或热电偶接触不良等。解 决方案包括定期检查温控器和加热元件的工作状态、及时更换损坏的元件、定期 清洁热电偶等。
生产效率低下问题
总结词
生产效率低下是单螺杆挤出机常见的 问题之一，可能导致生产成本增加。
详细描述
造成生产效率低下的原因可能是设备 老化、工艺参数设置不当、操作人员 技能不足等。解决方案包括定期维护 和保养设备、优化工艺参数、加强操 作人员的培训等。
01
单螺杆挤出机的常 见问题与解决方案
螺杆磨损问题
总结词
螺杆是单螺杆挤出机的核心部件，其磨损会影响挤出机的性能和使用寿命。
详细描述
随着使用时间的增长，螺杆的表面会逐渐磨损，导致其直径减小，从而影响挤 出压力和产量。解决方案包括定期检查螺杆的磨损情况，及时更换磨损严重的 螺杆，以及优化工艺参数以减轻磨损。
新型单螺杆挤出机PPT课件
（2）类型
直接抽气式：直接从套筒上抽气孔抽气。结构简单， 制造方便，但第一阶调压装置难于安排；
旁路式：开设旁路，设反向螺纹，料进入旁路进入排 气段，旁路布置调压阀方便，但结构复杂，制造麻烦， 且筒上加热圈布置困难。
中空式：反向螺纹加内部中空通道，制造困难，适用于 大型排气式挤出机。
尾部排气式:气体从螺杆中心扎到尾部排出.加 工复杂,且螺杆冷却受限制.
产量提高３０％。
参数：销钉直径、数量、排列方式、设置位置及 方向等见表2-3-6
（三）屏障型螺杆
出料槽
进料槽
结构特点：屏障段和普通螺杆结合 工作原理：熔体经这屏障时，小的固体颗粒在剪切
中升温熔化，大的被阻止在输入槽中，直至熔化， 保证输出均匀，输出前固分离。
屏障间隙
（四）DIS螺杆
进料槽
分流孔
a. 固体床易破碎：在常规三段螺杆中，当固体床宽度减 少至它的初始宽度的10%时。其物理性质极不稳定，固 体床易解体，形成固体碎片。
新型螺杆的设计
b. 固体碎片被融体所包围，不能直接获得外部热量，传 热慢
固体碎片混到已熔的塑料中，为熔体所包围，不能直接 与料筒壁接触而获得外部加热器的热量，只能从包围它 们的熔体中获得热量。由于熔融聚合物传热性能很差， 完全将这些碎片熔融将是很困难的，也是很慢的。
上常用的方法就是：1）加大长径比；2）提高螺杆转数； 3）加大均化段的螺槽深度等。 这些措施无疑取得了一定的成效，但成效有限，因为采 取上述措施并没有从根本上改变常规螺杆所存在的固有 缺点，这就促使人们突破常规全螺纹的形式，探索创造 新的螺杆结构。
新型螺杆的设计
4.2 几种常见的新型螺杆 针对常规螺杆存在的问题，对挤出过程进行了深入的研
第四章-螺杆挤出机-1(新)PPT课件
一台挤出机的生产率、塑化质量、填加物的 分散性、熔体温度、动力消耗等，主要决定 于螺杆的性能。
.
53
（一）常规螺杆 一、评价螺杆的标准及设计时应考虑的因素 1、评价螺杆质量的标准有： ①塑化质量 一根螺杆必须能生产出合乎质量要
求的制品。即制品：
A、具有合乎要求的各种性能。具有合乎规定的物 理、化学、力学、电学性能；
擦系数是随温度而变化的。
.
37
3.2.4 均化段的熔体输送理论
熔体输送理论亦称流体动力学理论，是研究 在单螺杆计量段如何保证物料的彻底塑化， 并使之能定压、定量和定温地从机头挤出， 以获得稳定的产量和高质量的挤出制品。
.
38
3.2.4. 五个基本假设
假设机筒旋转， 螺杆相对静止,机 筒以原来螺杆相 反方向运动，将 螺槽展开如图221
橡胶挤出成型：胎面、内胎、胶管
合成纤维：螺杆挤出熔融纺丝、溶液纺丝
挤出成型是高聚物加工领域中生产率高、适应性强、 用途广泛、所占比重最大的加工方法。
.
3
挤出还可用于塑料染色、混炼、塑化 造粒、共混改性等。以挤出为基础，配合 吹胀和双轴拉伸：吹塑薄膜和拉幅薄膜。
.
4
.
5
.
6
.
7
.
8
PVC管生产线
正流流量
逆流流量
漏流流量
式中：η1和η2——分别是螺槽中和螺杆和机筒间隙 中物料的粘度
p——机头压力
.
44
3.2.4.4 螺杆特性曲线
生产率公式可写成
A、B、C仅与螺杆的结构参数有关，对于给 定的螺杆为常数。
温度和螺杆转速恒定不变时， η1和η2可看作 常数，式（2-62）为直线方程，如对同一螺杆不 同的n作Q-p图，可作出图2-27的螺杆特性曲线。
.
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（一）常规螺杆 一、评价螺杆的标准及设计时应考虑的因素 1、评价螺杆质量的标准有： ①塑化质量 一根螺杆必须能生产出合乎质量要
求的制品。即制品：
A、具有合乎要求的各种性能。具有合乎规定的物 理、化学、力学、电学性能；
擦系数是随温度而变化的。
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3.2.4 均化段的熔体输送理论
熔体输送理论亦称流体动力学理论，是研究 在单螺杆计量段如何保证物料的彻底塑化， 并使之能定压、定量和定温地从机头挤出， 以获得稳定的产量和高质量的挤出制品。
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3.2.4. 五个基本假设
假设机筒旋转， 螺杆相对静止,机 筒以原来螺杆相 反方向运动，将 螺槽展开如图221
橡胶挤出成型：胎面、内胎、胶管
合成纤维：螺杆挤出熔融纺丝、溶液纺丝
挤出成型是高聚物加工领域中生产率高、适应性强、 用途广泛、所占比重最大的加工方法。
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挤出还可用于塑料染色、混炼、塑化 造粒、共混改性等。以挤出为基础，配合 吹胀和双轴拉伸：吹塑薄膜和拉幅薄膜。
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PVC管生产线
正流流量
逆流流量
漏流流量
式中：η1和η2——分别是螺槽中和螺杆和机筒间隙 中物料的粘度
p——机头压力
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3.2.4.4 螺杆特性曲线
生产率公式可写成
A、B、C仅与螺杆的结构参数有关，对于给 定的螺杆为常数。
温度和螺杆转速恒定不变时， η1和η2可看作 常数，式（2-62）为直线方程，如对同一螺杆不 同的n作Q-p图，可作出图2-27的螺杆特性曲线。
单螺杆挤出机
第二章 第六节 挤压设备
二、单螺杆挤出机 • 单螺杆挤出机结构 • 压缩熔融机理 • 加热冷却及温度控制 • 新型单螺杆挤出机 • 操作过程
单螺杆挤出机的基本结构 一、单螺杆挤出机的结构
传动与控制系统 挤压系统
加热、冷却系统
二、挤压系统的组成及作用
1、组成：
加料装置、料筒、螺杆、机头、口模等
塑料在普通单螺杆挤出机中的挤出过程
3、能耗
☆ 能量平衡
• 为了使加入的物料熔融呈粘流态，必须供给热能；为使物料 压实，充满螺槽并通过阻力元件，物料必须在螺杆轴线某些 位置建立起压力，即必须供给压力能；为了使各组分进行分 布混合和分散混合，必须提供剪切机械能。
• 热能、压力能和剪切能是由加热器的电能和驱动螺杆的机械 能转化而来。这些能量的一部分为熔融物料、成型制品所利 用。其余部分作为热损失而损失掉。 • 双螺杆挤出过程中机械能和加热器提供的热能不但与双螺杆 挤出机的类型有关，还与螺杆构型和不同的螺杆区段有关。
☆ 混炼元件
• 混合元件：齿形混合盘由带齿的两组盘组成，是 混合元件的一种。还有销钉段、反螺纹段等元件 。主要起搅乱物料流的作用，使物料均化。
销钉型
反螺纹型
☆ 混炼元件
• 捏合元件：主要就是捏合块，是由截面相同但安装 时错开一定角度的一组块所组成。随着螺杆的转动 ，物料被挤入捏合块与机筒内壁之间的空腔且随着 两捏合块的啮合，空腔由大变小，再由小变大，物 料受到反复的剪切、膨胀、挤压，从而加速和改善 了物料的塑化过程，提高了塑化质量。
• 从能量的观点来分析。挤出过程有一个热平衡问
题。加热器供给的热和摩擦剪切而产生的摩擦热 一部分用于产生物态的变化，另一部分损失掉了。 尽管影响这一平衡的因素很多，但在稳定挤出的 条件下，这一平衡总是应当维持的。 • 物料与螺杆摩擦力大于物料与机筒摩擦力，则发 生共转，油份越多，这种趋势越明显，可以筒内 壁开沟槽
二、单螺杆挤出机 • 单螺杆挤出机结构 • 压缩熔融机理 • 加热冷却及温度控制 • 新型单螺杆挤出机 • 操作过程
单螺杆挤出机的基本结构 一、单螺杆挤出机的结构
传动与控制系统 挤压系统
加热、冷却系统
二、挤压系统的组成及作用
1、组成：
加料装置、料筒、螺杆、机头、口模等
塑料在普通单螺杆挤出机中的挤出过程
3、能耗
☆ 能量平衡
• 为了使加入的物料熔融呈粘流态，必须供给热能；为使物料 压实，充满螺槽并通过阻力元件，物料必须在螺杆轴线某些 位置建立起压力，即必须供给压力能；为了使各组分进行分 布混合和分散混合，必须提供剪切机械能。
• 热能、压力能和剪切能是由加热器的电能和驱动螺杆的机械 能转化而来。这些能量的一部分为熔融物料、成型制品所利 用。其余部分作为热损失而损失掉。 • 双螺杆挤出过程中机械能和加热器提供的热能不但与双螺杆 挤出机的类型有关，还与螺杆构型和不同的螺杆区段有关。
☆ 混炼元件
• 混合元件：齿形混合盘由带齿的两组盘组成，是 混合元件的一种。还有销钉段、反螺纹段等元件 。主要起搅乱物料流的作用，使物料均化。
销钉型
反螺纹型
☆ 混炼元件
• 捏合元件：主要就是捏合块，是由截面相同但安装 时错开一定角度的一组块所组成。随着螺杆的转动 ，物料被挤入捏合块与机筒内壁之间的空腔且随着 两捏合块的啮合，空腔由大变小，再由小变大，物 料受到反复的剪切、膨胀、挤压，从而加速和改善 了物料的塑化过程，提高了塑化质量。
• 从能量的观点来分析。挤出过程有一个热平衡问
题。加热器供给的热和摩擦剪切而产生的摩擦热 一部分用于产生物态的变化，另一部分损失掉了。 尽管影响这一平衡的因素很多，但在稳定挤出的 条件下，这一平衡总是应当维持的。 • 物料与螺杆摩擦力大于物料与机筒摩擦力，则发 生共转，油份越多，这种趋势越明显，可以筒内 壁开沟槽
单螺杆挤出机的固体输送PPT课件下载
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气体不利影响：制品中有气泡残留，有碍外观，还 影响物理性能和电性能。
（1）工作原理
二阶六段：
第一阶螺杆将固体物料向前输送，熔融、混 合，达到基本塑化状态。
塑化的物料进入排气段时，压力骤降至零 或负压，受压缩的气体和已汽化的挥发物在此 得到释放。脱出的气体在排气口被真空泵抽走。
排气的塑料在螺杆的输送下，通过第二压缩 段和第二计量段，经再一次的压缩和塑化后， 通过机头挤出而成制品。
新型螺杆的设计
2、压力波动、温度波动和产量波动大。 较高频率的波动，与螺杆回转频率一致，它是由螺杆的
旋转引起的，特别易发生在固体输送过程中；
低频波动，它是由于熔融过程的不稳定性（可能是由于 固体床周期性地解体）所引起的；
更低频率波动，其周期可以是几分钟或几小时，它是由 温控系统的稳定性差或环境因素的变化 （如电网电压不 稳定）所引起的。
2) 固体床变窄，传热面积减少，熔融效率低，挤出量不 高
在常规三段螺杆中，熔融段有固体床和熔池同居一个螺 槽中，熔池不断增宽，固体床逐渐变窄，从而减少了固 体床与料筒壁的接触面积，减少了料筒壁直接传给固体 床的热量，降低了熔融效率，致使挤出量不高。
3) 固体床易破碎，固体碎片传热慢，剪切力小，不易熔 融
产量提高３０％。
参数：销钉直径、数量、排列方式、设置位置及 方向等见表2-3-6
（三）屏障型螺杆
出料槽
进料槽
结构特点：屏障段和普通螺杆结合 工作原理：熔体经这屏障时，小的固体颗粒在剪切
中升温熔化，大的被阻止在输入槽中，直至熔化， 保证输出均匀，输出前固分离。
屏障间隙
（四）DIS螺杆
进料槽
分流孔
c.漂浮在熔体中的固体碎片受的剪切力很小，很难从剪 切获得热量
固体碎片被融体所包围，成漂浮状态，基本上没有剪切 发生。
新型螺杆的设计
4）部分物料得不到彻底熔融，另一部分物料则过热， 导致温度、塑化极不均匀。
由于上述因素，使固体床不能彻底地熔融。相反，已熔 的物料由于与料筒壁相接触，仍能从料筒壁和熔膜中的 剪切获得热量，使温度继续升高。这样一来，就形成一 部分物料得不到彻底熔融，另一部分物料则过热，导致 温度、塑化极不均匀。
（2）类型
直接抽气式：直接从套筒上抽气孔抽气。结构简单， 制造方便，但第一阶调压装置难于安排；
旁路式：开设旁路，设反向螺纹，料进入旁路进入排 气段，旁路布置调压阀方便，但结构复杂，制造麻烦， 且筒上加热圈布置困难。
中空式：反向螺纹加内部中空通道，制造困难，适用于 大型排气式挤出机。
这些波动中以第一、二种影响最大，而这又与螺杆设计 有关。常规全螺纹螺杆由于其固有的问题而不可能减少 和消除这些波动，这就影响到产品的质量
新型螺杆的设计
3、加工物料适应性差 常规全螺纹三段螺杆往往不能很好适应一些特殊塑料的 加工或进行混炼、着色等工艺过程。
4、目前常采取的解决办法 为克服常规螺杆存在的上述缺点，目前在常规三段螺杆
基本原理： 在熔融区内设法把固体物料和熔融物料
分开，防止固体床破裂而产生不均匀的固体 碎块，加速固态物料融化，并能稳定已熔化 的熔体流。
特点: 相当于增加了L3长度，减少温度、压 力波动，产品质量、产量明显提高。
（20%~30%） (h3取1.4~1.6倍普)
熔体槽
固体槽
突变 渐变
工作原理：通过销钉的分流、剪切和混合作用， 将未熔融的固相物料分离细化，增加固相、液相 的接触面积，加速固相颗粒的熔融速度，且减少 温度、压力波动。
出料槽
结构特点：在普通螺杆的均化段末端安装DIS混炼元 件。
工作原理：主要是通过进、出料槽和分流孔将料 流分为许多小料流，并改变料流的流动方向和位 置，把各股小料流在汇合区汇合，使物料得到充
分混合，在此分流过程中，对物料还有剪切作用， 以达到对物料的塑化。
（五）排气型挤出机
气体来源： 一是物料带入的空气； 二是物料上吸附的水分，在加工温度下蒸发 为水蒸汽； 三是物料内部的剩余单体、低分子挥发物及水分 蒸发。
（一）分离型螺杆 （二）销钉型螺杆 （三）屏障型螺杆 （四） DIS螺杆 （五）排气型螺杆 （六）两级式螺杆
（一）分离型螺杆
结构特点：按固相宽度逐渐减少，直至消失 这一规律，在压缩段主螺纹之间增设一条副 螺纹。
副螺纹作用：一方面，副螺纹把压缩段分成 固相槽和液相槽两个区；另一方面，副棱又 限制固体床的自由移动。
究，在大量实验和生产实践的基础上，发展了各种新型 螺杆。与常规螺杆相比，其优点如下：
提高了挤出量，
改善了塑化质量，
减少了产量波动，压力波动和在MD方向的温度波动、 TD方向的温差，
提高了混合的均匀性和填加物的分散性。
新型螺杆越来越得到广泛的应用。新型螺杆的形式很多， 但尚无一个全面的科学的螺杆分类，下面仅就目前较为 流行的分类方法，重点地介绍几种。
上常用的方法就是：1）加大长径比；2）提高螺杆转数； 3）加大均化段的螺槽深度等。 这些措施无疑取得了一定的成效，但成效有限，因为采 取上述措施并没有从根本上改变常规螺杆所存在的固有 缺点，这就促使人们突破常规全螺纹的形式，探索创造 新的螺杆结构。
新型螺杆的设计
4.2 几种常见的新型螺杆 针对常规螺杆存在的问题，对挤出过程进行了深入的研
新型单螺杆挤出机
新型螺杆的设计
第四节 新型螺杆 所谓新型螺杆，是相对于常规全螺纹三段螺杆而言
的。新型螺杆在原理、结构设计上有许多特点，它 们是在常规全螺纹三段螺杆的基础上发展起来的， 目前已得到广泛应用。 所谓新型螺杆，主要是指： 分离型螺杆 分流型螺杆 屏障型螺杆 组合型螺杆
新型螺杆的设计
a. 固体床度的10%时。其物理性质极不稳定，固 体床易解体，形成固体碎片。
新型螺杆的设计
b. 固体碎片被融体所包围，不能直接获得外部热量，传 热慢
固体碎片混到已熔的塑料中，为熔体所包围，不能直接 与料筒壁接触而获得外部加热器的热量，只能从包围它 们的熔体中获得热量。由于熔融聚合物传热性能很差， 完全将这些碎片熔融将是很困难的，也是很慢的。
（1）工作原理
二阶六段：
第一阶螺杆将固体物料向前输送，熔融、混 合，达到基本塑化状态。
塑化的物料进入排气段时，压力骤降至零 或负压，受压缩的气体和已汽化的挥发物在此 得到释放。脱出的气体在排气口被真空泵抽走。
排气的塑料在螺杆的输送下，通过第二压缩 段和第二计量段，经再一次的压缩和塑化后， 通过机头挤出而成制品。
新型螺杆的设计
2、压力波动、温度波动和产量波动大。 较高频率的波动，与螺杆回转频率一致，它是由螺杆的
旋转引起的，特别易发生在固体输送过程中；
低频波动，它是由于熔融过程的不稳定性（可能是由于 固体床周期性地解体）所引起的；
更低频率波动，其周期可以是几分钟或几小时，它是由 温控系统的稳定性差或环境因素的变化 （如电网电压不 稳定）所引起的。
2) 固体床变窄，传热面积减少，熔融效率低，挤出量不 高
在常规三段螺杆中，熔融段有固体床和熔池同居一个螺 槽中，熔池不断增宽，固体床逐渐变窄，从而减少了固 体床与料筒壁的接触面积，减少了料筒壁直接传给固体 床的热量，降低了熔融效率，致使挤出量不高。
3) 固体床易破碎，固体碎片传热慢，剪切力小，不易熔 融
产量提高３０％。
参数：销钉直径、数量、排列方式、设置位置及 方向等见表2-3-6
（三）屏障型螺杆
出料槽
进料槽
结构特点：屏障段和普通螺杆结合 工作原理：熔体经这屏障时，小的固体颗粒在剪切
中升温熔化，大的被阻止在输入槽中，直至熔化， 保证输出均匀，输出前固分离。
屏障间隙
（四）DIS螺杆
进料槽
分流孔
c.漂浮在熔体中的固体碎片受的剪切力很小，很难从剪 切获得热量
固体碎片被融体所包围，成漂浮状态，基本上没有剪切 发生。
新型螺杆的设计
4）部分物料得不到彻底熔融，另一部分物料则过热， 导致温度、塑化极不均匀。
由于上述因素，使固体床不能彻底地熔融。相反，已熔 的物料由于与料筒壁相接触，仍能从料筒壁和熔膜中的 剪切获得热量，使温度继续升高。这样一来，就形成一 部分物料得不到彻底熔融，另一部分物料则过热，导致 温度、塑化极不均匀。
（2）类型
直接抽气式：直接从套筒上抽气孔抽气。结构简单， 制造方便，但第一阶调压装置难于安排；
旁路式：开设旁路，设反向螺纹，料进入旁路进入排 气段，旁路布置调压阀方便，但结构复杂，制造麻烦， 且筒上加热圈布置困难。
中空式：反向螺纹加内部中空通道，制造困难，适用于 大型排气式挤出机。
这些波动中以第一、二种影响最大，而这又与螺杆设计 有关。常规全螺纹螺杆由于其固有的问题而不可能减少 和消除这些波动，这就影响到产品的质量
新型螺杆的设计
3、加工物料适应性差 常规全螺纹三段螺杆往往不能很好适应一些特殊塑料的 加工或进行混炼、着色等工艺过程。
4、目前常采取的解决办法 为克服常规螺杆存在的上述缺点，目前在常规三段螺杆
基本原理： 在熔融区内设法把固体物料和熔融物料
分开，防止固体床破裂而产生不均匀的固体 碎块，加速固态物料融化，并能稳定已熔化 的熔体流。
特点: 相当于增加了L3长度，减少温度、压 力波动，产品质量、产量明显提高。
（20%~30%） (h3取1.4~1.6倍普)
熔体槽
固体槽
突变 渐变
工作原理：通过销钉的分流、剪切和混合作用， 将未熔融的固相物料分离细化，增加固相、液相 的接触面积，加速固相颗粒的熔融速度，且减少 温度、压力波动。
出料槽
结构特点：在普通螺杆的均化段末端安装DIS混炼元 件。
工作原理：主要是通过进、出料槽和分流孔将料 流分为许多小料流，并改变料流的流动方向和位 置，把各股小料流在汇合区汇合，使物料得到充
分混合，在此分流过程中，对物料还有剪切作用， 以达到对物料的塑化。
（五）排气型挤出机
气体来源： 一是物料带入的空气； 二是物料上吸附的水分，在加工温度下蒸发 为水蒸汽； 三是物料内部的剩余单体、低分子挥发物及水分 蒸发。
（一）分离型螺杆 （二）销钉型螺杆 （三）屏障型螺杆 （四） DIS螺杆 （五）排气型螺杆 （六）两级式螺杆
（一）分离型螺杆
结构特点：按固相宽度逐渐减少，直至消失 这一规律，在压缩段主螺纹之间增设一条副 螺纹。
副螺纹作用：一方面，副螺纹把压缩段分成 固相槽和液相槽两个区；另一方面，副棱又 限制固体床的自由移动。
究，在大量实验和生产实践的基础上，发展了各种新型 螺杆。与常规螺杆相比，其优点如下：
提高了挤出量，
改善了塑化质量，
减少了产量波动，压力波动和在MD方向的温度波动、 TD方向的温差，
提高了混合的均匀性和填加物的分散性。
新型螺杆越来越得到广泛的应用。新型螺杆的形式很多， 但尚无一个全面的科学的螺杆分类，下面仅就目前较为 流行的分类方法，重点地介绍几种。
上常用的方法就是：1）加大长径比；2）提高螺杆转数； 3）加大均化段的螺槽深度等。 这些措施无疑取得了一定的成效，但成效有限，因为采 取上述措施并没有从根本上改变常规螺杆所存在的固有 缺点，这就促使人们突破常规全螺纹的形式，探索创造 新的螺杆结构。
新型螺杆的设计
4.2 几种常见的新型螺杆 针对常规螺杆存在的问题，对挤出过程进行了深入的研
新型单螺杆挤出机
新型螺杆的设计
第四节 新型螺杆 所谓新型螺杆，是相对于常规全螺纹三段螺杆而言
的。新型螺杆在原理、结构设计上有许多特点，它 们是在常规全螺纹三段螺杆的基础上发展起来的， 目前已得到广泛应用。 所谓新型螺杆，主要是指： 分离型螺杆 分流型螺杆 屏障型螺杆 组合型螺杆
新型螺杆的设计
a. 固体床度的10%时。其物理性质极不稳定，固 体床易解体，形成固体碎片。
新型螺杆的设计
b. 固体碎片被融体所包围，不能直接获得外部热量，传 热慢
固体碎片混到已熔的塑料中，为熔体所包围，不能直接 与料筒壁接触而获得外部加热器的热量，只能从包围它 们的熔体中获得热量。由于熔融聚合物传热性能很差， 完全将这些碎片熔融将是很困难的，也是很慢的。