我們常用的雙螺桿擠出機(jī)螺紋元件一般有:正向螺紋塊、反向螺紋塊、捏合塊、左旋捏合塊這幾類,為了提高產(chǎn)量,現(xiàn)在也有不少用戶使用SK螺紋塊,其余像什么“S”型密煉單元、齒形盤、銷釘元件應(yīng)用量則非常少,非需要是不使用的,因?yàn)榍懊媾渲玫母髀菁y元件正常情況下已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)混合、塑化功能。
螺紋元件主要參數(shù)——導(dǎo)程/螺距
● 寬螺距元件一般用于擠出機(jī)的喂料段和排氣段;● 窄螺距元件用在物料需要壓縮或填充百分之100填料的位置;● 螺距增大,將使停留時(shí)間和填充程度減小,停留時(shí)間分布變窄,拖曳流增大,壓力流敏感性增強(qiáng)。拖曳流輸送物料的速度增加。但寬螺距元件不能有效地建立起克服流道內(nèi)約束力的壓力。但在正常壓力范圍內(nèi),其泵送能力比窄螺距元件大;● 反向螺紋元件能夠形成背壓,使填充程度達(dá)到百分之100
螺紋元件主要參數(shù)——ID、OD
▲ID:螺紋塊的底徑; OD:螺紋塊的外徑;
ID/OD比值限定了擠出機(jī)螺桿的自由容積,OD/ID比值越大,自由容積也越大,但用于傳遞扭矩的芯軸就越??;
螺紋塊主要技術(shù)參數(shù)——剪切塊
含義為:嚙合元件的長(zhǎng)度為60,共有5塊嚙合盤,嚙合盤交錯(cuò)角為45°
筒體溫度分布
螺紋元件組合及效果
工藝舉例——聚合物共混
1、對(duì)于相容性聚合物/聚合物的混合主要是為了粘度均勻化,降低母料濃度、化學(xué)相似聚合物的反應(yīng)回收;
2、界面張力決定混合物中各相的相容性和混溶性;為有效進(jìn)行混合,應(yīng)力必須從一種材料傳遞到另一種材料。當(dāng)2種材料粘度相同時(shí),應(yīng)力傳遞容易。一般只有在聚合物熔融或軟化的過程中的某一瞬間,粘度才會(huì)“相似”,為合理解決諸多混合問題,需要在熔融或塑化過程中建立起應(yīng)力,使第二相聚合物得以破碎;
3、在進(jìn)行聚合物混合時(shí),喂料塑化混合段由一個(gè)或兩個(gè)中等寬度甚至更寬的右旋嚙合盤以及平直嚙合塊KB組成,而整段還含有一個(gè)或者兩個(gè)左旋螺紋嚙合塊;
4、在進(jìn)行兩種不同粘度聚合物進(jìn)行混合時(shí),可采用分次喂料,如第二相需要進(jìn)行補(bǔ)充分散混合,好采用兩段混合區(qū),第一段進(jìn)行熔融樹脂和分散第二相,第二段重新分配物料,如果熔體仍是連續(xù)相,應(yīng)采用更為強(qiáng)烈的分配混合元件(TME、ZME等);如下游混合段只需對(duì)加入的第二相進(jìn)行熔融和分配混合,螺桿結(jié)構(gòu)可適當(dāng)減弱;
工藝舉例——聚合物/低縱橫比添加劑
使添加劑分散相分配在物料中,然后通過瞬間強(qiáng)烈作用將其分散;
工藝舉例——聚合物/高縱橫比添加劑(纖維)
1、為使縱橫比的損失降到很小,需要將所有的分散混合與分配混合分開進(jìn)行;
2、有兩項(xiàng)任務(wù)必須在混合段完成,一是必須將纖維束打散,二是將打散的纖維都分配到聚合物中并被浸潤(rùn),混合段應(yīng)包括窄螺紋嚙合塊或TME/ZME齒形元件等分配混合元件;
工藝舉例——聚合物/低粘度添加劑
1、必須進(jìn)行強(qiáng)烈的分配混合才能使添加劑混入;
2、如果添加劑和基體相容性很差,必須通過“分散混合”才能使添加劑粒子很好地懸浮在聚合物基體中,應(yīng)先利用分配混合元件對(duì)液滴進(jìn)行破碎和分配,反復(fù)進(jìn)行這一過程,直到液滴和基體的相容性足以使其懸浮在基體中而不凝結(jié);
3、對(duì)于低粘度添加劑,齒形混合元件的混合效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于窄螺紋嚙合塊,混合段的填充程度對(duì)混合效果有重要的影響,提高填充度可增加混合區(qū)段的停留時(shí)間,并能至大程度的減少螺槽效應(yīng),提高混合程度;
螺桿結(jié)構(gòu)對(duì)0.5Pa。S硅油分散在HDPE中的影響
反向螺紋元件對(duì)混合和低粘度添加劑混入量的影響
比較結(jié)果:1、用嚙合塊結(jié)構(gòu)的螺桿能混入添加劑的量小于任何一種TME結(jié)構(gòu)螺桿;2、用螺桿1和螺桿3加工純HDPE的單位機(jī)械能大體相等,但螺桿3可混入的硅油量幾乎是螺桿1的兩倍;3、在高粘度聚合物中加入低粘度添加劑混合時(shí),分配混合段末端的反向螺紋元件起著重要作用;
工藝舉例——注入液體時(shí)分配混合加工實(shí)例
螺桿組合——強(qiáng)剪切組合
螺桿組合——強(qiáng)分布組合螺桿組合——低粘度添加劑
螺桿組合——高縱橫比添加劑
同向平行雙螺桿擠出機(jī)螺紋元件用途詳解
同向平行雙螺桿的特點(diǎn): 1、 轉(zhuǎn)速較高并且在嚙合區(qū)(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(duì)運(yùn)動(dòng)速度, 所以可以產(chǎn)生強(qiáng)烈、均勻的剪切;
2、幾何形狀決定了其縱向流道必定開放, 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(yùn)動(dòng)到另一根螺桿螺槽的頂部。縱向流道的開放還使橫向流道開放成為可能, 來實(shí)現(xiàn)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。 若物料自螺桿加入端到螺桿末端有通道,物料可由一根螺桿流到另一根螺桿(即沿螺槽有流動(dòng)),則叫縱向開放,反之則叫縱向封閉。在兩根的嚙合區(qū),若橫過螺棱有通道,即物料可以從同一根螺桿的一個(gè)螺槽流向相鄰的另一個(gè)螺槽,或一根螺桿的一個(gè)螺槽中的物料可以流到另一根螺桿的相鄰兩個(gè)螺槽中,叫橫向開放,否則叫橫向封閉。 輸送元件縱向開放,橫向封閉;嚙合塊縱向開放,橫向開放。一、輸送元件輸送元件有三個(gè)要點(diǎn):輸送方向、螺距、螺紋頭數(shù)1)、輸送方向正向輸送:物料向著設(shè)備排出端移動(dòng)逆向輸送:物料遠(yuǎn)離設(shè)備排出端移動(dòng)2)、螺距螺距:葉片旋轉(zhuǎn)一個(gè)循環(huán)的軸向長(zhǎng)度螺距可以決定物料或快或慢來控制填充度逆向輸送元件可以用作“限制性”元件在螺桿內(nèi)堆積物料▲大螺距(≈ 1.5到2倍直徑之間)的特點(diǎn):至大容量;極快的傳輸速度;至低的填充度;用作喂料和排氣▲中等螺距(≈1倍直徑)的特點(diǎn):中等容量;中等傳送速度;增加下游大螺距元件處的填充度▲小螺距(≈0.25到0.75倍直徑):容量很小;傳送速度很慢;增加下游中等螺距元件處填充度;在后面沒有壓力的情況下有至大的填充度;熱傳播, 抽液能力3)、螺紋頭數(shù)
▲單頭元件特點(diǎn):寬葉片能較小化物料泄漏;比雙頭螺桿容量??;至大的抽液效率▲雙頭元件特點(diǎn):同向雙螺桿輸送元件的標(biāo)準(zhǔn)件;比三頭元件剪切力??;用于固體喂料,熔體傳送,排氣和熔體 抽送▲三頭元件特點(diǎn):至大的剪切力;通道深度淺;用于熔融,分散混合4)、逆向元件特點(diǎn):在前面形成百分之100填充度;用于熔體密封(真空),大剪切力輸入5)、SK元件特點(diǎn):增大容量;增大傳送能力;主要用于喂料(不自潔)
二、嚙合塊★ 分布混合與分散混合區(qū)別▲分布混合(Distributive Mixing)
分布混合是使物料變均勻,并不改變物料大小的過程只是改變相對(duì)位置。分布混合使熔體分割與重組,使各組分空間分布均勻,主要通過分離,拉伸(壓縮與膨脹交替產(chǎn)生)、扭曲、流體活動(dòng)重新取向等應(yīng)力作用下置換流動(dòng)而實(shí)現(xiàn)。▲分散混合(Dispersive Mixing)分散混合使組分破碎成微?;蚴共幌嗳莸膬山M分分散相尺寸達(dá)至要求范圍,主靠剪切壓力和接伸應(yīng)力實(shí)現(xiàn)。為達(dá)到所謂“好的”粉碎性混合需要粉碎和分布兩種混合一起作用。
嚙合塊是由多片嚙合片按照一定的角度(30°或45°或60°或90°)順時(shí)或逆時(shí)排列。在雙頭嚙合塊中,嚙合片的數(shù)量要使嚙合片位移180°,KB30°=7片,KB45°=5片,KB60°=4片。嚙合塊的輸送方向可分為正向、逆向、中立。嚙合塊的錯(cuò)列角相同的情況下,嚙合片的厚度不同能產(chǎn)生不同樣的效果,如下圖對(duì)比:
▲KB30°嚙合塊嚙合片之間空隙有可能讓一些混合產(chǎn)生;通道間流動(dòng)的間隙很小;正向=小量的混合;反向=高壓▲KB45°嚙合塊比30°嚙合塊更大的混合能力;輸送能力不如30°嚙合塊;正向=中等強(qiáng)度混合;逆向=中等到大壓力▲KB60°嚙合塊比45°更強(qiáng)的混合能力;輸送能力不如45°;正向=適中的混合;逆向=中等到小壓力▲KB90°嚙合塊沒有傳送能力;產(chǎn)生百分之100填充(壓力小);很強(qiáng)的混合能力
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