平行双螺杆挤出机螺杆的调节及效应

来源:舟山东元塑料机械有限公司日期:2021-09-06

前言

     随着生物降解材料市场需求的不断扩大,产品的质量要求越来越高,从而对生物降解材料加工工艺的要求也越来越高。

     其中挤出成型是生物降解材料加工领域中塑化效果好、适应性强、生产效率高、可连续化生产的用途最广泛的加工方法。而螺杆组合是影响双螺杆挤出效果的关键因素。

     双螺杆挤出机在造粒的过程中以塑化为主,兼具混合、分散功能,螺杆组合是实现上述功能的重要因素。需兼顾到主辅料性状、加料顺序与位置、排气口位置、负压大小及机筒各区段温度设置等等。

     同时,由于混料的对象十分庞杂,对每一个特定的混料过程都有合理进行螺杆组合的问题,显然这种组合也是多种多样的,目前的组合设计主要依靠经验的积累。

     尽管如此,双螺杆挤出机的螺杆组合还是有其基本规律可循的,下文针对生物降解材料的普遍性应用,按如下3个方面进行详细阐述及实操举例说明:

1、螺杆的科普

2、控温的重要性

3、螺杆调节关键点







一、螺杆的科普



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双螺杆挤出机的科普

双螺杆挤出机分为以下几个系统部分:

1、喂料系统:包含料斗、搅拌电机、喂料电机。可预防物料堆积,便于其顺利进入进料口。

2、外加热系统:主要使用加热棒和筒体对物料进行高效增热,促进塑化作用。

3、冷却系统:使用导热油或水组成的换热系统降低机身热量,从而达到有效控制筒体温度的作用。

4、液压换网系统:使用可更换的过滤网拦截杂质,提高塑化程度,保证产出物料的质量的均一性和稳定性。

5、真空系统:抽出物料中的水分和其他低分子的挥发物。

6电控系统:负责监视和控制主辅料系统的相关设备。

7、螺杆系统:挤出机最重要的组成部分,可分为输送段、熔融段(排气口)、塑化段(真空口)、排料段。

      螺杆系统主要完成物料的塑化及输送过程,对制出成品的性能质量影响非常大。对于不同型号和不同厂家设备的螺杆参数设置不同,需要重点关注。

      下文将针对螺杆系统进行详细阐述说明。


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螺杆的分段

     平行双螺杆挤出机的螺杆系统一般分为4段:输送段、熔融段(排气口)、塑化段(真空口)、排料段。

     1、输送段:作用为输送物料,防止回料。

     2、熔融段:此段通过热传导和摩擦剪切,使物料充分熔融混合。

      3、化段:使物料各成分进一步熔融混合,具分布性与分散性混合功能。

     4、排料段:输送和增压,形成一定压力,使物料更紧密,同时进一步混合,达到挤出造粒的目的。


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输送元件

     1、类型分为:

        (1)大导程

        (2)小导程

     2、导程使用效果:导程越多,则螺杆挤出量增加,物料停留时间越短,物料混合能力越弱。

     3、小导程的通常使用方法:组合上逐渐减小,用于输送段、熔融段、塑化段,起到增压,提高熔融;提高混合物的均化程度及输送量的稳定性。

     4、调节参考第三部分《螺杆调节关键点》。



输送元件

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剪切元件 

     1、方向分类:有正向和反向。正向,促进物料流动及实现其功能;反向,也称为反旋,对物料的输送有回流作用,延长物料停留时间,增强塑化能力,提高混料效果。

     2、角度分类:一般有着30°、45 °、60 °、90 °之分。

     3、作用与效果: 正向时,增大交错角,降低输送能力,延长停留时间,提高塑化程度。针对分散而言,角度越大效果越明显;分散混合一般在角度45°时最好,其次是30°,最差是60°。

     4、头数的作用效果:

         (1)正向时,头数越少,挤出输送能力越大,扭矩越大,混合效果也越优,但剪切作用越少;

         (2)反向时,头数越少,挤出输送能力越小,混合效果越优。

     5、调节参考第三部分《螺杆调节关键点》。



剪切元件






二、控温的重要性



      生物降解材料只有在与之相匹配的特定温度范围内,才能最大限度地保持材料的物理性能。双螺杆挤出机必须在上述温度范围内工作,因此溫度的有效控制对产品质量的稳定是非常重要的。

      若溫度的过度波动,或者因为配方体系中的润滑剂用量不恰当,会导致某一区的温度持续升高,并直接影响到双螺杆挤出机的使用效果,同时造成产出成品的物理性能不稳定。

      例如:塑化过度,会造成物料的诸如断裂伸长率和抗张力等物理性能下降,并影响制品的光泽度。

      温度的控制与螺杆参数的调节效果有着极大的相关性。

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各区控温






三、螺杆调节关键点



        

      本节列出了螺杆参数及其相关影响部件之间的相互关系,并提供调节螺杆参考。


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塑化关键点

     









总结:

为了加强塑化能力,我们可以从以下几个方面去调整:



以上可以行单项调整,

也同时多个项目组合调整。

注:上表所有的总结是基于其他因素恒定条件下的单因素影响效果。





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举例说明

     目的:一台已经调整好的挤出设备上,基于增加产量的目的需要进行设备调整。

      调整思路:

1、在固定配方的前下,增加产量可以采用提高主机转速的方式;

2、根据主机转速作用表可知,提高主机转速会导致塑化能力减弱,故需要对其它参数进行调整;

3、因此可对以下参数进行调整以达到目的:


4、可根据实际情况调整单个参数或组合参数

5、不建议对外润滑剂用量进行调整,因为会导致成熟配方发生不可控的变化。





以上是针对生产生物降解材料中比较常见的平行双螺杆挤出机的螺杆调节建议谢您的关注!