第五章 挤出成型
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1.单螺杆挤出原理 2. 几种制品的挤出工艺:吹塑薄膜,管材,拉伸产品, 板与片,其它产品
定义:挤出成型又叫挤塑,挤压,挤出模 塑.是借助螺杆或柱塞的挤压作用,使塑化 均匀的塑料强行通过口模而成为具有恒定 截面的连续制品.
挤出管材生产
管材挤出的辅助设备
挤出片材生产
挤出线缆包覆成型
挤出吹塑薄膜
物料在该段类似于"弹性固体塞" 物料在该段类似于"弹性固体塞",固体 塞在螺槽内的运动就如螺帽在螺丝上的运 动一样. 动一样. ① 如旋转螺丝,而螺帽上无压力,则 螺帽跟着螺丝转动而不前移. ② 若在螺帽上加一定压力,再旋转螺 丝,则螺帽就会随螺丝旋转而前移. 成型时,塑料与螺杆的摩擦力应小于塑 料与料筒的摩擦力,也即螺杆的光洁度应 大于料筒的光洁度.否则,塑料只能抱着 螺杆空转打滑不能前移.
① 适当提高螺杆转数N和螺槽深度H; ② 采用锥形结构料筒;在加料段料筒内壁开设纵向沟槽 (提高fb);冷却进料段防止物料提前软化; ③ 冷却螺杆加料段(减小fs),增加螺杆表面光洁度(减 小fs)
摩擦力静平衡) 加料段的送料量 Qs (摩擦力静平衡) Qs应为螺槽的横截面积与轴向速度Va的乘 积,可得:
第五章 挤出成型
内容简介: 内容简介:
挤出成型是借助螺杆的挤压作用,使塑化均匀的塑 料强行通过机头(口模)而成为连续的制品,如管材, 板材,丝,薄膜,电线电缆等.挤出成型是塑料成型 加工的重要方法之一.根据对塑料的加压方式不同, 可分为连续式和间歇式;按塑料的塑化方式不同可分 为干法和湿法两种.
本章重点: 本章重点:
固体塞摩擦模型
受力分析
由上图知:Fb= PAbfb,Fs= PAsfs ,Fbz=AbfbPcosφ.
稳定流动时,Fs= Fbz,则Asfs=Abfbcosφ
①Fs= Fbz=0,物料在料筒中不能发生任何流动. ② Fs> Fbz,物料被夹带于螺杆中随螺杆转动不产生移动. ③ Fs< Fbz,物料能在料筒与螺杆间产生相对运动.
5.2.2 挤出机的辅助设备
※物料处理设备 物料处理设备 主要指预热干燥等设备 ※挤出物处理设备 挤出物处理设备 主要指冷却,牵引,切割,卷取,检测设 备 ※控制生产工艺的设备 主要指各种测控设备
5.2.2 挤出机的一般操作方法
※设备调试 设备调试 ※安全 安全 ※清洗 清洗
5.3 单螺杆挤出原理
螺槽全长范围固体床熔融过程示意图: 螺槽全长范围固体床熔融过程示意图 固体床在螺槽中的分布变化(a) 固体床在螺槽中的分布变化 和固体床在螺杆熔融区的体积变化(b) 和固体床在螺杆熔融区的体积变化
随着塑料向机头方向的移动,熔化过程逐渐进行.从始熔 点A起,固体床宽度逐渐减小,熔池宽度逐渐增大,直至B点时, 固体床消失,即完成了熔化过程.(固体床深度的变化见下图 )
可视化研究熔融实验结果
粒料加人挤出机后, 固体 粒子以松散状态向前运动, 同 时粒子之间存在相互滑移.随 着内部压 力的建立, 松散的粒 子渐渐被压实, 粒子间隙缩小, 粒子相互运动的自由度减小
进入熔融段后, 粒子受热发 生粘连, 但粒子间界面仍然很清 楚.由于热,力的作用使粒子 发生变形, 粒子间的空隙逐渐被 填充, 如图所示.从图可以看出, 粒子中心的颜色接近固体颜色, 粒子周边的颜色半透明, 接近熔 体颜色, 这表明粒子中心部分的 温度低于周边温度, 同一粒子内 部存在温度差.因此对每一个 粒子而言, 其熔融过程是从外向 内进行的.
① 熔融料呈流线型,未塑化料始终呈固态 ② 固—液两相有一明显分界线 ③ 固相逐渐消失,固体塑化完全集中在熔膜处
※ 熔融机理:
加料段压实——逐渐熔融成一层熔膜——超过后边螺槽刮落 于前侧形成熔体池——固体床减小——直至物料完全熔融
主要作用 ①使物料熔融塑化. ②压实物料. ③排出物料中的气体. 螺杆的压缩比(ε) (ε): 螺杆的压缩比(ε) 定义: 定义:指螺杆加料段第一个螺槽容积与计量段最后一个螺槽容积之比. 对于常用的等距不等深螺杆的压缩比常用加料段和计量段螺槽的 横截面积之比来表示. 几何压缩比 :
(3)
影响加料段送料量的因素: 影响加料段送料量的因素
①物料的移动角(前进角)的影响:0≤ φ ≤900 物料的移动角(前进角)的影响 Ⅰ φ =00时, φ最小. Ⅱ φ =900时, φ最大. 但对成型来说都不现实!!! 的影响: ②槽深h的影响 槽深 的影响 在D不变时,h增大,θ提高. ③减小fs,Q↑. 减小 ④增大fb,Q↑. 增大
D 2 d12 D1h1 ε= 2 = 2 D d3 D3 h3
工厂常用式 ε=0.93 h1/h3来表示.
(3) 熔化过程 图3-6-11为固体物料在螺槽中的熔化过程示意 ) 熔化过程:图 为固体物料在螺槽中的熔化过程示意 图.
固体物料在螺槽中的熔融过程
1-熔膜 2-熔池 3-迁移面 4-熔融的固体粒子 5-未熔融的固体粒子 熔膜 熔池 迁移面 熔融的固体粒子 未熔融的固体粒子
单螺杆挤出机的结构
传动系统:是带动螺杆转动的部分,通常由电 机,减速机构以及轴承等组成; 加料装置:主要是料斗,但工厂都采用自动加 料装置,甚至带有烘干,计量装置等; 料筒:包裹在螺杆外部的装置,起到受热受压 的作用,物料的塑化和加热,加压都在其中进 行,大部分都有冷却装置(风,水冷); 螺杆:利用它才能使料筒内的塑料向前移动, 得到加压和热量(摩擦热); ①螺杆的直径(D)和长径比(L/D),长径 比决定了体积容量以及塑化的均匀性.
5.2.2 机头和口模
※圆孔口模 主要用来生产棒材,单丝造粒,口模平直部 分长度和直径比小于10 ※扁平口模 一般用来生产厚度小于0.25mm的膜或板材 ※环形口模 一般用来生产管材,管状薄膜,吹塑用型胚以及 电线电缆 ※异形口模 主要用来挤出不同横截面的制品
※ 过滤板(网)的作用: 过滤板( 的作用
熔膜: ①熔膜 与料筒(螺杆)表面接触的固体物料,由于料筒热 传导和摩擦热作用,首先熔化,形成一层熔膜. ② 熔池 熔池: 逐渐熔化的物料,在料筒与螺杆的相对运动作用下, 不断向槽螺的推进面汇集,而形成漩涡状的流动区,称 为熔池即液相. 固体床: ③固体床: 熔池前面充满着受热软化和半熔化后粘接在一起的 固体粒子 ,和完全未熔化的固体粒子,总称为固体床. ④ 迁移面 迁移面: 熔膜和固体床间的界面称为迁移面.熔化过程主 要在迁移面进行.
应用:
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.
5.1 挤出设备
由挤出机,机 头和口模,辅 机等组成.
主要设备
5.1.1 单螺杆挤出机的组成
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. 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.
D=90mm
N=60转/分 转分
Q=71Kg/h
螺杆中聚丙烯熔融时固体床在螺槽中的深度变化曲线
螺杆压缩段中物料的速度分布(a) 和温度分布(b) 螺杆压缩段中物料的速度分布 和温度分布
压缩段速度和温度的分布
①料筒内表面处,Vz最大. ②熔膜中,Vz-在深度方向(Y)自上而下减小. ③ 固体床中,各处Vz相等. 这是因为有熔结固体块,粘度大,移动困难, 差别不明显. ④靠近螺杆的熔膜中,Vz在Y方向自上而下减小, 直至螺杆处,Vz=0.
tan θ tan φ 选择合适的螺旋角θ,且使 最大时,Q↑. ⑤选择合适的螺旋角 tan θ + tan φ
⑥ D↑,Q↑, N ↑ ,Q↑ . , , ⑦φ ↑, θ ↑ . ,
影响加料段送料量的因素: 影响加料段送料量的因素 ① 适当提高N和H; ② 采用锥形或强烈冷却的进料段料筒结 构; 在加料段料筒内壁开设纵向沟槽(提高 fb); ③ 冷却螺杆加料段(减小fs),增加螺杆表 面光洁度(减小fs )一等螺杆Ra=0.8m,优等 0.4m. ④ 在螺杆中心通冷却水,以降低螺杆表 面的摩擦系数
挤出中空吹塑成型
塑料挤出成型工艺流程
挤出过程: 挤出过程:
加料——在螺杆中熔融塑化——机头口模挤出— —定型——冷却——牵引——切割
挤出成型的特点:
① 连续化,效率高,质量稳定 ② 应用范围广 ③ 设备简单,投资少,见效快 ④ 生产环境卫生,劳动强度低 ⑤ 适于大批量生产
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
πD=b1+b2= lcotθ+lcotφ= l(cotθ+ cotφ)
所以
πD L= cot θ + cot φ
π DN π D N tan θ tan φ Va = = cot θ + cot φ tan θ + tanLeabharlann Baiduφ
因此
(2)
π 2 D h( D h) N tan θ tan φ Q= tan θ + tan φ
最常用的是等距不等深螺杆
③螺旋角和螺棱宽度(e):螺旋角取决于料粒 的形状,例如30o对应粉状, 15o左右对应 方块状,17o左右对应球状和柱状, ④螺杆头部形状:一般呈锥形,以避免在螺 杆头部停留过久而导致分解出现.
5.1.2 双螺杆挤出机的结构
典型的双螺杆挤出机的螺杆:
Colombo螺杆; 锥型双螺杆; 组合型双螺杆;
螺杆的主要参数: 螺杆的主要参数 D:螺杆外径; d:螺杆根径; L:螺杆长度; t:螺距; W:螺槽宽度; ε:压缩比 e:螺纹宽度 ; h:螺槽深度; φ:螺旋角; L/D:长径比.
② 螺杆形式和分段
1-渐变型 等距不等深 渐变型(等距不等深 渐变型 等距不等深) 2-渐变型 等深不等距 渐变型(等深不等距 渐变型 等深不等距) 3-突变型 突变型 4-鱼雷头螺杆 鱼雷头螺杆 加料段( Ⅰ-加料段(固体输送段) 加料段 压缩段( Ⅱ-压缩段(熔融段) 压缩段 熔融段) 计量段( Ⅲ-计量段(均化段) 计量段 均化段)
螺槽中固体输送的理想模型(a) 和固体塞移动速度的矢量图 和固体塞移动速度的矢量图(b) 螺槽中固体输送的理想模型
假设条件:
①物料与螺槽和料筒壁紧密接触形成固体塞(床),以 恒速移动; ②略去物料重力,密度变化的影响; ③磨擦系数恒定,压力是螺槽长度的函数; ④螺槽为矩形
经过分析可看出物料的运动类似螺母运动. 提高固体输送的措施
Qs=SVa=π/4 [D2-(D-2h)2]Va=πh(D-h)×Va
(1)
螺杆的展开图(a)和固体塞移动距离的计算 螺杆的展开图 和固体塞移动距离的计算(b) 和固体塞移动距离的计算
由上图的展开图可见,螺杆转动一周,物料在螺 纹斜棱推力作用下,沿与斜棱垂直的方向由A移向B, AB在螺杆轴上的投影距离为l,物料在轴向的移动速度 为Va;若螺杆的转速为N,则 Va=l×N × 由上图中螺杆的几何关系可得出:
Ⅰ. 使物料由螺旋运动转变为平直运动. Ⅱ. 过滤杂质和未熔化好的塑料颗粒. Ⅲ. 使物料受到较大的剪切作用,以利于塑料塑化均匀. Ⅳ. 使料筒和机头定位.
※
对机头结构的要求: 对机头结构的要求:
口模定型部分应有适当长度. Ⅰ. 口模定型部分应有适当长度 A. 使物料处于稳定流动; B.减小熔体弹性和出口膨胀; C. L长,产量提高; D.太长,笨重,阻力大,Q降低. 机头中过渡部分应光滑, Ⅱ.机头中过渡部分应光滑,呈流线型 机头中过渡部分应光滑 呈流线型. 原因:防止物料的停滞和分解. 原因 应设置调节装置,改善周边的流率分布.(厚度均匀) Ⅲ. 应设置调节装置 ,改善周边的流率分布
学习目标: 学习目标:
掌握挤出理论中影响生产和产品质量的因素
5.3 单螺杆挤出工作原理
5.3.1 固体输送
加料段具有输送固体物料,兼有预压,预热 输送固体物料,兼有预压, 输送固体物料 作用. 作用 要使制品质量,产量稳定,须满足以下两 个条件: 1. 熔体的输送速率等于固态物料的熔化速率 2. 沿螺杆轴向任一截面物料的质量流率等于 挤出机生产率 目前对此理论的推导最为简单的是以固体对 固体的摩擦力静平衡为基础的.
5.3.2 固体熔融
※ 研究目的:
①预测螺槽中未熔化物料量 ② 熔化全部物料所需螺杆长度 ③ 熔融与螺杆参数,物料特性,工艺参数间的关系
※ 冷却试验和熔融机理:
冷却试验:本色料+3~5%着色料挤出——稳定后停止并迅速冷 却螺杆和料筒——取出螺杆,剥下物料——切断螺旋带状料并观 察截面形状
※ 现象:
定义:挤出成型又叫挤塑,挤压,挤出模 塑.是借助螺杆或柱塞的挤压作用,使塑化 均匀的塑料强行通过口模而成为具有恒定 截面的连续制品.
挤出管材生产
管材挤出的辅助设备
挤出片材生产
挤出线缆包覆成型
挤出吹塑薄膜
物料在该段类似于"弹性固体塞" 物料在该段类似于"弹性固体塞",固体 塞在螺槽内的运动就如螺帽在螺丝上的运 动一样. 动一样. ① 如旋转螺丝,而螺帽上无压力,则 螺帽跟着螺丝转动而不前移. ② 若在螺帽上加一定压力,再旋转螺 丝,则螺帽就会随螺丝旋转而前移. 成型时,塑料与螺杆的摩擦力应小于塑 料与料筒的摩擦力,也即螺杆的光洁度应 大于料筒的光洁度.否则,塑料只能抱着 螺杆空转打滑不能前移.
① 适当提高螺杆转数N和螺槽深度H; ② 采用锥形结构料筒;在加料段料筒内壁开设纵向沟槽 (提高fb);冷却进料段防止物料提前软化; ③ 冷却螺杆加料段(减小fs),增加螺杆表面光洁度(减 小fs)
摩擦力静平衡) 加料段的送料量 Qs (摩擦力静平衡) Qs应为螺槽的横截面积与轴向速度Va的乘 积,可得:
第五章 挤出成型
内容简介: 内容简介:
挤出成型是借助螺杆的挤压作用,使塑化均匀的塑 料强行通过机头(口模)而成为连续的制品,如管材, 板材,丝,薄膜,电线电缆等.挤出成型是塑料成型 加工的重要方法之一.根据对塑料的加压方式不同, 可分为连续式和间歇式;按塑料的塑化方式不同可分 为干法和湿法两种.
本章重点: 本章重点:
固体塞摩擦模型
受力分析
由上图知:Fb= PAbfb,Fs= PAsfs ,Fbz=AbfbPcosφ.
稳定流动时,Fs= Fbz,则Asfs=Abfbcosφ
①Fs= Fbz=0,物料在料筒中不能发生任何流动. ② Fs> Fbz,物料被夹带于螺杆中随螺杆转动不产生移动. ③ Fs< Fbz,物料能在料筒与螺杆间产生相对运动.
5.2.2 挤出机的辅助设备
※物料处理设备 物料处理设备 主要指预热干燥等设备 ※挤出物处理设备 挤出物处理设备 主要指冷却,牵引,切割,卷取,检测设 备 ※控制生产工艺的设备 主要指各种测控设备
5.2.2 挤出机的一般操作方法
※设备调试 设备调试 ※安全 安全 ※清洗 清洗
5.3 单螺杆挤出原理
螺槽全长范围固体床熔融过程示意图: 螺槽全长范围固体床熔融过程示意图 固体床在螺槽中的分布变化(a) 固体床在螺槽中的分布变化 和固体床在螺杆熔融区的体积变化(b) 和固体床在螺杆熔融区的体积变化
随着塑料向机头方向的移动,熔化过程逐渐进行.从始熔 点A起,固体床宽度逐渐减小,熔池宽度逐渐增大,直至B点时, 固体床消失,即完成了熔化过程.(固体床深度的变化见下图 )
可视化研究熔融实验结果
粒料加人挤出机后, 固体 粒子以松散状态向前运动, 同 时粒子之间存在相互滑移.随 着内部压 力的建立, 松散的粒 子渐渐被压实, 粒子间隙缩小, 粒子相互运动的自由度减小
进入熔融段后, 粒子受热发 生粘连, 但粒子间界面仍然很清 楚.由于热,力的作用使粒子 发生变形, 粒子间的空隙逐渐被 填充, 如图所示.从图可以看出, 粒子中心的颜色接近固体颜色, 粒子周边的颜色半透明, 接近熔 体颜色, 这表明粒子中心部分的 温度低于周边温度, 同一粒子内 部存在温度差.因此对每一个 粒子而言, 其熔融过程是从外向 内进行的.
① 熔融料呈流线型,未塑化料始终呈固态 ② 固—液两相有一明显分界线 ③ 固相逐渐消失,固体塑化完全集中在熔膜处
※ 熔融机理:
加料段压实——逐渐熔融成一层熔膜——超过后边螺槽刮落 于前侧形成熔体池——固体床减小——直至物料完全熔融
主要作用 ①使物料熔融塑化. ②压实物料. ③排出物料中的气体. 螺杆的压缩比(ε) (ε): 螺杆的压缩比(ε) 定义: 定义:指螺杆加料段第一个螺槽容积与计量段最后一个螺槽容积之比. 对于常用的等距不等深螺杆的压缩比常用加料段和计量段螺槽的 横截面积之比来表示. 几何压缩比 :
(3)
影响加料段送料量的因素: 影响加料段送料量的因素
①物料的移动角(前进角)的影响:0≤ φ ≤900 物料的移动角(前进角)的影响 Ⅰ φ =00时, φ最小. Ⅱ φ =900时, φ最大. 但对成型来说都不现实!!! 的影响: ②槽深h的影响 槽深 的影响 在D不变时,h增大,θ提高. ③减小fs,Q↑. 减小 ④增大fb,Q↑. 增大
D 2 d12 D1h1 ε= 2 = 2 D d3 D3 h3
工厂常用式 ε=0.93 h1/h3来表示.
(3) 熔化过程 图3-6-11为固体物料在螺槽中的熔化过程示意 ) 熔化过程:图 为固体物料在螺槽中的熔化过程示意 图.
固体物料在螺槽中的熔融过程
1-熔膜 2-熔池 3-迁移面 4-熔融的固体粒子 5-未熔融的固体粒子 熔膜 熔池 迁移面 熔融的固体粒子 未熔融的固体粒子
单螺杆挤出机的结构
传动系统:是带动螺杆转动的部分,通常由电 机,减速机构以及轴承等组成; 加料装置:主要是料斗,但工厂都采用自动加 料装置,甚至带有烘干,计量装置等; 料筒:包裹在螺杆外部的装置,起到受热受压 的作用,物料的塑化和加热,加压都在其中进 行,大部分都有冷却装置(风,水冷); 螺杆:利用它才能使料筒内的塑料向前移动, 得到加压和热量(摩擦热); ①螺杆的直径(D)和长径比(L/D),长径 比决定了体积容量以及塑化的均匀性.
5.2.2 机头和口模
※圆孔口模 主要用来生产棒材,单丝造粒,口模平直部 分长度和直径比小于10 ※扁平口模 一般用来生产厚度小于0.25mm的膜或板材 ※环形口模 一般用来生产管材,管状薄膜,吹塑用型胚以及 电线电缆 ※异形口模 主要用来挤出不同横截面的制品
※ 过滤板(网)的作用: 过滤板( 的作用
熔膜: ①熔膜 与料筒(螺杆)表面接触的固体物料,由于料筒热 传导和摩擦热作用,首先熔化,形成一层熔膜. ② 熔池 熔池: 逐渐熔化的物料,在料筒与螺杆的相对运动作用下, 不断向槽螺的推进面汇集,而形成漩涡状的流动区,称 为熔池即液相. 固体床: ③固体床: 熔池前面充满着受热软化和半熔化后粘接在一起的 固体粒子 ,和完全未熔化的固体粒子,总称为固体床. ④ 迁移面 迁移面: 熔膜和固体床间的界面称为迁移面.熔化过程主 要在迁移面进行.
应用:
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.
5.1 挤出设备
由挤出机,机 头和口模,辅 机等组成.
主要设备
5.1.1 单螺杆挤出机的组成
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. 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.
D=90mm
N=60转/分 转分
Q=71Kg/h
螺杆中聚丙烯熔融时固体床在螺槽中的深度变化曲线
螺杆压缩段中物料的速度分布(a) 和温度分布(b) 螺杆压缩段中物料的速度分布 和温度分布
压缩段速度和温度的分布
①料筒内表面处,Vz最大. ②熔膜中,Vz-在深度方向(Y)自上而下减小. ③ 固体床中,各处Vz相等. 这是因为有熔结固体块,粘度大,移动困难, 差别不明显. ④靠近螺杆的熔膜中,Vz在Y方向自上而下减小, 直至螺杆处,Vz=0.
tan θ tan φ 选择合适的螺旋角θ,且使 最大时,Q↑. ⑤选择合适的螺旋角 tan θ + tan φ
⑥ D↑,Q↑, N ↑ ,Q↑ . , , ⑦φ ↑, θ ↑ . ,
影响加料段送料量的因素: 影响加料段送料量的因素 ① 适当提高N和H; ② 采用锥形或强烈冷却的进料段料筒结 构; 在加料段料筒内壁开设纵向沟槽(提高 fb); ③ 冷却螺杆加料段(减小fs),增加螺杆表 面光洁度(减小fs )一等螺杆Ra=0.8m,优等 0.4m. ④ 在螺杆中心通冷却水,以降低螺杆表 面的摩擦系数
挤出中空吹塑成型
塑料挤出成型工艺流程
挤出过程: 挤出过程:
加料——在螺杆中熔融塑化——机头口模挤出— —定型——冷却——牵引——切割
挤出成型的特点:
① 连续化,效率高,质量稳定 ② 应用范围广 ③ 设备简单,投资少,见效快 ④ 生产环境卫生,劳动强度低 ⑤ 适于大批量生产
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
πD=b1+b2= lcotθ+lcotφ= l(cotθ+ cotφ)
所以
πD L= cot θ + cot φ
π DN π D N tan θ tan φ Va = = cot θ + cot φ tan θ + tanLeabharlann Baiduφ
因此
(2)
π 2 D h( D h) N tan θ tan φ Q= tan θ + tan φ
最常用的是等距不等深螺杆
③螺旋角和螺棱宽度(e):螺旋角取决于料粒 的形状,例如30o对应粉状, 15o左右对应 方块状,17o左右对应球状和柱状, ④螺杆头部形状:一般呈锥形,以避免在螺 杆头部停留过久而导致分解出现.
5.1.2 双螺杆挤出机的结构
典型的双螺杆挤出机的螺杆:
Colombo螺杆; 锥型双螺杆; 组合型双螺杆;
螺杆的主要参数: 螺杆的主要参数 D:螺杆外径; d:螺杆根径; L:螺杆长度; t:螺距; W:螺槽宽度; ε:压缩比 e:螺纹宽度 ; h:螺槽深度; φ:螺旋角; L/D:长径比.
② 螺杆形式和分段
1-渐变型 等距不等深 渐变型(等距不等深 渐变型 等距不等深) 2-渐变型 等深不等距 渐变型(等深不等距 渐变型 等深不等距) 3-突变型 突变型 4-鱼雷头螺杆 鱼雷头螺杆 加料段( Ⅰ-加料段(固体输送段) 加料段 压缩段( Ⅱ-压缩段(熔融段) 压缩段 熔融段) 计量段( Ⅲ-计量段(均化段) 计量段 均化段)
螺槽中固体输送的理想模型(a) 和固体塞移动速度的矢量图 和固体塞移动速度的矢量图(b) 螺槽中固体输送的理想模型
假设条件:
①物料与螺槽和料筒壁紧密接触形成固体塞(床),以 恒速移动; ②略去物料重力,密度变化的影响; ③磨擦系数恒定,压力是螺槽长度的函数; ④螺槽为矩形
经过分析可看出物料的运动类似螺母运动. 提高固体输送的措施
Qs=SVa=π/4 [D2-(D-2h)2]Va=πh(D-h)×Va
(1)
螺杆的展开图(a)和固体塞移动距离的计算 螺杆的展开图 和固体塞移动距离的计算(b) 和固体塞移动距离的计算
由上图的展开图可见,螺杆转动一周,物料在螺 纹斜棱推力作用下,沿与斜棱垂直的方向由A移向B, AB在螺杆轴上的投影距离为l,物料在轴向的移动速度 为Va;若螺杆的转速为N,则 Va=l×N × 由上图中螺杆的几何关系可得出:
Ⅰ. 使物料由螺旋运动转变为平直运动. Ⅱ. 过滤杂质和未熔化好的塑料颗粒. Ⅲ. 使物料受到较大的剪切作用,以利于塑料塑化均匀. Ⅳ. 使料筒和机头定位.
※
对机头结构的要求: 对机头结构的要求:
口模定型部分应有适当长度. Ⅰ. 口模定型部分应有适当长度 A. 使物料处于稳定流动; B.减小熔体弹性和出口膨胀; C. L长,产量提高; D.太长,笨重,阻力大,Q降低. 机头中过渡部分应光滑, Ⅱ.机头中过渡部分应光滑,呈流线型 机头中过渡部分应光滑 呈流线型. 原因:防止物料的停滞和分解. 原因 应设置调节装置,改善周边的流率分布.(厚度均匀) Ⅲ. 应设置调节装置 ,改善周边的流率分布
学习目标: 学习目标:
掌握挤出理论中影响生产和产品质量的因素
5.3 单螺杆挤出工作原理
5.3.1 固体输送
加料段具有输送固体物料,兼有预压,预热 输送固体物料,兼有预压, 输送固体物料 作用. 作用 要使制品质量,产量稳定,须满足以下两 个条件: 1. 熔体的输送速率等于固态物料的熔化速率 2. 沿螺杆轴向任一截面物料的质量流率等于 挤出机生产率 目前对此理论的推导最为简单的是以固体对 固体的摩擦力静平衡为基础的.
5.3.2 固体熔融
※ 研究目的:
①预测螺槽中未熔化物料量 ② 熔化全部物料所需螺杆长度 ③ 熔融与螺杆参数,物料特性,工艺参数间的关系
※ 冷却试验和熔融机理:
冷却试验:本色料+3~5%着色料挤出——稳定后停止并迅速冷 却螺杆和料筒——取出螺杆,剥下物料——切断螺旋带状料并观 察截面形状
※ 现象: