POE擠出機

 POE擠出機：

  ●結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(chǎn)量大，擠出速度快，單位產(chǎn)量耗能低。

  在ＰＶＣ塑料門窗型材生產(chǎn)中，采用雙螺桿擠出機與單螺桿擠出機的生產(chǎn)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(jīng)造粒后的顆?；蚪?jīng)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(chǎn)雙螺桿擠出機的質(zhì)量已基本達到進口雙螺桿擠出機的水平，價格僅為進口機的１／３～１／５。由于雙螺桿擠出機的產(chǎn)量大，擠出速度快，一般可達到２～４米／分鐘，適合ＰＶＣ塑料門窗型材的大規(guī)模生產(chǎn)。而單螺桿擠出機一般只用作小型輔助型材生產(chǎn)，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(chǎn)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(chǎn)品熔融狀態(tài)的型坯。但單螺桿擠出機與雙螺桿擠出機結(jié)構(gòu)不同，工作原理不同，其控制的工藝條件也不相同。

 １、加料裝置

POE擠出機 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(xù)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(diào)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(nèi)塑料升溫發(fā)粘，引起加料不均和料流受阻情況發(fā)生。料斗的側(cè)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(chǎn)

生“架橋”現(xiàn)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(nèi)壓可達６０ＭＰａ。在料筒的外面設(shè)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，也有采用遠紅外線加熱的。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(nèi)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(yīng)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(gòu)傳動，轉(zhuǎn)速一般為１０～１２０ｒ／ｍｉｎ，要求是無級變速。

  （１）螺桿的幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)

  螺桿的幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)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１５～２５，但近年來發(fā)展的擠出機有達４０的，甚至更大。Ｌ／Ｄｓ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(chǎn)能力。Ｌ／Ｄｓ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(yīng)選較大的。 Ｌ／Ｄｓ大的螺桿適應(yīng)性強，可用于多種塑料的擠出。但Ｌ／Ｄｓ太大，熱敏性塑料會因受熱時間太長而出現(xiàn)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，Ｌ／Ｄｓ以２５居多。

  （２）螺桿的壓縮比ε

  螺桿的壓縮比ε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。ε越大，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ε太大，螺桿本身的機械強度下降。一般壓縮比ε在２～５之間。壓縮比ε的大小取決于擠出塑料的種類和形態(tài)，如粉狀塑料的相對密度小，夾帶空氣多，其壓縮比應(yīng)大于粒狀塑料。另外擠出薄壁狀制品時，壓縮比ε應(yīng)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，Ｈ較小時，對塑料可產(chǎn)生較高的剪切速率，有利于傳熱和塑化，但擠出生產(chǎn)率降低。因此，熱敏性塑料宜用。Ｈ大的深槽螺桿宜用熔體粘度低和熱穩(wěn)定性較高的塑料。在實際生產(chǎn)中，根據(jù)工藝需要，螺槽深度往往是變化的，根據(jù)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Ｈｌ是個定值，一般Ｈ１＞０．１Ｄｓ；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(jīng)驗 Ｈ３＝０．０２～０．０６ Ｄｓ。螺旋角θ是螺紋與螺桿橫截面之間的夾角，隨著θ的增大，擠出機的生產(chǎn)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，?。模螅剑蹋螅瑒tθ為１７．２６。為最常用的螺桿。

  （４）螺桿與料筒的間隙δ

  螺桿與料筒的間隙δ，其大小影響擠出機的生產(chǎn)能力和物料的塑化。δ值大，熱傳導差，剪切速率低，不利于物料的熔融和混合，生產(chǎn)效率也不會高。但δ小時，熱傳導和剪切率都相應(yīng)提高。但δ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(tài)，即玻璃態(tài)、高彈態(tài)和粘流態(tài)，在一定條件下，這三種物理狀態(tài)會發(fā)生互變。固態(tài)塑料由料斗進人料筒后，隨著螺桿的旋轉(zhuǎn)向機頭方向前進，在此過程中，塑料的物理狀態(tài)在不斷發(fā)生著變化。根據(jù)塑料在擠出機中的三種物理狀態(tài)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(qū)）、壓縮段（熔融區(qū)）和均化段（熔體輸送區(qū)）三段。對于常規(guī)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(tài)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(nèi)，在螺桿的旋轉(zhuǎn)作用下，由于料筒內(nèi)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(tài)存在，雖然由于強烈的摩擦熱作用，在接近末端時與料筒內(nèi)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(fā)粘，但熔融仍未開始。這一區(qū)域稱為遲滯區(qū)，是指固體輸送區(qū)結(jié)束到最初開始出現(xiàn)熔融的一為粘流態(tài)。

  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(jié)構(gòu)和機頭模具的阻力所造成的回流。在改善螺桿混煉結(jié)構(gòu)上已經(jīng)有了許多新型的結(jié)構(gòu)，但其往往適合于熱穩(wěn)定性很好的聚合物，卻不適宜ＰＶＣ樹脂的生產(chǎn)，這就不一一介紹了。

  POE擠出機

  隨著聚合物加工業(yè)的發(fā)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。另外，單螺桿擠出機尤其不適合粉狀物料的加工。為了適應(yīng)聚合物加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(fā)出來以后，經(jīng)過半個多世紀的不斷改進和完善，得到了很大的發(fā)展。在國外，目前雙螺桿擠出機已廣泛應(yīng)用于聚合物加工領(lǐng)域，已占全部擠出機總數(shù)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(xù)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(yīng)擠出。近２０年來，高分子材料共混和反應(yīng)擠出技術(shù)的發(fā)展進一步促進了雙螺桿擠出機數(shù)量和類型的增加。

  雙螺桿擠出機的結(jié)構(gòu)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(qū)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(zhuǎn)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(jié)構(gòu)的不同。雙螺桿擠出機的螺桿結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)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(zhuǎn)的螺桿，少數(shù)也有使用同向旋轉(zhuǎn)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(nèi)。而高速嚙合同向旋轉(zhuǎn)式雙螺桿擠出機用于混煉、排氣造?；蜃鳛檫B續(xù)化學反應(yīng)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(zhì)上的差別。

  雙螺桿擠出機的工作原理

雙螺桿擠出機的結(jié)構(gòu)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(jīng)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(zhuǎn)方向不同而不同。

  １、非嚙合型雙螺桿擠出系統(tǒng)

  物料在非嚙合雙螺桿擠出系統(tǒng)中，除了向機頭方向的運動形式外，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(chǎn)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(zhuǎn)，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(zhuǎn)向如何），特別是在異向旋轉(zhuǎn)過程中，物料在Ａ處受到阻礙，產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)。

  ２、嚙合型同向旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠出系統(tǒng)

  物料在同向旋轉(zhuǎn)的雙螺桿擠出系統(tǒng)的全螺紋段的流動情況見圖８。由于同向旋轉(zhuǎn)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(jié)果使物料從一根螺桿轉(zhuǎn)到另一個螺桿，呈∞形前進，這種速度的改變以及嚙合區(qū)較大的相對速度，非常有利于物料混合和均化，由于嚙合區(qū)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(qū)間所受剪切力很大，所以也不適應(yīng)ＰＶＣ型材的生產(chǎn)。

  ３、嚙合型異向旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠出系統(tǒng)

  嚙合型異向旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠出系統(tǒng)中物料的運動情況見圖９。在嚙合型異向旋轉(zhuǎn)的雙螺桿擠出中，兩根螺桿是對稱的，由于回轉(zhuǎn)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※，不能形成“∞”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(tài)向前輸送。但為了使物料混合設(shè)計中將一根螺桿的外徑與另一根螺桿的根徑之間留有一定的間隙量，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(zhuǎn)的雙螺桿要差。

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