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教你看懂双螺杆挤出机的技术门道

日期: 2020-08-06
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啮合同向双螺杆挤出机广泛应用于不同塑料、塑料和橡胶的共混改性,以及各种添加剂与塑料、玻璃纤维、碳纤维增强塑料等的共混改性。是聚合物改性连续混炼设备的首选。同向双螺杆挤出机是双螺杆挤出机的主要类型之一。

双螺杆挤出机

 

同向双螺杆挤出机的结构特点

 

组合螺杆

同向旋转双螺杆挤出机最显著的特点是螺杆和机筒都采用“积木式”设计。螺杆由套在芯轴上的几个元件组成,如螺纹元件、捏合块、齿形混合盘、挡圈等。机筒也由不同的机筒部分组成(全封闭,带排气口和进料口)。根据所要制备的混合物的具体材料、配方和性能要求,通过科学组合,将不同类型和数量的螺杆元件和筒体元件按一定顺序组合,从而高效完成设定的混合任务。通过改变螺杆和机筒的组合顺序,可以达到不同材料和配方的最佳使用效果,达到一机多用的目的。此外,构造块设计的另一个优点是磨损的螺纹元件和筒形元件可以局部更换,从而避免了整个螺杆或筒的报废,并大大降低了维护成本。

 

组合机筒

桶的模块化设计可以通过法兰或拉杆连接,通常小型计算机通过拉杆连接。枪管通常嵌有双金属衬套,以提高枪管内表面的耐磨性。为了实现精确的温度历史,每个桶都有自己的加热/冷却设计,从而实现冷却和加热功能的最佳组合。

挤出过程分析

通过组合各种螺纹元件,所有同向旋转双螺杆挤出机都具有进料、熔融、混合、排气、保压和输送的功能,实现物料输送、塑化、剪切、排气、保压和挤出等多种工艺过程。

 

同向双螺杆挤出机的结构和功能与单螺杆挤出机相似,但工作原理有很大差异。

 

主要表现在以下几个方面:

 

1)强制运输。啮合同向旋转的双螺杆,两个螺杆在啮合位置向相反的方向移动,一个螺杆将材料拉入啮合间隙,而另一个螺杆将材料推出间隙,导致材料从一个螺杆槽转移到另一个螺杆槽,并且材料沿着螺杆以“”形状被强制输送到机头。

 

2)均质和混合。同向旋转双螺杆在啮合位置有一个小间隙,螺杆筋和螺旋槽的速度方向相反,所以啮合区域的剪切速度高,剪切力大,混合效果远远好于单螺杆挤出机和反向旋转双螺杆挤出机。

 

3) 自洁性。在同向旋转的双螺杆挤出机中,由于啮合区的螺杆筋和螺杆槽的速度方向相反,所以相对速度较高因此,它具有非常高的剪切速度,可以刮掉任何附着在螺杆上的堆积材料,并且具有非常好的自清洁效果,因此材料的停留时间非常短,不容易发生局部降解。

 

4) 材料的塑化。螺杆间隙对材料的塑化质量有很大影响。间隙越小,剪切力越大,但是通过的材料量减少;间隙越大,材料量越大,但剪切力会减小。

 

5)材料压缩。同向双螺杆挤出机压缩物料的方法很多,综合效果好。

 

6)加料方法。同向旋转双螺杆挤出机要求均匀定量加料,采用计量饥饿加料方式。

 

7)排气。由于是饥饿进料,可以采用大导程的螺旋输送元件,使螺旋槽处于未填充状态,处于零压力状态,从而可以设置排气段。

 

双螺杆挤出机的应用

 

双螺杆挤出机根据两个螺杆旋转方向的不同,可以分为同向旋转双螺杆和反向旋转双螺杆。

 

啮合同向旋转双螺杆挤出机广泛应用于基体树脂的物理化学改性,如填充、增强、增韧、反应挤出等。

 

应选择同向旋转双螺杆挤出机,主要通过分散和混合各种原料进行混合,同向旋转双螺杆的速度矢量彼此相反。因此,同向旋转双螺杆相比,同向旋转双螺杆的剪切效果要大得多,不适合Pvc混合成型。

 

粉末碳酸钙、滑石粉和二氧化钛常用于塑料的共混和填充,一般填充量为30%~60%,填充母料可达80%。由于粉末填料中含有大量的空气,在螺杆的捏合区混合时,空气会被分离,导致物料反向流入螺杆槽,影响粉末的正向输送,最终减少挤出量。

 

双螺杆挤出机的应用实例:玻璃纤维增强、燃料阻隔造粒(如PA6、PA66、聚酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚丙烯、聚碳酸酯增强阻燃剂等)。);用高填料(如填充有75%碳酸钙的聚乙烯和聚丙烯)造粒。);热敏材料(如聚氯乙烯和交联聚乙烯电缆材料)的造粒;浓缩母料(如用50%调色剂填充);抗静电母料、合金、着色、低填充共混造粒;电缆材料(如护套材料和绝缘材料)的造粒;交联聚乙烯管材的造粒(如热水交联母料);热固性塑料(如酚醛树脂、环氧树脂和粉末涂料)的混合和挤出;热熔胶和聚氨酯反应挤出造粒(如EVA热熔胶和聚氨酯);k树脂、SBS脱挥发分造粒等。

 

优点和缺点

 

由于双螺杆挤出机结构设计和加工的复杂性,理论发展并不完善。然而,同向旋转双螺杆挤出机的组合设计可以排列和组合具有各种几何形状的螺杆元件和机筒元件。根据经验-理论-实践-试验,可以根据不同的混合要求,对设计进行优化,以满足不同工艺配方的需要,使同向双螺杆挤出机具有较强的适应性。主要表现在以下几个方面:

 

1)混合性能:由于两个螺杆相互啮合,各种螺纹元件,如反螺纹元件、啮合盘元件、齿盘元件等。可以根据需要添加以精确调节剪切/混合,从而可以有效地控制混合强度和混合质量(无论是分散混合还是分散混合)。这超出了单螺杆挤出机的能力范围。

 

2) 加工的灵活性:同向旋转双螺杆挤出机通常采用计量饥饿进料,产量取决于进料量,与螺杆转速无关,是一个独立的可控变量,因此可以在一台机器上灵活处理熔融、混合、排气、反应等各种加工功能。

 

3)工艺参数的可控性:同向旋转双螺杆挤出机停留时间分布窄,对流传热好,温度曲线控制精确,可以获得更好的挤出剪切-时间-温度历程,在更大范围内输入机械能,从而获得更好的产品质量稳定性。

 

4)工艺生产效率高:螺杆正位移可以处理更多的原料和混合配方,停机时间短。

 

5)更高的经济性:由于高的工艺灵活性和生产率,可以生产更广泛的最终产品,并且可以提供高度一致的产品质量,并且可以通过调节螺杆速度来补偿螺杆磨损。

 

结束语

 

双螺杆挤出机可以从不同的角度进行分类,根据螺杆是否啮合以及它们的转数的异同进行分类,以及国际著名制造商相应的不同输送机构是双螺杆挤出机和单螺杆挤出机的主要区别之一。

 

双螺杆挤出机种类繁多,因为它们可以根据不同的标准进行分类,而且它们的工作特性也大不相同。毫无疑问,同向旋转双螺杆挤出机行业的领导者受到广大用户的青睐,尤其是大驱动功率、高螺杆转速和超高扭矩挤出。


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