一、挤出机分类


认识产品代号及规格参数


例如：SHJM-Z40×25×800，


表示：螺杆直径为40mm，长径比为25，牵引辊筒长为800mm的双螺杆混合塑料挤出改塑薄膜机。


1、“SH”类别代号，指双螺杆混合型（也有写：SHSJ，SJ指塑料挤出机）。


2、“J”组别代号，指挤出机。


3、“M”指品种代号，指吹塑薄膜机。


4、“Z”指辅助代号，指主要机组，另如是“F”指辅助机。


5、“40×25×800”指规格参数，指螺杆有直径为40mm，长径比为25，牵引辊筒长为800mm。


6、最后一位为厂商识别序号，一般不出现，被省略。


二、双螺杆混合挤出机的功能参数


1、“D”为直径，衡量产量大小的一个重要参数。


2、“L/D”，指长度与直径的比例，直接影响到塑化度，是衡量用途的标志，一般塑料改性，用30-40左右，常用36：1或30：1。


3、“H”，螺槽深度，指其容料空间之大小。


4、“e”螺棱厚度，工艺上体现在剪切之大小。


5、“6”螺杆与机筒之间隙，挤出机质量的一个重要参数，一般在0.3-2mm，越过5mm挤出机是警介线。


6、“N”主机转速，指其最高值，指一个加工调整范围，极大影响产量及中高低速之划分。（国产机一般500-600r/min），（如：max:600r/min，低速： 230-240r/min 、中速350r/min 、高速450-600r/min。


7、“P”，电机功率及加热功率。




三、螺杆排列及其工艺设定
①螺杆的分段及其功能


（1）螺杆一般分：输送段、熔融段、混炼段、排气段、均化段5个段。


a、输送段，输送物料，防止溢料。


b、熔融段，此段通过热传递和摩擦剪切，使物料充分熔融和均化。


c、混炼段，使物料组分尺寸进一步细化与均匀，形成理想的结构，具分布性与分散性混合功能。


d、排气段，排出水汽、低分子量物质等杂质。


e、均化（计量）段，输送和增压，建立一定压力，使模口处物料有一定的致密度，同时进一步混合，最终达到顺利挤出造粒的目的。




（2）分布（分配）与分散混合之段别


a、分布混合，使熔体分割与重组，使各组分空间分布均匀，主要通过分离，拉伸（压缩与膨胀交替产生）、扭曲、流体活动重新取向等应力作用下置换流动而实现。


 b、分散混合，使组分破碎成微粒或使不相容的两组分分散相尺寸达至要求范围，主靠剪切压力和接伸应力实现。




②输送元件，螺纹式


表示法：如“56/56”输送块，前一个”56”指导程为56MM,后一个”56”指长度为56MM。


大导程，指螺距为1.5D~2D;


小导程，指螺距为0.4D左右。




其使用规律：随着导程增加，螺杆挤出量增加，物料停留时间减少，混合效果降低。


a、选用大导程螺纹的场合，以输送为主的场合，利于提高产量；热敏性聚合物，缩短停留时间，减少降解；排气处，选用（也有选用浅槽），增大表面积，利于排气、挥发等。


b、选用中导程螺纹场合，以混合为主的场合，具不同的工作段逐渐缩小的组合，用于输送和增压。


c、选取用小导程螺纹的场合，为一般是组合上逐渐减小，用于输送段和均化计量段，起到增压，提高熔融；提高混合物化程度及挤出稳定。




③混炼元件，包括两大类：“K”系列与“M”系列（齿状）


“K”系列


表示法：如K45/5/56”，属于剪切块，带“Ｋ”指片状剪切块，“４５”指片拼成的角度，“５”指共有５片，“56”指长度为56MM，螺棱宽度为56/5=11.2mm ），


其参数：


A、方向，有正向和反向——反向，对物料的输送有阻碍作用，起到延长时间，提高填充增大压力，大大提高混炼效果的作用。


B、角度，一般有30°、45 °、60 °、90 °之分，其作用与效果：


?正向时，增大交错角，将降低输送能力，延长停留时间，提高混炼效果，但越易漏流。对于分布混合与分散混合而言，分布混合随着角度大而更加有效，分散混合在角度45 °时最好，其次是30°，最差是60 °。


?反向时，增大角度，将减少聚合物之有效限制，但越易漏流。


C、螺棱宽度，一般有7mm、11mm、11.2mm、14mm、 19mm等等，这是衡量剪切大小和混合大小的一个最重要参数之一，宽度越大剪切越大混合越小；宽度越小剪切越小混合越大。对于分布混合与分散混合而言，分布混合，随宽度增大而有效性减少，分散混合随宽度增而有效性增大；宽度越小，物料轴向有效流量和径向有效流量之比随之增大。


D、头数，一般单头、双头、三头。其作用效果：


a、正向时，头数越少，挤出输送能力越大，扭矩越大，混合特性也越优，但剪切作用越少。


b、反向时，头数越少，挤出输送能力越小，混合特性越优。


c、二头螺纹可用于挤塑，受热均匀，自洁性能好（常用的）。


d、三头螺纹，能灵活选择物料在机角的压力和温度分布，加纤稳定，排气表面更新效果好，但产量低。


“M”系列


齿形状，主要起到搅乱料流，能使物料加速均化。齿越多混合越强。但使用时需注意，高剪切的破坏性。(表示法，如国内和台湾地区的“M80”、 “ＷＰ”的ＳＭＥ４５／４５、“ＢＥＲＳＴＤＲＦＦ”的ＺＢ４５／３／１１)




四、螺杆各段螺杆排布与温度设定


1、塑料的物理变化特性及温度设定原则




⑴塑料的物理变化特性


A、非结晶性塑料


随温度逐渐升高有三个物态特性如：


　　　　高弹态　　　　粘流态


　　Tg       　　　　Tf      　　　  Td


(玻璃化温度)    （熔融温度）   （分解温度）


其熔融在剪切流动引起粘性耗散下进行。




B、结晶性塑料


随温度逐渐升高有二个物态特性，且变化都较为突然如：


Tm               Td


(熔融温度)   （分解温度）


其熔融经历：固态床的形成、破裂、形成大量颗粒漂浮于熔体中，后逐渐融化。




⑵温度设定原则


①共混合金各组分熔点及其比列：以共混组分熔点为依据，以连续相熔点为调整范围。


②塑料的热性能，如熔融吸热放热、热降解历程及热氧化难易。


③塑料各组分熔点范围内，流动性能及形态变化。


如PC/ABS（6：4），PC：熔点230度左右，分解点350度左右；ABS：熔点180~190度左右，分解点245-290度左右，因此PC/ABS加工温度230-250度，考虑到其他助剂，如相容剂，润滑剂的热稳定性等等。




⑶物料温度升高的来源 


A、螺杆的剪切和物料粒子间相互摩擦生热。


B、筒体的传热。   


     


2、各段螺杆排布与温度设定 
螺杆组合的作用 


①输送物料；


②提供剪切——使加工物料获得物理变化和化学变化所需的能量，使组分间分散和分布；


③建压。






物料颗粒熔融过程的分析


聚合物自由输送与预热——全充满或部分充满固体塞——固体摩擦、耗散与固态密集“海岛”结构的生成——固态稀疏“海岛”结构—— 成型挤出。




螺杆排布分段与温度设定


1、输送段


A、螺杆排布思路有：


? 深槽正向螺纹；


? 中等螺槽大导程正向螺纹，且螺槽容积由大变小，即螺纹导程由大向小渐变。




B、温度设定思路


? 不宜太高，影响物料在此段输送和受剪切的；  也不宜太低，螺杆受力过大或卡死；


? 一般略接近熔融，按梯度排列。




2、熔融段


A、螺杆排布


物料在此段要达到的目的是：使加工物料获得物理变化和部分化学变化所需的能量，使组分间分布均匀和初步分散,做到组分均质化、粘度接近。


一般要求物料承受较大的剪切和机筒传热，使之熔融。一般设置捏合块，剪切元件或反螺纹，且注意相间排列配合。




B、温度设定


①、玻纤系，温度太低，树脂半融，到后段玻纤包覆性差；温度太高，树脂流动提高，混炼与剪切作用变小，甚至出现高温降解，其设定原则：


? 据基料不同和玻纤含量不同；


? 扣除螺杆剪切输入的热量，略高于基料熔点范围内；


? 熔融段后段（即玻纤加入口）熔体流动状况。


②、填充系，（提供强剪切使填充物，充分分散），熔融段高出基料熔点10~20℃（尽量提高），使物料充分熔融均匀分布。


③、阻燃系，(保护好阻燃剂)，其温度要偏低，特别是白色材料，尽可能降低。


④、玻纤增强阻燃系，设定温度介于前面两者间，以物料基本熔点为依据。


⑤、合金系，以两组熔融温度为依据，同时考虑组分比例及组分之热敏性等，适当调整温度。


3、混炼段


A、螺杆组分排布


物料在此段要达到的目的是：


a、细化分散，形成理想的尺寸和结构。


b、注意保护成品理想的结构不被破坏。


一般有两种典型思路：1、增强型，二头和三头组合；2、兼分布与分散的高剪切与高分流以捏合块为主体，螺纹块为辅助咸高剪切。


较好方法：不同厚度，不同差痊角的捏合块组合，加上输送螺丝块——使物料受高剪切而分散又保留时间与返混，但保证不降解。




B、温度设定


a、玻纤系，温度太低，物料流动性能差，粘度大，摩擦变大，生热高，会出现局都过热；温度太高，树脂降解，剪切度小玻纤分散变差，其设定原则：


? 据基料和玻纤含量不同而不同。


? 略筒于基料熔点范围内。


? 据成品带条的光泽度而确定。


b、填充系，（提供强剪切使填充物，充分分散），混炼段高出基料熔点10~20℃（尽量提高），使物料充分熔融均匀分布，保证混合体是流体状态。


c、阻燃系， (保护好阻燃剂)共混温度在偏低，特别是白色材料，尽可能降低。


d、玻纤增强阻燃系，温度设定以物料基本熔融为依据，保护好阻燃剂。


e、合系化，以组分的熔融温度为依据，同时考虑组分比例及组分热敏性而调整。




4、排气段


螺杆组合排列


一般排气口入口处，设立反向螺纹咸反向捏合块，将熔体密封建立起，是高压；用大导程螺纹元件以形成低充满度和懂熔体层，使物料暴露自由表面或采用多头小导程螺纹，以增加熔体表面更新速度，利于气体排除与挥发。


总的思路：反螺纹（R-LH）或反向棍合块（KG）+输送螺纹+大导程或多头小导程螺纹。




5、均化（料量）段


A、螺杆组合


螺纹块导程渐变小或螺槽渐变小来实现增压，减少背压段长度，同时注意采用单头螺纹与宽螺棱螺纹来提高排料能力，避免冒料。


B、温度设定


以适当降低温度，但模头高温利于排料。


在熔融段温度基础上，适当降低温度，其原则：根据带光泽降度而定




五、转速问题


转速越高，剪切越大，将分散相均匀分散于基体之中；剪切越大，分散相尺寸越细，但转速过大，摩擦大易引起热降解，同时停留时间变短，混合不均。


转速越低，剪切越小，分散不均匀，同时停留时间长，对易分解聚合物不利。


转速与螺杆结构都是与剪切分散有关，因此必须两者作为整体考虑。


⑴加纤增强类，影响到玻纤的长度和直径，影响到树脂与玻纤的分散包裹问题，从而影响增强效果。


⑵合金类，必须考虑：转速剪切对树脂间的结构的生成和破坏问题。如PC/ABS合金，属于类似海绵的“海岛”结构。


⑶阻燃类，必须考虑：阻燃剂的热性能，如熔融吸热放热、热降解历程及热氧化难易。