雙螺桿擠出機工作原理.土乂土我很想知道，多少人分開了，還是深愛著。、自己哭自己笑自己看著自己鬧。你用隱身來躲避我?我用隱身來成全你！待到一日權在手，殺盡天下負我狗。擠出成型工藝是聚合物加工領域中生產品種最多、變化最多、生產率高、適應性強、用途廣泛、產量所占比重最大的成型加工方法。擠出成型是使高聚物的熔體（或粘性流體）在擠出機螺桿的擠壓作用下通過一定形狀的口模成型，制品為具有恒定斷面形狀的連續型材。百度擠出成型工藝適合于所有的高分子材料。幾乎能成型所有的熱塑性塑料，也可用于熱固性塑料，但僅限于酚醛等少數幾種熱固性塑料。塑料擠出的制品有管材、板材、棒材、片材、薄膜、單絲、線纜包覆層、各種異型材以及塑料與其它材料的復合物等。目前約50%的熱塑性塑料制品是通過擠出成型的。此夕卜擠出工藝也常用于塑料的著色、混煉、塑化、造粒及塑料的共混改性等，以擠出成型為基礎，酉己合吹脹、拉伸等技術，又發展為擠出一吹塑成型和擠出拉幅成型制造中空吹塑和雙軸拉伸薄膜等制品。可見擠出成型是聚合物成型中最重要的方法。擠出設備有螺桿擠出機和柱塞式擠出機兩大類，前者為連續式擠出，后者為間歇式擠出，主要用于高粘度的物料成型，如聚四氟乙烯、超高分子量聚乙烯。螺桿擠出機可分為單螺桿擠出機和多螺桿擠出機。單螺桿擠出機是生產上最基本的擠出機。多螺桿擠出機中雙螺桿擠出機近年來發展最快，其應用日漸廣泛。目前，在PVC塑料門窗型材的加工中，雙螺桿擠出機已成為主要生產設備，單螺桿擠出機將被逐步淘汰。但在其它聚合物的擠出加工中，單螺桿擠出機仍占主導地位。二者有各自的特點：單螺桿擠出機：?結構簡單，價格低。?適合聚合物的塑化擠出，適合顆粒料的擠出加工。對聚合物的剪切降解小，但物料在擠出機中停留時間長。?操縱容易，工藝控制簡單。雙螺桿擠出機：?結構復雜，價格高。?具有很好的混煉塑化能力，物料在擠出機中停留時間短，適合粉料加工。?產量大，擠出速度快，單位產量耗能低。在PVC塑料門窗型材生產中，采用雙螺桿擠出機與單螺桿擠出機的生產工藝為見頁下）：可以看出，單螺桿擠出機適合粒料加工，使用的原料是經造粒后的顆粒或經粉碎的顆粒料。雙螺桿擠出機適合粉料加工，可以直接使用混合好的PVC料，減少了造粒的工序，但多了廢料的磨粉工序。近幾年，國產雙螺桿擠出機的質量已基本達到進口雙螺桿擠出機的水平，價文庫格僅為進口機的1/3―1/5。由于雙螺桿擠出機的產量大，擠出速度快，一般可達到2一4米/分鐘，適合PVC塑料門窗型材的大規模生產。而單螺桿擠出機一般只用作小型輔助型材生產，擠出速度僅為1-2米/分鐘，許多的PVC型材加工廠已淘汰了單螺桿擠出機，改用雙螺桿擠出機一模多腔生產小型輔助型材。擠出機的基本工作原理是將聚合物熔化壓實，以恒壓、恒溫、恒速推向模具，通過模具形成產品熔融狀態的型坯。但單螺桿擠出機與雙螺桿擠出機結構不同，工作原理不同，其控制的工藝條件也不相同。單螺桿擠出機結構特點單螺桿擠出機是由傳動系統、擠出系統、加口熱和冷卻系統、控制系統等幾部分組成（另夕外還有一些輔助設備）。其中擠出系統是擠出成型的關鍵部位，對擠出的成型質量和產量起重要作用。擠出系統主要包括加料裝置、料筒、螺桿、機頭和口模等幾個部分（如圖3所示）。下面僅就擠出系統討論擠出機的基本結構及作用。PVC樹脂+ 一f稱量計量-f高速混合一f冷卻混合一f雙螺桿擠出機擠出一^冷卻定型一^I單螺桿擠出機造粒一f單螺桿擠出機造粒一f單螺桿擠出機擠出一^牽引一^切割一^包裝一^型材產品廢料-f粉碎一^與造粒料混合單螺桿擠出機擠出磨粉一^與混合的粉料混合雙螺桿擠出機擠1、加口料裝置擠出成型的供料一般采用粒狀料。加料裝置是保證向擠出機料筒連續供料的裝置，形狀如漏斗，有圓錐形和方錐形，亦稱料斗。其底部與料筒連接處是加料孔，該處有截斷裝置，可以調整和截斷料流。在加料孔的周圍有冷卻夾套，用以防止料筒高溫向料斗傳熱，避免料斗內塑料升溫發粘，引起加料不均和料流受阻情況發生。料斗的側面有玻璃視孔及標定計量裝置。有些料斗還有防止塑料從空氣中吸收水分的預熱干燥真空減壓裝置，以及帶有能克服粉狀塑料產生“架橋”現象的攪拌器和能夠定時定量自動加料的裝置。2、料筒料筒又叫機筒，是一個受熱受壓的金屬圓筒。物料的塑化和壓縮都是在料筒中進行的。擠出成型時的工作溫度一般在180―290℃,料筒內壓可達60MPa。在料筒的外面設有加熱和冷卻裝置。加熱一般分三至四段，常用電阻或電感加熱器，也有采用遠紅夕外線加口熱的。冷卻的目的是防止塑料的過熱或停車時須對塑料快速冷卻以免塑料的降解。冷卻一般用風冷或水冷。料筒須承受高壓，要求具有足夠的強度和剛度，內壁光滑。料筒一般用耐磨、耐腐塑料摩擦使塑料過熱，同時讓螺桿表面溫度略低于料筒，防止物料粘附其上，利于物料的輸送。螺桿用止推軸承懸支在料筒的中央，與料筒中心線吻合，不應有明顯的偏差。螺桿與料筒的間隙很小，使塑料受到強大的剪切作用而塑化并推動向前。螺桿由電動機通過減速機構傳動，轉速一般為10 120r/min,要求是無級變速。(1)螺桿的幾何結構參數螺桿的幾何結構參數有直徑、長徑比、壓縮比、螺槽深度、螺旋角、螺桿與料筒的間隙等(見圖4)其中長徑比(L/Ds)對螺桿的工作特性有重大的影響。一般擠出機長徑比為15125,但近年來發展的擠出機有達40的，甚至更大。匕/口$大，能改善塑料的溫度分布，能使混合更均勻，還可減少擠出時的逆流和漏流，提高擠出機的生產能力。匕/口$過小，對塑料的混合和塑化都不利。因此，對于硬塑料、粉狀塑料要求塑化時間長，應選較大的。匕/口$大的螺桿適應性強，可用于多種塑料的擠出。但匕/口$太大，熱敏性塑料會因受熱時間太長而出現分解，同時增加螺桿的自重，使制造和安裝都困難，也會增大擠出機的功率消耗。目前，匕/口$以25居多。(2)螺桿的壓縮比￡螺桿的壓縮比￡是指螺桿加料段第一個螺槽的容積與均化段最后一個螺槽的容積之比，它表示塑料通過螺桿的全過程被壓縮的程度?！暝酱?，塑料受到擠壓的作用也就越大，排除物料中空氣的能力就大。但￡太大，螺桿本身的機械強度下降。一般壓縮比￡在2一5之間。壓縮比￡的大小取決于擠出塑料的種類和形態，如粉狀塑料的相對密度小，夾帶空氣多，其壓縮比應大于粒狀塑料。另夕外擠出薄壁狀制品時，壓縮比￡應比擠出厚壁制品的大。(3)螺槽深度H螺槽深度影響塑料的塑化及擠出效率，：4較小時，對塑料可產生較高的剪切速率，有利于傳熱和塑化，但擠出生產率降低。因此，熱敏性塑料宜用。：4大的深槽螺桿宜用熔體粘度低和熱穩定性較高的塑料。在實際生產中，根據工藝需要，螺槽深度往往是變化的，根據螺桿各段的功能不同，螺槽的深度不同，最通用的是漸變螺桿，如：加料段的螺槽深度H1是個定值，一般H1>O,1Ds;壓縮段的螺槽深H2是漸變的，是一個變化值；均化段的螺槽深H3是個定值，按經驗H3=0.02—0.06D$。螺旋角。是螺紋與螺桿橫截面之間的夾角，隨著。的增大，擠出機的生產能力提高，但螺桿對塑料的擠壓剪切作用減少。出于機械加工的方便，取Ds=Ls,?則。為17.26。為最常用的螺桿。(4)螺桿與料筒的間隙6螺桿與料筒的間隙鼠其大小影響擠出機的生產能力和物料的塑化。6值大，熱傳導差，剪切速率低，不利于物料的熔融和混合，生產效率也不會高。但6小時，熱傳導和剪切率都相應提高。但6過于小，就易引起物料降解。單螺桿擠出機擠出過程和螺桿各段的功能由高分子物理學知道，高聚物存在三種物理狀態，即玻璃態、高彈態和粘流態，在一定條件下，這三種物理狀態會發生互變。固態塑料由料斗進人料筒后，隨著螺桿的旋轉向機頭方向前進，在此過程中，塑料的物理狀態在不斷發生著變化。根據塑料在擠出機中的三種物理狀態的變化過程及對螺桿各部位的工作要求，通常將擠出機的螺桿分成加料段（固體輸送區）、壓縮段（熔融區）和均化段（熔體輸送區）三段。對于常規漸變螺紋的螺桿來說，塑料在擠出機中的擠出過程可以通過螺桿各段的基本職能及塑料在擠出機中的物理狀態變化過程來描述，見圖5。1、加料段塑料自料斗進入擠出機的料筒內，在螺桿的旋轉作用下，由于料筒內壁和螺桿表面的摩擦作用向前運動。在該段，螺桿的職能主要是將塑料壓實提供向前輸送的動力，物料仍以固體狀態存在，雖然由于強烈的摩擦熱作用，在接近末端時與料筒內壁相接觸的塑料已接近或達到粘流溫度，固體粒子表面開始發粘，但熔融仍未開始。這一區域稱為遲滯區，是指固體輸送區結束到最初開始出現熔融的一為粘流態。3、均化段從熔融段進人均化段的物料是已全部熔融的粘流體。向前輸送的粘流體在機頭口模阻力下，一部分回流被進一步混合塑化，一部分被定量定壓地從機頭口模擠出。從以上單螺桿擠出機的工作原理不難看出，塑料在擠出機中塑化，向前擠壓流動，其主要動力來源于加料段的固體輸送，塑化的均勻程度很大程度是由于均化段的結構和機頭模具的阻力所造成的回流。在改善螺桿混煉結構上已經有了許多新型的結構,但其往往適合于熱穩定性很好的聚合物，卻不適宜PVC樹脂的生產，這就不介紹了。雙螺桿擠出機隨著聚合物力口工業的發展，對高分子材料成型和混合工藝提出了越來越多和越來越高的要求，單螺桿擠出機在某些方面就不能滿足這些要求。例如：用單螺桿擠出機進行填充改性和加玻璃纖維增強改性等，混合分散效果就不理想。另夕卜，單螺桿擠出機尤其不適合粉狀物料的加工。為了適應聚合物力口工中混合工藝的要求，特別是硬聚氯乙烯粉料的加工,雙螺桿擠出機自20世紀30年代后期在意大利開發出來以后，經過半個多世紀的不斷改進和完善，得到了很大的發展。在國外，目前雙螺桿擠出機已廣泛應用于聚合物加工領域，已占全部擠出機總數的40%。硬聚氯乙烯粒料、管材、異型材、板材幾乎都是采用雙螺桿擠出機加工成型的。作為連續混合機，雙螺桿擠出機已廣泛用來進行聚合物共混、填充和增強改性，也有用來進行反應擠出。近20年來，高分子材料共混和反應擠出技術的發展進一步促進了雙螺桿擠出機數量和類型的增加口。雙螺桿擠出機的結構與分類雙螺桿擠出機由傳動裝置、加料裝置、料筒和螺桿等幾個部分組成，各部件的作用與單螺桿擠出機相似。與單螺桿擠出機區別之處在于雙螺桿擠出機中有兩根平行的螺桿置于同一的料筒中，如圖6所示轉下頁）。雙螺桿擠出機有許多種不同的形式，主要差別在于螺桿結構的不同。雙螺桿擠出機的螺桿結構要比單螺桿擠出機復雜得多，這是因為雙螺桿擠出機的螺桿還有諸如旋轉方向、嚙合程度等等問題。常用于PVC型材擠出的雙螺桿擠出機通常是緊密嚙合且異向旋轉的螺桿，少數也有使用同向旋轉式雙螺桿擠出的，但一般只能在低速下操作，約在10r/min范圍內。而高速嚙合同向旋轉式雙螺桿擠出機用于混煉、排氣造粒或作為連續化學反應器使用，這類擠出機最大螺桿速度范圍在300—600r/min。非嚙合型擠出機與嚙合型擠出機的輸送機理大不相同，比較接近于單螺桿擠出機的輸送機理，二者有本質上的差別。雙螺桿擠出機的工作原理雙螺桿擠出機的結構盡管與單螺桿擠出機很相似，但工作原理差異卻很大。在雙螺桿擠出機中，物料由加料裝置（一般為定量加料）加入，經螺桿作用到達機頭口模。在這一過程中，物料的運動情況因螺桿的嚙合方式、旋轉方向不同而不同。1、非嚙合型雙螺桿擠出系統物料在非嚙合雙螺桿擠出系統中，除了向機頭方向的運動形式夕卜，還有多種流動方式，見圖7。由于兩螺桿不嚙合，它們之間的徑向間隙很大，存在較大的漏流。主要流動方式：1、由于兩螺桿的螺棱的相對位置是錯開的，即一根螺桿的推力面的物料壓力大于另一螺桿拖帶面的物料壓力，從而產生了流動。2、物料從壓力較高的螺桿推力面向另一螺桿拖帶面的流動,同時隨著螺桿的旋轉，在兩螺桿的間隙處物料不斷受到攪動并被不斷帶走、更新（不論兩螺桿的轉向如何），特別是在異向旋轉過程中，物料在人處受到阻礙，產生了流動。3、多種物料的流動形式（包括由于在兩根螺桿的相互作用下產生的各種流動）都增加了對物料的混煉和剪切。但這種雙螺桿沒有自清潔作用，一般僅用于混料，不適合PVC型材的生產。2、嚙合型同向旋轉雙螺桿擠出系統物料在同向旋轉的雙螺桿擠出系統的全螺紋段的流動情況見圖8。由于同向旋轉雙螺桿在嚙合位置的速度方向相反，一根螺桿要把物料拉入嚙合間隙，而另一根螺桿要把物料從間隙中推出，結果使物料從一根螺桿轉到另一個螺桿，呈8形前進，這種速度的改變以及嚙合區較大的相對速度，非常有利于物料混合和均化，由于嚙合區間隙很小，嚙合處螺紋和螺槽的速度相反，剪切速度高，有很好自潔作用，即能刮去粘附在螺桿上的任何積料，從而使物料的停留時間很短。這種擠出機主要用于混煉物料和造粒。但由于物料在嚙合區間所受剪切力很大，所以也不適應PV（2型材的生產。3、嚙合型異向旋轉雙螺桿擠出系統嚙合型異向旋轉雙螺桿擠出系統中物料的運動情況見圖9。在嚙合型異向旋轉的雙螺桿擠出中，兩根螺桿是對稱的，由于回轉方向不同，一根螺桿上物料螺旋前進的道路被另一根螺桿的螺棱堵冰，不能形成“8”字型運動。在固體輸送部分，物料是以近似的密閉“C”形小室的形態向前輸送。但為了使物料混合設計中將一根螺桿的夕外徑與另一根螺桿的根徑之間留有一定的問隙量，以便使物料能夠通過。物料通過兩螺桿之間的徑向間隙時，受到強烈的剪切、攪拌和壓延作用，因此，物料的塑化比較好，多用于加工制品。由于兩螺桿的徑向間隙比較小，因此，有一定的自潔性能，但自潔性比同向旋轉的雙螺桿要差。雙螺桿擠出機的主要參數1、螺桿公稱直徑。螺桿公稱直徑是指螺桿夕外徑，單位為mm。對于變直徑（或錐形）螺桿而言，螺桿直徑是一個變值，一般用最小直徑和最大直徑表示如：65/130。雙螺桿的直徑越大，表征機器的加工能力越大。2、螺桿的長徑比。螺桿的長徑比是指螺桿的有效長度與外徑之比。一般整體式雙螺桿擠出機的長徑比是在7—18之間。對于組合式雙螺桿擠出機，長徑比是可變的。從發展看，長徑比有逐步加大的趨勢。3、螺桿的轉向。螺桿的轉向有同向和異向之分。一般同向旋轉的雙螺桿擠出機多用于混料，異向旋轉的擠出機多用于擠出制品。4、螺桿的轉速范圍。螺桿的轉速范圍是指螺桿的最低轉速到最高轉速（允許值）間的范圍。同向旋轉的雙螺桿擠出機可以高速旋轉，異向旋轉的擠出機一般轉速僅在0 40r/mino5、驅動功率。驅動功率是指驅動螺桿的電動機功率，單位為kWo6、產量。產量指每小時物料的擠出量，單位為卜9/卜。雙螺桿擠出機與單螺桿擠出機的差別物料的傳送方式在單螺桿擠出機中，物料傳送是拖曳型的。固體輸送段中為摩擦拖曳，熔體輸送段中為粘性拖曳。固體物料的摩擦性能和熔融物料的粘性決定了輸送行為。如有些物料摩擦性能不良，如果不解決喂料問題，則較難將物料喂入單螺桿擠出機。所以顆粒狀的原料適合單螺桿擠出機進料。而在雙螺桿擠出機中，特別是嚙合型雙螺桿擠出機，物料的傳送在某種程度上是正向位移傳送，正向位移的程度取決于一根螺桿的螺棱與另一根螺桿的相對螺槽的接近程度。緊密嚙合異向旋轉擠出機的螺桿幾何形狀能得到高度的正向位移輸送特性。形成了強制進料，粉末狀的物料有利于擠壓進料。表7 雙螺桿擠出機溫度控制1區/℃（力口料段）2區/℃3區/℃4區/℃法蘭盤/c機頭體/c口模/c螺桿內油溫/c17018016016016517516517516517517018017518570-90物料的流動速度場研究人員對物料在單螺桿擠出機中的流動速度分布已描述得相當明確，而在雙螺桿擠出機中物料的流動速度分布情況相當復雜且難以描述。許多研究人員只是不考慮嚙合區的物料流動情況來分析物料的流動速度場，但這些分析結果與實際情況相差很大，因為雙螺桿擠出機的混合特性和總體行為主要取決于發生在嚙合區的漏流，然而嚙合區中的流動情況相當復雜。雙螺桿擠出機中物料的復雜流譜，宏觀上表現出單螺桿擠出機無法媲美的優點，例如：混合充分，熱傳遞良好，熔融能力大，排氣能力強及對物料溫度控制良好等。生產工藝控制的差別由于單螺桿擠出機與雙螺桿擠出機在結構和工作原理上的差別，在PVC型材生產工藝控制上也有很大的差別，具體表現在：1、溫度控制單螺桿擠出機一般采用溫度逐步升高的控制方法，物料在加料段應處于未熔化的固體狀態以利于達到固體輸送的能力，如果物料過早熔化會抱在加料段的螺桿上與螺桿同步轉動，阻止物料向前移動，形不成固體塞的輸送能力，使擠出機擠不出料，長時間會造成PVC的分解。從加料口到機頭的溫度分布如表6所示:加料段熔化段均化段機頭體口模140―150℃160―170℃170―180℃180―185℃180―185℃雙螺桿擠出機與單螺桿擠出機輸送物料的機理不同，它是采用強制進料的方法。PVC物料一進入擠出機中便在通過兩螺桿之間的徑向間隙時，受到強烈的剪切、攪拌和壓延作用，很快塑化后，進入排氣段排氣。如果PVC物料得不到很好的塑化，不但加大螺桿擠壓的負荷，同時進入排氣段時，粉狀的PVC物料還會隨空氣一同排除，因此雙螺桿擠出機的溫度控制應為表7所示。2、螺桿轉速控制(1)單螺桿擠出機擠出速度和擠出機的螺桿轉速有直接關系，螺桿轉速提高，擠出速度加快。當然溫度、模具的阻力、螺桿的塑化能力對擠出速度都有影響。單螺桿擠出機擠出PVC型材的螺桿轉速應在10-40r/rnino因物料是直接通過料斗加入到螺桿和料筒之間的，進料速度與螺桿的轉速有直接關系，同時也與原料形狀、密度、表面物理性質有關，粉狀的物料、密度小的物料、物料不光滑、流動阻力大的物料都會使進料速度變慢，有時還容易產生“架橋”阻止進料。單螺桿擠出機螺桿的轉速直接影響擠出的壓力、物料的塑化程度和轉動螺桿電機的負荷。綜上所述，單螺桿擠出機的螺桿轉速的確定，是根據物料的進料能力、塑化能力、機頭的阻力和電機的