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j9九游會(huì )官網(wǎng)入口擠出機螺桿組合原理和應用教育課件擠出機螺桿組合原理和應用擠出機螺桿組合原理和應用擠出機螺桿組合原理與應用工藝系列培訓之四沈紅波擠出機螺桿組合原理與應用工藝系列培訓之四沈紅波一、雙螺桿擠出發(fā)展歷程20世紀40年代，Erdmenger發(fā)明了同向完全齒合型雙螺桿擠出機，50年代W&P公司進(jìn)一步發(fā)展并投向市場(chǎng)；不斷完善并成為聚合物工業(yè)、化學(xué)制品工業(yè)以及食品工業(yè)中必不可少的設備。Shenhongbo一、雙螺桿擠出發(fā)展歷程20世紀40年代，Erdmenger2.擠出機設備廠(chǎng)家和螺桿組合定義1.
TEX-日本制鋼所;萊斯特里公司[Leistritz]-ZSE型.螺桿組合,就是指擠出機螺桿的結構組成,不同組合以達到不同物料生產(chǎn)需要,螺桿組合能達到
Shenhongbo2.擠出機設備廠(chǎng)家和螺桿組合定義1.幾大擠出機設備商，型號二、螺桿組合原理和應用的主要內容1.螺桿組合的基本結構和各部分特點(diǎn)；2.螺桿組合設計的基本原則；3.嚙合同向雙螺桿擠出過(guò)程不同功能段的螺桿構型和整根螺桿的組合設計；4.玻纖增強粒料制備的螺桿構型設計；5.特殊螺桿組合元件應用舉例；6.類(lèi)別產(chǎn)品現有組合特點(diǎn)和設計思路。Shenhongbo二、螺桿組合原理和應用的主要內容1.螺桿組合的基本結構和各部三、
1.擠出機螺桿分兩大部分,就是芯軸和螺紋套;2.螺紋元件--輸送元件和剪切元件Shenhongbo三、
3.3輸送元件輸送機理；3.4剪切元件剪切機理；3.5正反元件差異；Shenhongbo3.螺紋套元件分類(lèi)和特點(diǎn)3.1輸送元件種類(lèi)從導程和元件4.擠出機型的機械設計參數
任意同向旋轉雙螺桿擠出機的幾何參數限定為3個(gè):1.嚙合處間隙；2.內外直徑比（OD/ID）；3.比扭矩（功率/容積比，即用扭矩/中心距的三次方（M/a3）表示）。
Shenhongbo4.擠出機型的機械設計參數任意同向旋轉雙螺桿擠出機的幾何參四、螺桿組合設計的基本原則同向雙螺桿的特點(diǎn)是:①轉速較高并且在嚙合區(兩螺桿在橫截面圖中的重疊部分)不同位置處有較接近的相對運動(dòng)速度,所以可以產(chǎn)生強烈、均勻的剪切;②幾何形狀決定了其縱向流道必定開(kāi)放,使兩螺桿之間產(chǎn)生物料交換。交換時(shí),原處于一根螺桿螺槽底部的物料將運動(dòng)到另一根螺桿螺槽的頂部。縱向流道的開(kāi)放還使橫向流道開(kāi)放成為可能,來(lái)實(shí)現同一螺桿相鄰螺槽間物料的交換。這使同向雙螺桿具有較好的分布混合能力,螺桿組合是雙螺桿擠出工藝制定的關(guān)鍵。同向雙螺桿擠出以混煉為主,螺桿組合要考慮到主輔料性能與形狀、加料順序與位置、排氣口位置、機筒溫度設置等等。。Shenhongbo四、螺桿組合設計的基本原則同向雙螺桿的特點(diǎn)是:①轉速較4.1混合的兩個(gè)定義1.分散混合
固態(tài)物料、聚合物凝膠以及液滴等粒子尺寸減小的過(guò)程；指將少組分細化,如將無(wú)機填料粉碎及將玻纖絲切短等,它取決于剪切應力(或剪切速率);2.分布/分配混合
改變各組分在混合體系中的空間位置的過(guò)程；分布混合與物料粘度無(wú)關(guān)，與單位能量輸入也無(wú)關(guān)指減少少組分在多組分中分布的非均勻性,它則取決于剪切應變剪切應變很難求得,用周向流量和軸向回流量來(lái)衡量分布混合效果Shenhongbo4.1混合的兩個(gè)定義1.分散混合Shenhongbo4.2典型螺桿組合圖例Shenhongbo4.2典型螺桿組合圖例Shenhongbo4.3捏合段的設計原則
3.注意捏合段的壓力須與和它相連的正、反向螺紋段中的壓力相匹配；各自的軸向流量和軸向壓力梯度的關(guān)系曲線(xiàn)
Shenhongbo4.3捏合段的設計原則1.凹槽內物料承受的平均剪切速率五、嚙合同向雙螺桿擠出過(guò)程不同功能段的螺桿構型嚙合同向雙螺桿擠出過(guò)程一般由加料、固體輸送、熔融、熔體輸送、混合、排氣等功能段組成。不同的功能段需要不同的局部螺桿構型與它相適應,以完成不同的功能。
Shenhongbo五、嚙合同向雙螺桿擠出過(guò)程不同功能段的螺桿構型嚙合同向雙螺桿5.1加料段和固體輸送段的螺桿構型
2.固體輸送段把物料輸送,同時(shí)松散的粉狀低松密度物料壓實(shí)或提高粒狀物料在螺槽中的充滿(mǎn)度,以促進(jìn)物料在下游的熔融塑化
Shenhongbo5.1加料段和固體輸送段的螺桿構型1.加料段Shenh5.2熔融塑化段的螺桿構型
1.評價(jià)用于熔融塑化段局部螺桿構型的好壞的標準應當是它能將機械剪切能變成熱能而使物料熔融得最快、最徹底,又不使物料溫度升高,即能量利用最合理。2.熔融塑化給定聚合物的最佳螺桿局部構型取決于物料的比熱、熔點(diǎn)、熔體粘度及聚合物在固體狀態(tài)時(shí)粒子的大小。
物料及螺桿的幾何尺寸確定1.———沿螺槽方向的壓力梯度2.———機筒溫度3.———固體顆粒在螺槽內的充滿(mǎn)度,它亦可以用來(lái)計算所研究的控制體中的固體顆粒的個(gè)數4.———固體顆粒的初始溫度5.———螺桿溫度6.———機筒的拖曳速度(與螺桿速度有相同的意義)沿螺槽方向的分量Shenhongbo5.4擠出熔融過(guò)程影響因素物料及螺桿的幾何尺寸5.5排氣區和用于熔體輸送的螺桿局部構型
1.上游的螺桿上應設置密封元件,將熔體密封,以建立起高壓;在排氣區,即與排氣口對著(zhù)的螺桿區段,應使物料在螺槽中充滿(mǎn)度較低,并與大氣或真空泵相通，（可采用多頭小導程螺紋元件）2.熔體對螺桿的充滿(mǎn)長(cháng)度取決于物料的粘度、螺桿導程、螺桿轉數、加料量和口模阻力影響建壓能力的有螺紋導程和螺紋頭數（返料）Shenhongbo5.5排氣區和用于熔體輸送的螺桿局部構型1.上游的螺桿上應5.6混合段的螺桿構型
Shenhongbo5.6混合段的螺桿構型嚙合同向雙螺桿擠出機的混合功能最重六、整體螺桿組合設計
螺桿示例：Shenhongbo六、整體螺桿組合設計根據經(jīng)驗＋理論＋實(shí)驗相結合的方法進(jìn)行設6.1整體螺桿設計前的考慮點(diǎn)1.混合作業(yè)的目的,最終制品的配方和加入雙螺桿擠出機進(jìn)行混合時(shí)物料中各組分的形態(tài)、性能和配比。因為不同聚合物、不同添加組分及其配比對擠出過(guò)程、螺桿構型、運轉條件的要求是不同的。
2.對各種螺桿(及機筒)元件及各功能區的局部螺桿構型、工作原理和性能及適用場(chǎng)合有較全面而深入的了解
Shenhongbo6.1整體螺桿設計前的考慮點(diǎn)1.混合作業(yè)的目的,最終制品的6.1整體螺桿設計前的考慮點(diǎn)4.擠出過(guò)程主要是實(shí)現分布性混合,則應使物料在螺桿中流動(dòng)時(shí)能不斷重新取向,使其與剪切方向成45。適當松弛提高前面降低的粘度5.擠出過(guò)程主要是實(shí)現分散性混合,則螺桿構型的設計與分布混合就有所不同。分散混合的關(guān)鍵變量是應力,只有能提供大的剪應力,才能使結塊和液滴破裂,這就要在螺桿(機筒)中設置高剪切區,而且要使物料多次通過(guò)這些高剪切區。
Shenhongbo6.1整體螺桿設計前的考慮點(diǎn)4.擠出過(guò)程主要是實(shí)現分布性混6.2附分布分散混合典型示例高填充PP典型應用
Shenhongbo6.2附分布分散混合典型示例高填充PP典型應用She6.3用于玻纖增強產(chǎn)品的螺桿構型設計
1.一般說(shuō)來(lái),制品中的玻纖平均長(cháng)度在0.1～1.0mm之間為好,這既能保證良好的制品性能,又使纖維具有良好的分散性。
2.玻纖分散性好壞的標志是:玻纖以單絲而不是以原紗存在于制品中;制品任意單位體積內的玻纖含量大致相等;制品中玻纖長(cháng)度分布范圍大致相同
3.影響分散性的因素有:合適的玻纖(合適的單絲直徑及支數)及浸潤劑;玻纖含量,粒料中玻纖含量越大,制品中玻纖分散性越差;合理的造粒工藝和設備以及合理的注射工藝。
4.最佳構型取決于基體聚合物特性、玻纖類(lèi)型、相容劑和玻纖加入量,同時(shí)與玻纖的加入及加入位置和操作條件的選擇密切相關(guān)。用于玻纖增強的螺桿構型設計,除了遵循同向雙螺桿一般構型設計時(shí)如何實(shí)現固體輸送、熔融、熔體輸送和建壓、排氣的螺桿局部構型設計的原則外,應重點(diǎn)考慮玻纖的加入和玻纖與聚合物熔體的混合。
2.玻纖加入口處應為大導程,使聚合物熔體到達此處時(shí)為半充滿(mǎn)狀態(tài),以留出空間容納加入的玻纖。3.經(jīng)驗規則：玻纖口前必須熔好，保證性能的前提。
Shenhongbo6.3.1玻纖加入口上游和入口處的螺桿構型1.上游進(jìn)行固體6.3.2玻纖加入口下游螺桿構型
3.粘度高的聚合物或加入高填充量玻纖的螺桿構型比低粘度聚合物或加入低百分數玻纖所用的螺桿構型提供的剪切應柔和一些。4.適于玻纖增強的螺桿元件一般是二頭的,因為它的剪切比較柔和,對玻纖不會(huì )造成過(guò)度的折斷
6.3.3排氣段和螺桿的最后區段（均化）Shenhongbo6.3.2玻纖加入口下游螺桿構型
聚合物共混物的高速增長(cháng)，大大促進(jìn)了人們對混合加工設備的開(kāi)發(fā)利用；目前公認高效、連續混合加工設備的同向雙螺桿擠出機，螺桿組合逐步成為其應用過(guò)程的核心技術(shù)，組合設計主要按現代積木組合式原理j9九游會(huì )登錄入口首頁(yè)，首要考慮的是輸送混合元件的合理使用，使其應用的物料沿螺桿擠出方向產(chǎn)生有效更迭，形成較好的幾何流型，物料獲得充分的分散和分布混合。Shenhongbo7.1、引言聚合物共混物的高速增長(cháng)，大大促進(jìn)了人們對混合隨聚合物共混持續發(fā)展，原材料的基料，添加劑，填充物發(fā)生變化，本身特點(diǎn)對加工過(guò)程的某些方面提出了更特殊的要求，如玻纖增強，潤滑劑，多種熔點(diǎn)物質(zhì)混煉，晶須，易分解材料等等一些特殊原料的引入，對原有螺桿組合的某一方面如剪切、分散、分布作用需加強，或需弱化其中某一作用；原有不同導程輸送元件和不同角度的捏合元件組合起來(lái)難以達到這些特殊要求；因此，大大推動(dòng)了特殊作用的新螺紋元件開(kāi)發(fā)和應用7.2、發(fā)展動(dòng)力Shenhongbo隨聚合物共混持續發(fā)展，原材料的基料，添加劑，填充物發(fā)生變化，材料對螺桿組合特殊要求
高熔點(diǎn)物質(zhì)需強塑化效果，集中剪切容易導致扭距增大，增加能耗；Shenhongbo材料對螺桿組合特殊要求玻纖增強類(lèi)產(chǎn)品需保證長(cháng)纖經(jīng)剪切后長(cháng)項目類(lèi)型特點(diǎn)主要應用齒型盤(pán)C18外形為帶齒圓盤(pán)，錯開(kāi)嚙合，齒與軸向平行1.
對提高填充粉體分散效果明顯斜齒齒型盤(pán)外形為帶齒圓盤(pán)，錯開(kāi)嚙合，齒帶一定斜度與齒型盤(pán)C18對比，分散效果明顯，尤其利于玻纖的分散96/240強輸送元件自由容積大，輸送動(dòng)力方向角度直接沿正軸向高填充類(lèi)產(chǎn)品提高單位時(shí)間進(jìn)料能力，尤其在低堆積密度類(lèi)產(chǎn)品，有效避免下料口返料176/88LS拉伸塊“S”型元件，類(lèi)似正反一對大導程輸送提高塑化效率，在有限螺筒距離內完成塑化且能耗比較低，剪切熱低32/96輸送型齒型盤(pán)輸送元件螺棱上開(kāi)槽形成漏流，分散能力強，產(chǎn)生剪切熱低表一：
新螺紋元件類(lèi)型、特性和應用表Shenhongbo項目特點(diǎn)主要應用齒型盤(pán)C18外形為帶齒圓盤(pán)，錯1.齒型盤(pán)C18
圖主要在剪切和分散方面有特殊作用，尤其在玻纖剪切上；齒型盤(pán)的加入相當于在沿物料流道上所設置的障礙，影響螺槽通道的暢通程度，對軸向混合有直接影響，軸向反混能力強；
Shenhongbo1.齒型盤(pán)C18圖主要在剪切和分散方面有特殊作用，尤其2.齒型盤(pán)和螺紋元件的組合
該齒型盤(pán)設計成直齒型，每齒一面通中心軸，這種齒型盤(pán)不具有輸送物料能力，物料通過(guò)該元件主要靠?jì)啥藟毫Σ睿魧X加工成斜向，則具備正向或反向輸送能力。齒型盤(pán)作用主要在加強物料混合。在非嚙合區，由于齒片對料流的連續分割，增加了物料的接觸界面，有利于分布混合；在嚙合區，由于一根螺桿上的齒盤(pán)與另一個(gè)螺桿上的齒盤(pán)時(shí)錯列的，故料流沿軸向被反復切割，分布混合作用比較強烈，在兩片齒之間因間隙較小而使物料流經(jīng)時(shí)所受剪切較大，形成一定分散混合作用。增加連續齒型盤(pán)對數，混合效率將成倍提高；
Shenhongbo2.齒型盤(pán)和螺紋元件的組合該齒型盤(pán)設計成直齒型，每齒一面應用實(shí)例一：用于生產(chǎn)玻纖增強阻燃PBT
低水分含量玻纖在使用時(shí)相對難剪切，但本身水分低有利于與樹(shù)脂表面結合，提高力學(xué)性能；難剪切表現在使用普通捏合剪切塊，在玻纖口到真空口有限距離內，需要剪切元件量大，容易造成剪切熱過(guò)高溫度失控和物料分解；齒型盤(pán)C18利用其剪切玻纖的高效性能彌補這一不足，對比如下：
Shenhongbo應用實(shí)例一：用于生產(chǎn)玻纖增強阻燃PBT低水分含量玻纖在使用圖2捏合塊組合圖3：C18齒型盤(pán)2對
使用過(guò)程現象力學(xué)性能結論捏合塊組合出模頭料條有玻纖成團現象，玻纖剪切不好，玻纖口到真空口溫度冷卻水一直在工作，容易溫度超高性能達到材料要求剪切熱高，玻纖剪切不夠C18齒型盤(pán)2對出條穩定，前段溫度控制比較好彎曲強度，模量等提高10％有限距離玻纖剪切良好，剪切熱低表2：兩種組合結構效果對比
該元件又有稱(chēng)“S”型元件，如圖4、5，采用了大的螺棱間隙、小螺棱夾角,引入了雙楔形區(螺棱拖曳面和機筒內壁之間的楔形區、嚙合區內兩螺棱之間的楔形區)內的拉伸流動(dòng)和螺槽區內物料松弛等概念，設計出該元件；這種設計加大了螺桿與機筒之間的間隙,增加了物料在擠出機流道內的周向流動(dòng)和軸向回流,使兩螺桿間和相鄰兩螺槽間的物料產(chǎn)生混合;由于物料在流動(dòng)過(guò)程中通過(guò)兩個(gè)楔形區,便受到剪切和拉伸作用;在相對低壓區(松弛區)物料產(chǎn)生松弛,這也有利于混合。
Shenhongbo2.176/88LS拉伸塊該元件又有稱(chēng)“S”型元件拉伸塊與同等有限長(cháng)度捏合塊對比，相似的構型產(chǎn)生了相似的壓力和速度分布。兩種元件都在正反向螺旋相接處產(chǎn)生壓力高點(diǎn),從而有效地推動(dòng)物料軸向和周向的流動(dòng)。拉伸塊元件螺棱前后的壓差比捏合塊元件的壓力差更大,使拉伸塊元件流道內的軸向和周向的流動(dòng)要劇烈一些,使兩螺桿間和相鄰兩螺槽間的物料有更好的混合。捏合塊元件的軸向回混較好,而拉伸塊元件的周向混合則較好，因而拉伸塊元件的分布混合能力要比捏合塊元件更好。在得到相似的混合能力的同時(shí),S型元件的擠出能力要比捏合盤(pán)組件要好得多，這是因為拉伸塊前后運動(dòng)的壓力差相對更大一些，有效地推動(dòng)物料向前運動(dòng)。2.拉伸塊捏合塊對比Shenhongbo拉伸塊與同等有限長(cháng)度捏合塊對比，相似的構型產(chǎn)生了相似的壓力和玻纖增強尼龍6生產(chǎn)過(guò)程為保證其力學(xué)性能，要求尼龍樹(shù)脂在玻纖口前基本塑化熔融良好，進(jìn)玻纖后才不至于與未融粒子劇烈作用使玻纖過(guò)碎；一般需要在3節螺筒長(cháng)度內完成壓縮、塑化、初步混合過(guò)程；采用兩種方式，捏合塊和拉伸塊對比
使用過(guò)程現象力學(xué)性能單位時(shí)間產(chǎn)量捏合塊模型玻纖口取樣塑化良好，生產(chǎn)正常；粗測玻纖口熔融料溫280℃性能正常280KG/h組合拉伸塊模型玻纖口取樣塑化良好，生產(chǎn)正常粗測玻纖口熔融料溫265℃性能檢測數據稍高，看不出明顯差異320KG/h結果討論：從以上對比，主要體現在兩個(gè)方面，同等條件下拉伸塊運轉過(guò)程剪切熱產(chǎn)生比較低，能耗相對比較低，單位時(shí)間產(chǎn)量的提高體現了同等喂料量時(shí)主機扭距不一樣，拉伸塊塑化效率相對高；有利于熱敏感材料的加工，加工成本也顯示出優(yōu)勢來(lái)。表3：兩種模型結構效果對比
5.R-L斜齒齒型盤(pán)斜齒齒型盤(pán)結構基本類(lèi)似齒型盤(pán)C18，不同的是齒的結構，一個(gè)與軸向平行，一個(gè)與軸向成一定角度；斜向同時(shí)分正反兩種，R-L斜齒齒型盤(pán)采用一正一反結構；右旋齒型盤(pán)有一定輸送能力，物料在齒的推動(dòng)下向前流動(dòng)；而左旋部分，有部分反向輸送能力，促使物料回流，形成局部物料循環(huán)，具有較好的混合作用；對比之下，斜齒齒型盤(pán)的流道壓力分布要復雜，且回流系數大于C18的回流系數，損失了較少流量條件下，分布混合性能提高；Shenhongbo5.R-L斜齒齒型盤(pán)Shenhongbo螺紋元件充滿(mǎn)度影響自由容積，充滿(mǎn)度小于30％Shenhongbo螺紋元件充滿(mǎn)度影響自由容積，充滿(mǎn)度小于30％Shenhon螺筒間隙影響直接影響產(chǎn)量影響混合效果影響各種元件固有作用程度實(shí)例138＃生產(chǎn)阻燃增強PBT33＃普通合金料33號組合Shenhongbo螺筒間隙影響直接影響產(chǎn)量Shenhongbo八、類(lèi)別產(chǎn)品現有組合特點(diǎn)和設計思路考慮因素：運用整體螺桿設計思路，回顧設計螺桿提慮的幾個(gè)問(wèn)題：物料中各組分的形態(tài)、性能和配比；對現有產(chǎn)品進(jìn)行分類(lèi)；具體考慮：是否有纖維類(lèi)物質(zhì)；是否有低熔點(diǎn)物質(zhì)；是否有熱敏感物質(zhì)；分散性，團聚可能性；基本物性如何；1.填充PP類(lèi)，無(wú)機填充；2.八溴防火PP3.含橡膠類(lèi)物質(zhì)的填充PP，汽車(chē)料等4.阻燃ABS類(lèi)；環(huán)氧類(lèi)；5.高沖類(lèi)，阻燃，著(zhù)色類(lèi)；6.合金、PC類(lèi)、加P30油類(lèi)6.增強料，PP/PA/PBT/PC/ABS/PPO/AS、36370Shenhongbo八、類(lèi)別產(chǎn)品現有組合特點(diǎn)和設計思路考慮因素：運用整體螺桿設計8.2工藝科03年積累螺桿組合經(jīng)驗1.薄剪切塊，降低剪切熱有明顯效果；2.左向剪切塊有利于提高物料停留時(shí)間，加強分散；3.輸送元件使用壓縮過(guò)程考慮適當松弛；4.增強產(chǎn)品玻纖口前熔融狀況直接影響玻纖剪切狀況；5.剪切塊分布相對打散有利于分散；6.真空口前加左向輸送有利于穩定機頭壓力，提高出條穩定性；7.新元件使用確定螺桿組合進(jìn)度的幾大方向，PBT黑點(diǎn)黃線(xiàn)條，同時(shí)使用重慶興旺玻纖；GFAS出條穩定性解決；GFPP電動(dòng)工具性能穩定性和生產(chǎn)穩定性；PA6顏色穩定，班產(chǎn)；70機班產(chǎn)提高；PA66上75大機；P30油班產(chǎn)提高，阻燃ABS塑化不良；Shenhongbo8.2工藝科03年積累螺桿組合經(jīng)驗1.薄剪切塊，降低剪切熱尼龍樹(shù)脂和玻纖共混設備
Shenhongbo尼龍樹(shù)脂和玻纖共混設備Shenhongbo工藝系列培訓課程結束2004年12月09日謝謝大家，祝大家工作愉快沈紅波工藝系列培訓課程結束2004年12月09日擠出機螺桿組合原理和應用擠出機螺桿組合原理和應用擠出機螺桿組合原理與應用工藝系列培訓之四沈紅波擠出機螺桿組合原理與應用工藝系列培訓之四沈紅波一、雙螺桿擠出發(fā)展歷程20世紀40年代，Erdmenger發(fā)明了同向完全齒合型雙螺桿擠出機，50年代W&P公司進(jìn)一步發(fā)展并投向市場(chǎng)；不斷完善并成為聚合物工業(yè)、化學(xué)制品工業(yè)以及食品工業(yè)中必不可少的設備。Shenhongbo一、雙螺桿擠出發(fā)展歷程20世紀40年代，Erdmenger2.擠出機設備廠(chǎng)家和螺桿組合定義1.
TEX-日本制鋼所;萊斯特里公司[Leistritz]-ZSE型.螺桿組合,就是指擠出機螺桿的結構組成,不同組合以達到不同物料生產(chǎn)需要,螺桿組合能達到
Shenhongbo2.擠出機設備廠(chǎng)家和螺桿組合定義1.幾大擠出機設備商，型號二、螺桿組合原理和應用的主要內容1.螺桿組合的基本結構和各部分特點(diǎn)；2.螺桿組合設計的基本原則；3.嚙合同向雙螺桿擠出過(guò)程不同功能段的螺桿構型和整根螺桿的組合設計；4.玻纖增強粒料制備的螺桿構型設計；5.特殊螺桿組合元件應用舉例；6.類(lèi)別產(chǎn)品現有組合特點(diǎn)和設計思路。Shenhongbo二、螺桿組合原理和應用的主要內容1.螺桿組合的基本結構和各部三、
1.擠出機螺桿分兩大部分,就是芯軸和螺紋套;2.螺紋元件--輸送元件和剪切元件Shenhongbo三、
3.3輸送元件輸送機理；3.4剪切元件剪切機理；3.5正反元件差異；Shenhongbo3.螺紋套元件分類(lèi)和特點(diǎn)3.1輸送元件種類(lèi)從導程和元件4.擠出機型的機械設計參數
任意同向旋轉雙螺桿擠出機的幾何參數限定為3個(gè):1.嚙合處間隙；2.內外直徑比（OD/ID）；3.比扭矩（功率/容積比，即用扭矩/中心距的三次方（M/a3）表示）。
Shenhongbo4.擠出機型的機械設計參數任意同向旋轉雙螺桿擠出機的幾何參四、螺桿組合設計的基本原則同向雙螺桿的特點(diǎn)是:①轉速較高并且在嚙合區(兩螺桿在橫截面圖中的重疊部分)不同位置處有較接近的相對運動(dòng)速度,所以可以產(chǎn)生強烈、均勻的剪切;②幾何形狀決定了其縱向流道必定開(kāi)放,使兩螺桿之間產(chǎn)生物料交換。交換時(shí),原處于一根螺桿螺槽底部的物料將運動(dòng)到另一根螺桿螺槽的頂部。縱向流道的開(kāi)放還使橫向流道開(kāi)放成為可能,來(lái)實(shí)現同一螺桿相鄰螺槽間物料的交換。這使同向雙螺桿具有較好的分布混合能力,螺桿組合是雙螺桿擠出工藝制定的關(guān)鍵。同向雙螺桿擠出以混煉為主,螺桿組合要考慮到主輔料性能與形狀、加料順序與位置、排氣口位置、機筒溫度設置等等。。Shenhongbo四、螺桿組合設計的基本原則同向雙螺桿的特點(diǎn)是:①轉速較4.1混合的兩個(gè)定義1.分散混合
固態(tài)物料、聚合物凝膠以及液滴等粒子尺寸減小的過(guò)程；指將少組分細化,如將無(wú)機填料粉碎及將玻纖絲切短等,它取決于剪切應力(或剪切速率);2.分布/分配混合
改變各組分在混合體系中的空間位置的過(guò)程；分布混合與物料粘度無(wú)關(guān)，與單位能量輸入也無(wú)關(guān)指減少少組分在多組分中分布的非均勻性,它則取決于剪切應變剪切應變很難求得,用周向流量和軸向回流量來(lái)衡量分布混合效果Shenhongbo4.1混合的兩個(gè)定義1.分散混合Shenhongbo4.2典型螺桿組合圖例Shenhongbo4.2典型螺桿組合圖例Shenhongbo4.3捏合段的設計原則
3.注意捏合段的壓力須與和它相連的正、反向螺紋段中的壓力相匹配；各自的軸向流量和軸向壓力梯度的關(guān)系曲線(xiàn)
Shenhongbo4.3捏合段的設計原則1.凹槽內物料承受的平均剪切速率五、嚙合同向雙螺桿擠出過(guò)程不同功能段的螺桿構型嚙合同向雙螺桿擠出過(guò)程一般由加料、固體輸送、熔融、熔體輸送、混合、排氣等功能段組成。不同的功能段需要不同的局部螺桿構型與它相適應,以完成不同的功能。
Shenhongbo五、嚙合同向雙螺桿擠出過(guò)程不同功能段的螺桿構型嚙合同向雙螺桿5.1加料段和固體輸送段的螺桿構型
2.固體輸送段把物料輸送,同時(shí)松散的粉狀低松密度物料壓實(shí)或提高粒狀物料在螺槽中的充滿(mǎn)度,以促進(jìn)物料在下游的熔融塑化
Shenhongbo5.1加料段和固體輸送段的螺桿構型1.加料段Shenh5.2熔融塑化段的螺桿構型
1.評價(jià)用于熔融塑化段局部螺桿構型的好壞的標準應當是它能將機械剪切能變成熱能而使物料熔融得最快、最徹底,又不使物料溫度升高,即能量利用最合理。2.熔融塑化給定聚合物的最佳螺桿局部構型取決于物料的比熱、熔點(diǎn)、熔體粘度及聚合物在固體狀態(tài)時(shí)粒子的大小。
物料及螺桿的幾何尺寸確定1.———沿螺槽方向的壓力梯度2.———機筒溫度3.———固體顆粒在螺槽內的充滿(mǎn)度,它亦可以用來(lái)計算所研究的控制體中的固體顆粒的個(gè)數4.———固體顆粒的初始溫度5.———螺桿溫度6.———機筒的拖曳速度(與螺桿速度有相同的意義)沿螺槽方向的分量Shenhongbo5.4擠出熔融過(guò)程影響因素物料及螺桿的幾何尺寸5.5排氣區和用于熔體輸送的螺桿局部構型
1.上游的螺桿上應設置密封元件,將熔體密封,以建立起高壓;在排氣區,即與排氣口對著(zhù)的螺桿區段,應使物料在螺槽中充滿(mǎn)度較低,并與大氣或真空泵相通，（可采用多頭小導程螺紋元件）2.熔體對螺桿的充滿(mǎn)長(cháng)度取決于物料的粘度、螺桿導程、螺桿轉數、加料量和口模阻力影響建壓能力的有螺紋導程和螺紋頭數（返料）Shenhongbo5.5排氣區和用于熔體輸送的螺桿局部構型1.上游的螺桿上應5.6混合段的螺桿構型
Shenhongbo5.6混合段的螺桿構型嚙合同向雙螺桿擠出機的混合功能最重六、整體螺桿組合設計
螺桿示例：Shenhongbo六、整體螺桿組合設計根據經(jīng)驗＋理論＋實(shí)驗相結合的方法進(jìn)行設6.1整體螺桿設計前的考慮點(diǎn)1.混合作業(yè)的目的,最終制品的配方和加入雙螺桿擠出機進(jìn)行混合時(shí)物料中各組分的形態(tài)、性能和配比。因為不同聚合物、不同添加組分及其配比對擠出過(guò)程、螺桿構型、運轉條件的要求是不同的。
2.對各種螺桿(及機筒)元件及各功能區的局部螺桿構型、工作原理和性能及適用場(chǎng)合有較全面而深入的了解
Shenhongbo6.1整體螺桿設計前的考慮點(diǎn)1.混合作業(yè)的目的,最終制品的6.1整體螺桿設計前的考慮點(diǎn)4.擠出過(guò)程主要是實(shí)現分布性混合,則應使物料在螺桿中流動(dòng)時(shí)能不斷重新取向,使其與剪切方向成45。適當松弛提高前面降低的粘度5.擠出過(guò)程主要是實(shí)現分散性混合,則螺桿構型的設計與分布混合就有所不同。分散混合的關(guān)鍵變量是應力,只有能提供大的剪應力,才能使結塊和液滴破裂,這就要在螺桿(機筒)中設置高剪切區,而且要使物料多次通過(guò)這些高剪切區。
Shenhongbo6.1整體螺桿設計前的考慮點(diǎn)4.擠出過(guò)程主要是實(shí)現分布性混6.2附分布分散混合典型示例高填充PP典型應用
Shenhongbo6.2附分布分散混合典型示例高填充PP典型應用She6.3用于玻纖增強產(chǎn)品的螺桿構型設計
1.一般說(shuō)來(lái),制品中的玻纖平均長(cháng)度在0.1～1.0mm之間為好,這既能保證良好的制品性能,又使纖維具有良好的分散性。
2.玻纖分散性好壞的標志是:玻纖以單絲而不是以原紗存在于制品中;制品任意單位體積內的玻纖含量大致相等;制品中玻纖長(cháng)度分布范圍大致相同
3.影響分散性的因素有:合適的玻纖(合適的單絲直徑及支數)及浸潤劑;玻纖含量,粒料中玻纖含量越大,制品中玻纖分散性越差;合理的造粒工藝和設備以及合理的注射工藝。
4.最佳構型取決于基體聚合物特性、玻纖類(lèi)型、相容劑和玻纖加入量,同時(shí)與玻纖的加入及加入位置和操作條件的選擇密切相關(guān)。用于玻纖增強的螺桿構型設計,除了遵循同向雙螺桿一般構型設計時(shí)如何實(shí)現固體輸送、熔融、熔體輸送和建壓、排氣的螺桿局部構型設計的原則外,應重點(diǎn)考慮玻纖的加入和玻纖與聚合物熔體的混合。
2.玻纖加入口處應為大導程,使聚合物熔體到達此處時(shí)為半充滿(mǎn)狀態(tài),以留出空間容納加入的玻纖。3.經(jīng)驗規則：玻纖口前必須熔好，保證性能的前提。
Shenhongbo6.3.1玻纖加入口上游和入口處的螺桿構型1.上游進(jìn)行固體6.3.2玻纖加入口下游螺桿構型
3.粘度高的聚合物或加入高填充量玻纖的螺桿構型比低粘度聚合物或加入低百分數玻纖所用的螺桿構型提供的剪切應柔和一些。4.適于玻纖增強的螺桿元件一般是二頭的,因為它的剪切比較柔和,對玻纖不會(huì )造成過(guò)度的折斷
6.3.3排氣段和螺桿的最后區段（均化）Shenhongbo6.3.2玻纖加入口下游螺桿構型
聚合物共混物的高速增長(cháng)，大大促進(jìn)了人們對混合加工設備的開(kāi)發(fā)利用；目前公認高效、連續混合加工設備的同向雙螺桿擠出機，螺桿組合逐步成為其應用過(guò)程的核心技術(shù)，組合設計主要按現代積木組合式原理，首要考慮的是輸送混合元件的合理使用，使其應用的物料沿螺桿擠出方向產(chǎn)生有效更迭，形成較好的幾何流型，物料獲得充分的分散和分布混合。Shenhongbo7.1、引言聚合物共混物的高速增長(cháng)，大大促進(jìn)了人們對混合隨聚合物共混持續發(fā)展，原材料的基料，添加劑，填充物發(fā)生變化，本身特點(diǎn)對加工過(guò)程的某些方面提出了更特殊的要求，如玻纖增強，潤滑劑，多種熔點(diǎn)物質(zhì)混煉，晶須，易分解材料等等一些特殊原料的引入，對原有螺桿組合的某一方面如剪切、分散、分布作用需加強，或需弱化其中某一作用；原有不同導程輸送元件和不同角度的捏合元件組合起來(lái)難以達到這些特殊要求；因此，大大推動(dòng)了特殊作用的新螺紋元件開(kāi)發(fā)和應用7.2、發(fā)展動(dòng)力Shenhongbo隨聚合物共混持續發(fā)展，原材料的基料，添加劑，填充物發(fā)生變化，材料對螺桿組合特殊要求
高熔點(diǎn)物質(zhì)需強塑化效果，集中剪切容易導致扭距增大，增加能耗；Shenhongbo材料對螺桿組合特殊要求玻纖增強類(lèi)產(chǎn)品需保證長(cháng)纖經(jīng)剪切后長(cháng)項目類(lèi)型特點(diǎn)主要應用齒型盤(pán)C18外形為帶齒圓盤(pán)，錯開(kāi)嚙合，齒與軸向平行1.
對提高填充粉體分散效果明顯斜齒齒型盤(pán)外形為帶齒圓盤(pán)，錯開(kāi)嚙合，齒帶一定斜度與齒型盤(pán)C18對比，分散效果明顯，尤其利于玻纖的分散96/240強輸送元件自由容積大，輸送動(dòng)力方向角度直接沿正軸向高填充類(lèi)產(chǎn)品提高單位時(shí)間進(jìn)料能力，尤其在低堆積密度類(lèi)產(chǎn)品，有效避免下料口返料176/88LS拉伸塊“S”型元件，類(lèi)似正反一對大導程輸送提高塑化效率，在有限螺筒距離內完成塑化且能耗比較低，剪切熱低32/96輸送型齒型盤(pán)輸送元件螺棱上開(kāi)槽形成漏流，分散能力強，產(chǎn)生剪切熱低表一：
新螺紋元件類(lèi)型、特性和應用表Shenhongbo項目特點(diǎn)主要應用齒型盤(pán)C18外形為帶齒圓盤(pán)，錯1.齒型盤(pán)C18
圖主要在剪切和分散方面有特殊作用，尤其在玻纖剪切上；齒型盤(pán)的加入相當于在沿物料流道上所設置的障礙，影響螺槽通道的暢通程度，對軸向混合有直接影響，軸向反混能力強；
Shenhongbo1.齒型盤(pán)C18圖主要在剪切和分散方面有特殊作用，尤其2.齒型盤(pán)和螺紋元件的組合
該齒型盤(pán)設計成直齒型，每齒一面通中心軸，這種齒型盤(pán)不具有輸送物料能力，物料通過(guò)該元件主要靠?jì)啥藟毫Σ睿魧X加工成斜向，則具備正向或反向輸送能力。齒型盤(pán)作用主要在加強物料混合。在非嚙合區，由于齒片對料流的連續分割，增加了物料的接觸界面，有利于分布混合；在嚙合區，由于一根螺桿上的齒盤(pán)與另一個(gè)螺桿上的齒盤(pán)時(shí)錯列的，故料流沿軸向被反復切割，分布混合作用比較強烈，在兩片齒之間因間隙較小而使物料流經(jīng)時(shí)所受剪切較大，形成一定分散混合作用。增加連續齒型盤(pán)對數，混合效率將成倍提高；
Shenhongbo2.齒型盤(pán)和螺紋元件的組合該齒型盤(pán)設計成直齒型，每齒一面應用實(shí)例一：用于生產(chǎn)玻纖增強阻燃PBT
低水分含量玻纖在使用時(shí)相對難剪切，但本身水分低有利于與樹(shù)脂表面結合，提高力學(xué)性能；難剪切表現在使用普通捏合剪切塊，在玻纖口到真空口有限距離內，需要剪切元件量大，容易造成剪切熱過(guò)高溫度失控和物料分解；齒型盤(pán)C18利用其剪切玻纖的高效性能彌補這一不足，對比如下：
Shenhongbo應用實(shí)例一：用于生產(chǎn)玻纖增強阻燃PBT低水分含量玻纖在使用圖2捏合塊組合圖3：C18齒型盤(pán)2對
使用過(guò)程現象力學(xué)性能結論捏合塊組合出模頭料條有玻纖成團現象，玻纖剪切不好，玻纖口到真空口溫度冷卻水一直在工作，容易溫度超高性能達到材料要求剪切熱高，玻纖剪切不夠C18齒型盤(pán)2對出條穩定，前段溫度控制比較好彎曲強度，模量等提高10％有限距離玻纖剪切良好，剪切熱低表2：兩種組合結構效果對比
該元件又有稱(chēng)“S”型元件，如圖4、5，采用了大的螺棱間隙、小螺棱夾角,引入了雙楔形區(螺棱拖曳面和機筒內壁之間的楔形區、嚙合區內兩螺棱之間的楔形區)內的拉伸流動(dòng)和螺槽區內物料松弛等概念，設計出該元件；這種設計加大了螺桿與機筒之間的間隙,增加了物料在擠出機流道內的周向流動(dòng)和軸向回流,使兩螺桿間和相鄰兩螺槽間的物料產(chǎn)生混合;由于物料在流動(dòng)過(guò)程中通過(guò)兩個(gè)楔形區,便受到剪切和拉伸作用;在相對低壓區(松弛區)物料產(chǎn)生松弛,這也有利于混合。
Shenhongbo2.176/88LS拉伸塊該元件又有稱(chēng)“S”型元件拉伸塊與同等有限長(cháng)度捏合塊對比，相似的構型產(chǎn)生了相似的壓力和速度分布。兩種元件都在正反向螺旋相接處產(chǎn)生壓力高點(diǎn),從而有效地推動(dòng)物料軸向和周向的流動(dòng)。拉伸塊元件螺棱前后的壓差比捏合塊元件的壓力差更大,使拉伸塊元件流道內的軸向和周向的流動(dòng)要劇烈一些,使兩螺桿間和相鄰兩螺槽間的物料有更好的混合。捏合塊元件的軸向回混較好,而拉伸塊元件的周向混合則較好，因而拉伸塊元件的分布混合能力要比捏合塊元件更好。在得到相似的混合能力的同時(shí),S型元件的擠出能力要比捏合盤(pán)組件要好得多，這是因為拉伸塊前后運動(dòng)的壓力差相對更大一些，有效地推動(dòng)物料向前運動(dòng)。2.拉伸塊捏合塊對比Shenhongbo拉伸塊與同等有限長(cháng)度捏合塊對比，相似的構型產(chǎn)生了相似的壓力和玻纖增強尼龍6生產(chǎn)過(guò)程為保證其力學(xué)性能，要求尼龍樹(shù)脂在玻纖口前基本塑化熔融良好，進(jìn)玻纖后才不至于與未融粒子劇烈作用使玻纖過(guò)碎；一般需要在3節螺筒長(cháng)度內完成壓縮、塑化、初步混合過(guò)程；采用兩種方式，捏合塊和拉伸塊對比
使用過(guò)程現象力學(xué)性能單位時(shí)間產(chǎn)量捏合塊模型玻纖口取樣塑化良好，生產(chǎn)正常；粗測玻纖口熔融料溫280℃性能正常280KG/h組合拉伸塊模型玻纖口取樣塑化良好，生產(chǎn)正常粗測玻纖口熔融料溫265℃性能檢測數據稍高，看不出明顯差異320KG/h結果討論：從以上對比，主要體現在兩個(gè)方面，同等條件下拉伸塊運轉過(guò)程剪切熱產(chǎn)生比較低，能耗相對比較低，單位時(shí)間產(chǎn)量的提高體現了同等喂料量時(shí)主機扭距不一樣，拉伸塊塑化效率相對高；有利于熱敏感材料的加工，加工成本也顯示出優(yōu)勢來(lái)。表3：兩種模型結構效果對比
5.R-L斜齒齒型盤(pán)斜齒齒型盤(pán)結構基本類(lèi)似齒型盤(pán)C18，不同的是齒的結構，一個(gè)與軸向平行，一個(gè)與軸向成一定角度；斜向同時(shí)分正反兩種，R-L斜齒齒型盤(pán)采用一正一反結構；右旋齒型盤(pán)有一定輸送能力，物料在齒的推動(dòng)下向前流動(dòng)；而左旋部分，有部分反向輸送能力，促使物料回流，形成局部物料循環(huán)，具有較好的混合作用；對比之下，斜齒齒型盤(pán)的流道壓力分布要復雜，且回流系數大于C18的回流系數，損失了較少流量條件下，分布混合性能提高；Shenhongbo5.R-L斜齒齒型盤(pán)Shenhongbo螺紋元件充滿(mǎn)度影響自由容積，充滿(mǎn)度小于30％Shenhongbo螺紋元件充滿(mǎn)度影響自由容積，充滿(mǎn)度小于30％Shenhon螺筒間隙影響直接影響產(chǎn)量影響混合效果影響各種元件固有作用程度實(shí)例138＃生產(chǎn)阻燃增強PBT33＃普通合金料33號組合Shenhongbo螺筒間隙影響直接影響產(chǎn)量Shenhongbo八、類(lèi)別產(chǎn)品現有組合特點(diǎn)和設計思路考慮因素：運用整體螺桿設計思路，回顧設計螺桿提慮的幾個(gè)問(wèn)題：物料中各組分的形態(tài)、性能和配比；對現有產(chǎn)品進(jìn)行分類(lèi)；具體考慮：是否有纖維類(lèi)物質(zhì)；是否有低熔點(diǎn)物質(zhì)；是否有熱敏感物質(zhì)；分散性，團聚可能性；基本物性如何；1.填充PP類(lèi)，無(wú)機填充；2.八溴防火PP3.含橡膠類(lèi)物質(zhì)的填充PP，汽車(chē)料等4.阻燃ABS類(lèi)；環(huán)氧類(lèi)；5.高沖類(lèi)，阻燃，著(zhù)色類(lèi)；6.合金j9九游會(huì )登錄入口首頁(yè)、PC類(lèi)、加P30油類(lèi)6.增強料，PP/PA/PBT/PC/ABS/PPO/AS、36370Shenhongbo八、類(lèi)別產(chǎn)品現有組合特點(diǎn)和設計思路考慮因素：運用整體螺桿設計8.2工藝科03年積累螺桿組合經(jīng)驗1.薄剪切塊，降低剪切熱有明顯效果；2.左向剪切塊有利于提高物料停留時(shí)間，加強分散；3.輸送元件使用壓縮過(guò)程考慮適當松弛；4.增強產(chǎn)品玻纖口前熔融狀況直接影響玻纖剪切狀況；5.剪切塊分布相對打散有利于分散；6.真空口前加左向輸送有利于穩定機頭壓力，提高出條穩定性；7.新元件使用確定螺桿組合進(jìn)度的幾大方向，PBT黑點(diǎn)黃線(xiàn)條，同時(shí)使用重慶興旺玻纖；GFAS出條穩定性解決；GFPP電動(dòng)工具性能穩定性和生產(chǎn)穩定性；PA6顏色穩定，班產(chǎn)；70機班產(chǎn)提高；PA66上75大機；P30油班產(chǎn)提高，阻燃ABS塑化不良；Shenhongbo8.2工藝科03年積累螺桿組合經(jīng)驗1.薄剪切塊，降低剪切熱尼龍樹(shù)脂和玻纖共混設備
Shenhongbo尼龍樹(shù)脂和玻纖共混設備Shenhongbo工藝系列培訓課程結束2004年12月09日謝謝大家，祝大家工作愉快沈紅波工藝系列培訓課程結束2004年12月09日
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