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双螺杆挤出机_双螺杆挤出机的工作原理及挤出过程

双螺杆挤出机是在单螺杆挤出机基础上发展起来的,由于具有良好的加料性能、混炼塑化性能、排气性能、挤出稳定性等特点,目前已经广泛应用于挤出制品的成型加工。

双螺杆挤出机是在单螺杆挤出机基础上发展起来的,由于具有良好的加料性能、混炼塑化性能、排气性能、挤出稳定性等特点,目前已经广泛应用于挤出制品的成型加工。  

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从运动原理来看,双螺杆挤出机中同向啮合和异向啮合及非啮合型是不同的。

1、同向啮合型双螺杆挤出机

这类挤出机有低速和高速两种,前者主要用于型材挤出,而后者用于特种聚合物加工操作。

(1)紧密啮合式挤出机。低速挤出机具有紧密啮合式螺杆几何形状,其中一根螺杆的螺棱外形与另一根螺杆的螺棱外形紧密配合,即共轭螺杆外形。

(2)自洁式挤出机。高速同向挤出机具有紧密匹配的螺棱外形。可将这种螺杆设计成具有相当小的螺杆间隙,使螺杆具有密闭式自洁作用,这种双螺杆挤出机称为紧密自洁同向旋转式双螺杆挤出机。

2、异向啮合型双螺杆挤出机

紧密啮合异向旋转式双螺杆挤出机的两螺杆螺槽之间的空隙很小(比同向啮合型双螺杆挤出机中的空隙小很多),因此可达到正向的输送特性。

3、非啮合型双螺杆挤出机

非啮合型双螺杆挤出机的两根螺杆之间的中心距大于两螺杆半径之和。

双螺杆挤出机的挤出过程:

与单螺杆挤出机的挤出过程相比,啮合同向双螺杆挤出机的挤出过程更为复杂、多 变,因为影响这一过程的因素更多,如加料量、螺杆构型、螺杆啮合、操作条件 (温 度、螺杆转速) 等。

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物料自加料口加入到离开双螺杆,物料在螺杆机筒中经历的挤出过 程。该挤出过程包括加料段、熔融段、熔体输送段、混合段、对空排气段、均化段、真 空排气段、计量段。

在熔体输送段还可以将添加物加入。当然,并非每一种挤出过程都 必须包括这些阶段,有的还要多一些,有的则少一些,但基本上包括这些阶段。

①在加料段 (也称固体输送段),物料由计量加料器加入机筒加料口下方的螺杆 后,螺槽并不是全充满的,有一个充满度 (小于1),物料呈固体状态。

这一段的螺杆 基本上由正向输送螺纹元件组成,但螺纹导程可由大到小,以提高物料对螺槽的充 满度。

②物料进入熔融段后,在机筒加热器传给机筒的热量和螺杆元件 (捏合盘) 对物 料的挤压、剪切所产生的热量作用下,物料开始熔融,在通过该段后,基本变为熔体。

这一段物料的充满度比固体输送段高,有压力产生,耗费的能量最大。

③接下来物料进入熔体输送段,由熔融段输送过来的残留固相最后熔融变为熔体。

该段的螺杆由大导程的正向输送螺纹元件组成,物料的充满度低 (小于1),未建立压 力,故可在此段将要添加的物料 (聚合物或添加剂) 加入 (用侧加料器或垂直加料器 加入)。

在熔体输送段加入的物料和熔体一起进入由捏合块组成的混合段,进行混合 (分 布混合和分散混合)。

④在混合段下游紧接着对空排气段,该段由大导程的正向输送螺纹元件组成,混合 物对螺槽的充满度低 (小于1),故有较大的自由表面积可将上游物料熔融、混合时产 生的气体和侧加料器加入物料时带入的气体在大气压下排到空气中去。

⑤物料进入对空排气段下游的均化段后,在捏合块剪切作用下对混合物各组分进行 均化 (主要是分布混合,但对仍未分散的组分亦继续进行分散混合),使各组分混合 均匀。

⑥在均化段下游紧接的真空排气段中,对残留在物料中的气体,进一步强制排气, 这一段的螺杆是由大导程的正向输送螺纹元件组成,物料的充满度低 (小于1),有较 大的自由表面积,利于排气。

⑦在计量段,由于螺杆的导程变小,熔体对螺槽的充满度变大 (等于1),故建立 起压力,以便最后将已混合的物料由口模挤出造粒。

以上是物料在挤出过程中经历的各个阶段。在不同阶段 (有不同螺杆构型相对 应),物料的物理状态、充满度、消耗的能量、建立的压力和温度分布都是不同的。因 而我们可以用这些参量来描写挤出过程。

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