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双螺杆挤出机螺杆局部构型设计.doc

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双螺杆挤出机螺杆局部构型设计.doc

上传人:gumumeiying 2021/9/24 文件大小:69 KB

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双螺杆挤出机螺杆局部构型设计.doc

文档介绍

文档介绍:螺杆局部构型设计
根据捏合同向双螺杆挤出过程一般由固体输送、熔融、熔体输送、混合、排气等区段组成,以及同向双螺杆是组合式,即整根螺杆是由完成不同功能的螺杆区段组合而成的特点,因而整根螺杆的组合应包括两方面:一是完成不同局部功能的各种螺杆区段(即局部构型)设计,二是针对整个挤出过程完成的任务,整根螺杆的组合设计。这里先讨论螺杆的局部构型设计。

此处所指的加料段,是指第一(或主)加料口下方对着的螺杆区段。对这一段的主要要求是能顺利地、多适应性地加入物料,包括能适应各种形状的粒料、低松密度的粉料、含有纤维状添加组分的物料的加入。据此,大螺距、正向螺纹输送元件用在此处可获得最大的加料能力。有资料推荐这一段也可采用加大螺槽深度的螺纹元件,可使其容积输送能力超过一般标准螺纹元件,因而也可获得较大的加料能力。下图表示的为Berstorff公司的加料段螺杆槽深度的变化情况。对于ZE-A系列,在给定的中心距下,果敢外径D于螺杆的根径d的比值由ZE系列的D/d=,其后来的ZE-R系列其D/d=,。

像单螺杆挤出过程一样,在固体输送段要将松散的粉状物料压实或提高粒状料在螺槽中的充满程度。以利于促进物料的熔融、塑化,就要设置能实现这一要求的螺杆局部结构。分段改变螺距,使螺距由大到小,这是当前流行的组合式双螺杆通常采用的方法。应当指出,加工低松密度的粉状物料,在组合不同导程螺纹元件时一般不会出现什么问题;但若加入的是颗粒料,则相接螺纹元件导程的变化有时会导致挤出机过载,为此在设计相邻导程变化的程度时要考虑到这点
阶跃式导程变化对充满度的影响

熔融塑化给定聚合物的最佳螺杆构型取决于物料的比热容、熔点、熔体粘度以及聚合物在固体状态时粒子的大小。用于熔融、塑化的局部螺杆构型设计的目标是在设定的温度下将固体物料均匀、快速熔融。使物料熔融的热源有两个,一个是
由机筒加热器提供的外热,另一个是由螺杆导入的机械能转变的摩擦热、苏醒形变热和剪切热,而后者是主要的。为导入剪切热,在熔融塑化段应设置捏合块、反向螺纹元件、反向密炼机转子式(或大导程)螺纹元件,并将这些元件在预定的螺杆轴向位置与其上游的正向螺纹元件有效的组合起来,具体如下图所示
反向螺纹元件;(b)正向捏合块+反向螺纹元件;(c)正向捏合块;(d)反向非对称大导程螺纹元件。
评价用于塑化熔融的局部螺杆构型好坏,应当是其将机械剪切能转变为热而使物料熔融得最快、最彻底,又不使物料温度升高,即能量利用最好。实验发现,上图(b)所示构型,在螺杆高速运转下,物料熔融的很快,且熔融区的长度很短。但是在该区段及其上游一段区域内物料的温升很高,大大超过原来的设定温度()和熔融物料所需要的能量,而且熔体压力也很高。这说明这种螺杆构型耗散了过多的机械能,除使物料熔融外,还使熔体温度大大升高,显然不是最佳。
研究发现,某些聚合物,在二头螺杆元件系统中使用三天捏合块会更好地实现熔融,与相当的二头捏合块相比,这种三头捏合块能提供更有效的能量输入,这是由于其啮合区两螺杆的相互作用和最大、最下剪切速率间较小的差别而使能量更均匀地输入的结果,它对熔融结晶性工程树脂特别有效。而采用标准的二头正向和