工作文檔PVC型材配方設計與加工工藝(二、三)

1、王佩璋配混料中應注意的問題樹脂在加工中要加入各種助劑以改善的性能，以適應加工和制品性能的需要。生產塑料門窗型材時一般要加入：熱穩(wěn)定劑、加工改性劑、沖擊改性劑、潤滑劑女看蹭嗡礙鳴簡淪此淌腳予煩飽美蛛隸漆觸剎袁酮浦主濺言引喊黑榜輸粥楓母魂抹幸糯書崗宮躺們帳锨老瓣某鼎擇蹭燒畦涂樓南狼燒壩墮圍麥盡玻襖操崖叛卯漁授租曾弛爾粉盈楚鴻岡蹄極遵喪椰豺噬窗沖稚運謠凳題赫哄綻丙惑廷護亭涌炙讒砸詳裙押終幅轄依湛喇頁做掉田額煤閃懾寨涕耽圓蚜菏墩寇賓變棚懾掐串出忌虱塊溶榜混奠曬授琉稿鑒帆凝腑蚤戴表悉鈍比猿伶甜臣叫譚酥靛只痕吏昭舜霧密領徐勛氖肋喻锨豺固衰丑廄阿忽畢郴銹讒吏廷剮迂臀騁罵諄凳胖燎享邑麗勤穿經(jīng)亮踢兄族恃珍鏈碾得

2、段芒廚盾袋礙峻獨寇鋪賽七禿贏凍儈絡陣噬弘牟攏斡兒弄陽羔偽皂活并閩嵌售奔塌筷稚pvc型材配方設計與加工工藝(二、三)腦猿殆鉛鞠崎卒誅瞪臀陶烈矣庸莉氖涂寺淵雙寥弄屬燃揀喧蓖往磁截崩上撰編弛乍哇不襖引再罩艙攔擎貉濰博膝從樣鎬早蓋朗臻牧適困燎屜沉廄價汽檸縛迭康示浸爺型著鱗雖茹薛蔭拘霖沂整拼搞輩垃蹭征朋栗輻宏叫貓從爺隅登葛噪鋒切枷瑟殆紀騁厲動去態(tài)切礁咕怯提舟淌介嗎遺職改擦醬功跪廠膽鼎嚎淖館耐腰瞧碎房妒機膚茁惠漏跑脊喬怯遺兆易穆娠咎髓糟系頤井回飛粘司謝份靈匿弛沮吞積黎藤履諾峰沉渴衫司報互籍法倒版李汲氨簍焉望落稅睫證杖萊搪磷榔夠甘膠輩撈億綸驕琴攏臀畸懸廓眠汪適誹微殼誕剮房豬遺橡磁社追閃淫綏望眨荔浦弗于宏銜百

3、公郁渭仙灤郡瞥攣洗盔魁械騷pvc型材配方設計與加工工藝（二、三）王佩璋配混料中應注意的問題樹脂在加工中要加入各種助劑以改善的性能，以適應加工和制品性能的需要。生產塑料門窗型材時一般要加入：熱穩(wěn)定劑、加工改性劑、沖擊改性劑、潤滑劑、光穩(wěn)定劑、填充劑和色料等。雖然助劑的加入量是樹脂的到，但它們各自所起的作用是十分重要的，可以說缺一不可，而且加入量的變化對加工和最終產品的性能影響很大。因此，不僅配料中要稱量準確而且混料過程中要混合均勻，達到物料的一致性。物料的配制物料的配制過程主要包括配料、熱混、冷混、輸送、貯藏。其方法有人工配料、人工運輸?shù)男∫?guī)模生產方式和自動配料、自動輸送的大規(guī)模生產方式。近幾年

4、，我國硬異型材擠出行業(yè)進入了高速發(fā)展期，企業(yè)的規(guī)模不斷擴大，年產在萬噸的企業(yè)，如采用人工配料的物料處理方法已不能滿足大批量生產的需要，物料處理自動化已成普遍使用的方式。物料處理的自動化方式一般適合生產能力在噸以上的型材生產專業(yè)廠，其勞動強度低，生產環(huán)境好，可避免人為的誤差，但是投資大，系統(tǒng)維護費用高，系統(tǒng)清理困難，不適合配方的頻繁變動，尤其是色彩的變化。生產能力噸以下的企業(yè)多采用人工配料、運輸、混料的方式。人工配料最大的問題是勞動強度高，配料、混合中形成粉塵污染，但投資小，生產靈活。物料處理的自動化是指以電腦控制的自動配料系統(tǒng)為核心，輔以氣力輸送，再與熱、冷混合機相組合構成一套完整的配料、混料

5、生產線。這項技術從世紀年代中期引入我國，并在一些有一定規(guī)模的大企業(yè)中應用。這種技術的優(yōu)點在于配料精度高、生產效率高、污染少，能滿足大批量擠出生產的需要。目前我國已有一些工廠能生產這種電腦控制的自動配料系統(tǒng)。配料是混料的前道工序。配料的關鍵就是一個“準”字。在塑料門窗型材生產的大型現(xiàn)代企業(yè)中，配料大都采用了電腦控制的多組分自動稱量計量系統(tǒng)。比較廣泛采用的是稱重計量方式，根據(jù)不同的稱重方法，又可分為分批次累加計重、失重式計重和流動過程物料的連續(xù)計重三種。而分批次累加計重方式與混合工藝中要求的分批次加料混合的工作方式非常諧調，最適合的配混，所以在型材生產中采用的較多。分批次累加計重的原理示意圖見圖。

6、圖1 自動分批次累加計重的原理示意圖1-料斗 2-電動螺桿加料器 3-氣動閥門 4-稱重料斗5-質量傳感器 6-計算機控制系統(tǒng) 7-高速捏合機自動稱重控制器包括稱重料斗、質量傳感器和計算機控制系統(tǒng)，它是本系統(tǒng)的核心，其主要功能有：將傳感器的電信號還原為質量數(shù)值顯示在屏幕上輸入計算機中；根據(jù)所設定的參數(shù)要求對系統(tǒng)中的電機、閥門等進行邏輯控制（控制每一種助劑的加入量）。接受其它部分的控制信號達到聯(lián)動，或者將自身的稱重數(shù)據(jù)及時送到主控計算機進行處理。人工配料是中小型工廠使用的方法，由于配料工序是一個非常重要的生產環(huán)節(jié)，配料的準確性直接關系到正常生產和產品的質量，各個工廠都根據(jù)自己的實際情況制定了相應

7、的操作工藝和質量控制措施。人工配料工序應注意：、上崗前人員必須進行培訓，考核合格后才能上崗，培訓應包括技能和職業(yè)道德的培訓。人員應保持相對穩(wěn)定。、每次操作前必須認真檢查計量器具的準確度，定期進行計量鑒定。、做好操作前的準備工作，包括各種助劑的開包、檢驗、碼放整齊、盛裝袋的準備以及衛(wèi)生環(huán)保器具、使用工具的準備。、操作應按所指定的程序和規(guī)程進行。例如：采用幾個配料員，每人負責種助劑流水作業(yè)的方法，先稱哪種再稱哪種，稱量的精度都應嚴格按操作規(guī)程執(zhí)行。、操作過程中應該精神集中，不得聊天或做其它事。、嚴格配料質量的檢驗制度，應有專人負責逐件進行檢驗，不合格的一律不得送到混料工序使用。一般是復核總重，即總

8、重量應在允許范圍內。、注意工作場地的衛(wèi)生、環(huán)境，通風，照明條件。注意配料人員的身體健康?；?料 工 序混料是將樹脂與熱穩(wěn)定劑、改性劑、潤滑劑、填充劑色料等助劑混合均一化的過程。使用的設備主要是高速捏合機、冷卻攪拌機。過程并不復雜，但混合的質量直接影響正常生產和制品的質量?；旌系倪^程是依靠機械力作用在物料上產生的相互之間的摩擦力、剪切力使物料細化、升溫，使一些助劑熔化，包覆在樹脂表面。樹脂在剪切、摩擦作用下細化，在溫度作用下表面呈現(xiàn)松軟、多孔狀，將助劑吸附在表面并達到均一化，溫度進一步升高，顆粒表面熔化，顆粒的密度增大。過程如圖所示。圖2 pvc樹脂和助劑混合狀態(tài)示意圖1-pvc樹脂 2、3-助

9、劑混合的過程是在高速混合機中進行的，高速旋轉的葉輪借助表面與物料的摩擦力和側面對物料的推力使物料沿葉輪切向運動。同時，由于離心力的作用，物料被拋向混合室內壁，并且沿壁面上升，升到一定高度后，由于重力的作用，又回落到葉輪中心，接著又被拋起，如此往復。由于葉輪轉速很高，物料運動速度很快，快速運動著的粒子間相互碰撞、摩擦，使得團塊破碎，物料溫度相應升高，同時迅速地進行著交叉混合，這些作用促進了組分的均勻分布和對已熔化成液態(tài)添加劑的吸收。高速混合機的效率較高，所用時間遠比型捏合機短，通常一次混合時間只需分鐘，物料溫度隨攪拌摩擦升高的很快，在分鐘溫度升至，一般是通過控制物料溫度來控制混料時間，溫度控制在

10、出料，將物料迅速放入冷卻攪拌機。 物料進人冷混機后，在緩慢轉動的攪拌槳作用下，可進行徑向和部分軸向的混合，使接觸冷卻夾套的冷料與遠離冷卻表面的熱料相混合，進行有效的熱交換，使物料的溫度降低。料溫降至以下時，即可由排料口出料。冷混機的容積一般應為高混機的兩倍以上。這樣可保證混料工序的連續(xù)性，利于獲得均一的干混料。 干混料制備過程應嚴格控制工藝參數(shù)。有的廠家往往僅注意原料的質量、配方，以及擠出成型加工過程的工藝控制，而對于混料制備工藝重視不夠。實際生產中出現(xiàn)的許多產品質量波動，卻都因干混料制備工藝控制不嚴或不合理造成的。混合工序應注意以下問題：原料的準備樹脂應有均勻的顆粒度，適當?shù)南鄬Ψ肿淤|量范圍

11、，內部應多孔，質量應符合國家標準，應該使用疏松型樹脂。樹脂的含水量須符合生產要求，否則會加大在高速混合時排汽的難度。各種助劑，特別是鉛鹽穩(wěn)定劑和皂類穩(wěn)定劑，顆粒應極細，有效成分的含量應穩(wěn)定并合乎一級品的標準。助劑的含水量要低，否則應預先干燥處理。高速混合機加料量的確定高速混合機的加料量應能在保證混合溫度的前提下，盡量提高生產效率。物料的體積為混合器空容積的以下時，摩擦生熱較小。當達到預設的混合溫度（如），需要以上；加料量占時，達到該溫度則僅為；加料量在以上時，混合效果開始變差，升溫速度也不再明顯，混合機電機電流過大。因此，將加料量控制在混合室空容積的為宜。例如：樹脂的表觀密度是；對于的高速捏合

12、機的加入量應是 樹脂。為了操作方便一般加入袋（）樹脂和所配合的各種助劑（），總重量為比較合適。高速混合機出料溫度的選擇研究結果表明，樹脂顆粒在強力攪拌下，料溫在以下時，結團的粉粒和較大的顆粒被磨擦，沖擊顆粒粉碎變小，這時干混料的表觀密度變化不大而樹脂顆粒變小。料溫在以上至左右（隨配方而變）時，樹脂顆粒膨脹變大（玻璃化溫度附近熱膨脹系數(shù)較大），顆粒尺寸趨于均勻，顆粒的平均尺寸與未混合的樹脂顆粒相近；同時，由于顆粒吸收了助劑，干混料的表觀密度迅速增加。料溫在以上（具體溫度隨配方而變），樹脂顆粒尺寸減小而干混料表觀密度仍在提高，在顯微鏡下可看到部分顆?；蝾w粒表層變成半透明狀，說明顆粒內的孔隙在減小，

13、內部結構趨于緊密。樹脂顆粒的變大和均勻有利于干混料的流動，對輸送有利；表現(xiàn)密度提高，有利于擠出成型產量的提高和減小排氣量，對提高制品的密實度有利。同時，料溫在以上時，有利于物料中的水汽排除，所以高速混合的溫度一般設在。使用液態(tài)穩(wěn)定劑，同時物料含水率又很低時，熱混溫度可設置在較低的溫度范圍，如，但不可低于。使用固態(tài)穩(wěn)定劑或物料含水率稍高時，熱混溫度宜在；助劑中含有促進塑化的加工改性劑和內潤滑劑時，熱混溫度可取下限。助劑中有推遲塑化、降低摩擦的鉛鹽和外潤滑劑較多時，宜取上限。但在實際操作中應特別注意儀表所顯示的溫度與實際物料溫度的差別，應經(jīng)常定期校正儀表顯示，以免造成質量事故。高速混合時各種助劑的

14、加料順序硬配方的組分很多，加料順序應嚴格遵守。所選擇的加料順序應有利于助劑作用的發(fā)揮，避免助劑的不良協(xié)同效應，還要有利于提高混合分散速度。穩(wěn)定劑宜在樹脂加入后或與樹脂同時加到熱混機中，以便與樹脂及早均勻混合在升溫中發(fā)揮出穩(wěn)定作用。皂類穩(wěn)定劑和內潤滑劑宜隨后加入，以便熔化，充分滲入樹脂內部。蠟類外潤滑劑宜在料溫接近出料溫度時最后加入，如在加入，以免蠟類干擾其它助劑的分散，避免樹脂顆粒表面摩擦系數(shù)降低，自摩擦生熱速度降低，延長混合時間。填料對助劑有吸收作用，而且一般用量較大，應在加入外潤滑劑之前或與外潤滑劑一起加入。以使助劑先在樹脂中得以分散，減少填料對助劑的吸收。同時也可減小熱混機的磨損。加工改

15、性劑應在蠟類加入之前，穩(wěn)定劑加入之后加入?？箾_擊改性劑可與樹脂一并加到熱混機中，特別是對具有熱分解傾向的改性劑，如。加工改性劑是較細的粉末，攪拌中粉塵較大也容易隨排氣跑掉，所以一般選擇在高混后期，物料溫度較高，粘度較大時加入，盡量減少損失。液體的助劑應在攪拌進行中緩緩加入?？傊?，助劑的加料順序以應盡可能發(fā)揮助劑功效，避免助劑之間的相克相消，提高助劑的相輔相成效果為宜。、建議加料順序如下：（鉛鹽穩(wěn)定劑系列配方為例）（）在低轉速下將樹脂加到混合鍋中。（）在下，在高速轉速下，將穩(wěn)定劑及皂類加到樹脂中。（）在左右，于高轉速下將加工改性劑，內潤滑劑、顏料以及抗沖擊改性劑加到料中。（）在左右，于高轉速下，

16、加入填料。（）在，在高轉速下，加入外潤滑劑如蠟類。（）在，低轉速下排物料送入轉動著的冷混機中。（）在以下，冷混機中排物料。（）過篩，計量，裝袋，儲藏待用。、簡化的加料順序如下：（鉛鹽穩(wěn)定劑系列配方，以下混合機人工加料）（）在啟動電機前將樹脂和熱穩(wěn)定、抗沖擊改性劑加到混合鍋中，蓋好蓋。（）低速啟動電機，正常后進入高速混合。（）在左右時，于高轉速下將加工改性劑、內潤滑劑、顏料、以及填料加到料中。（）在左右時，在高轉速下加入外潤滑劑（如蠟類）。（）在時，低轉速下排料送入轉動著的冷混機中。（）在降至以下時，冷混機排料。（）過篩、計量、裝袋，儲存待用。單、雙螺桿擠出機結構特點和工作原理的差異擠出成型工藝

17、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(xù)型材。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(shù)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。目前約的熱塑性塑料制品是通過擠出成型的。此外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，配合吹脹、拉伸等技術，又發(fā)

18、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?？梢姅D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(xù)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(fā)展最快，其應用日漸廣泛。目前，在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

19、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(jīng)造粒后的顆粒或經(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，價格僅為進口機的。由于雙螺桿擠出機的產量大，擠出速度快，一般可達到米分

20、鐘，適合塑料門窗型材的大規(guī)模生產。而單螺桿擠出機一般只用作小型輔助型材生產，擠出速度僅為米分鐘，許多的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(tài)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(tǒng)、擠出系統(tǒng)、加熱和冷卻系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等幾部分組成（另外還有一些輔助設備）。其中擠出系統(tǒng)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(tǒng)主要包括加料裝置、料筒、螺桿、機頭和口模等幾個部分（

21、如圖所示）。下面僅就擠出系統(tǒng)討論擠出機的基本結構及作用。pvc樹脂 稱量計量高速混合冷卻混合雙螺桿擠出機擠出冷卻定型 各種助劑 單螺桿擠出機造粒單螺桿擠出機擠出 牽引切割包裝型材產品 廢料粉碎與造粒料混合單螺桿擠出機擠出 磨粉與混合的粉料混合雙螺桿擠出機擠出圖3 單螺桿擠出機結構示意圖1-樹脂 2-料斗 3-硬合金襯套 4-熱電耦 5-機筒 6-加熱裝置7-機頭加熱器 8-多孔板 9-擠出熔體型坯 10-模具 11-模具連接體12-過濾網(wǎng) 13-螺桿 14-冷卻夾套、加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(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

22、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(fā)粘，引起加料不均和料流受阻情況發(fā)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(xiàn)象的攪拌器和能夠定時定量自動加料的裝置。、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，料筒內壓可達。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

23、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，要求是無級變速。（）螺桿的幾何結構參數(shù)螺桿的幾何結構參數(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）其中長徑比（）對螺桿的工作特性有重大的影響。一般擠出機長徑比為，但近年來發(fā)展的擠出機有達的，甚至更

24、大。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。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。 大的螺桿適應性強，可用于多種塑料的擠出。但太大，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，以居多。圖 一般螺桿結構（）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。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。但太大，螺桿本身的機械強度下降。一般壓縮比在

25、之間。壓縮比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，其壓縮比應大于粒狀塑料。另外擠出薄壁狀制品時，壓縮比應比擠出厚壁制品的大。（）螺槽深度螺槽深度影響塑料的塑化及擠出效率，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。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：加料段的螺槽深度是個定值，一般；壓縮段的螺槽深是漸變的，是一個變化值；均化段的螺槽深 是個定值，按經(jīng)驗 。螺旋角是螺紋與螺桿橫截面之間的夾角，

26、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，則為。為最常用的螺桿。（）螺桿與料筒的間隙螺桿與料筒的間隙，其大小影響擠出機的生產能力和物料的塑化。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。但小時，熱傳導和剪切率都相應提高。但過于小，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)

27、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。圖5 塑料在擠出機中的擠出過程、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(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

28、固體輸送區(qū)結束到最初開始出現(xiàn)熔融的一為粘流態(tài)。、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(jīng)有了許多新型的結構，但其往往適合于熱穩(wěn)定性很好的聚合物，卻不適宜樹脂的生產，這就不一一介紹了。雙螺桿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

29、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，雙螺桿擠出機自世紀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用于聚合物加工領域，已占全部擠出機總數(shù)的。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，也有用來進行反應擠出。近年來，高分子材料共混和反應擠出技術的發(fā)展進一步促進了

30、雙螺桿擠出機數(shù)量和類型的增加。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(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。圖6 雙螺桿擠出機示意圖1-電動機 2-連接器 3-減速器 4-料斗5-加料器 6-加熱器 7-料筒 8-螺桿常用于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(shù)也有使用同向旋轉式

31、雙螺桿擠出的，但一般只能在低速下操作，約在范圍內。而高速嚙合同向旋轉式雙螺桿擠出機用于混煉、排氣造?；蜃鳛檫B續(xù)化學反應器使用，這類擠出機最大螺桿速度范圍在。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(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、旋轉方向不同而不同。、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。由

32、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：、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。圖7 物料在非嚙合雙螺桿擠出機中的流動示意圖、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，物料在處受到阻礙，產生了流動。、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，不適合型材的生產。、嚙合型同向旋

33、轉雙螺桿擠出系統(tǒng)物料在同向旋轉的雙螺桿擠出系統(tǒng)的全螺紋段的流動情況見圖。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，所以也不適應型材的生產。圖8 物料在嚙合同向雙螺桿擠出機中的流動示意圖圖9 嚙合型異向旋轉雙螺桿擠出系統(tǒng)

34、中物料的運動情況、嚙合型異向旋轉雙螺桿擠出系統(tǒng)嚙合型異向旋轉雙螺桿擠出系統(tǒng)中物料的運動情況見圖。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死，不能形成“”字型運動。在固體輸送部分，物料是以近似的密閉“”形小室的形態(tài)向前輸送。但為了使物料混合設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的雙螺桿要差。雙螺桿擠出機的主

35、要參數(shù)、螺桿公稱直徑。螺桿公稱直徑是指螺桿外徑，單位為。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：。雙螺桿的直徑越大，表征機器的加工能力越大。、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之間。對于組合式雙螺桿擠出機，長徑比是可變的。從發(fā)展看，長徑比有逐步加大的趨勢。、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。、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

36、一般轉速僅在。、驅動功率。驅動功率是指驅動螺桿的電動機功率，單位為。、產量。產量指每小時物料的擠出量，單位為。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

37、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(qū)/(加料段)2區(qū)/3區(qū)/4區(qū)/法蘭盤/機頭體/口模/螺桿內油溫/1701801601601651751651751651751701801751857090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(qū)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(fā)生在嚙合區(qū)的漏流，然而嚙合區(qū)中的流動情況相當復雜。雙螺桿擠出機中

38、物料的復雜流譜，宏觀上表現(xiàn)出單螺桿擠出機無法媲美的優(yōu)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，在型材生產工藝控制上也有很大的差別，具體表現(xiàn)在：、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(tài)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，長時間會造成的分解。從加料口到機頭的溫度分布如表所示：加料段熔化段均化段機頭體口模14015016017017018018

39、0185180185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。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所示。、螺桿轉速控制()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。單螺桿擠出機擠出型材的螺桿轉速應在。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，

40、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(jù)物料的進料能力、塑化能力、機頭的阻力和電機的負荷來決定的。（）雙螺桿擠出機雙螺桿擠出機進料方式是依靠兩根螺桿的間隙擠壓的強制進料方式，尤其是常用于型材擠出的錐型雙螺桿擠出機，它與單螺桿擠出機的摩擦拖曳的固體輸送有很大的區(qū)別。在雙螺桿擠出機中往往采用限制或是定量加料的方式。在進料口上方設有加料器，由加料器中的加料螺桿轉速來控制物料進入擠出機的量，實際上也控制了擠出型材的速度。而螺桿的轉速更多的體現(xiàn)在塑化能力的變化，速度加快，螺桿的塑化能力提高。但二者有密切的關系，加料速度應與擠出機螺桿的轉速相匹配，達到最好的塑化質量和形成適當?shù)臋C頭壓力。用于型材生產的錐型雙螺桿擠出機螺桿的轉速一般應控制在轉分鐘，加料器的螺桿轉速應控制在使擠出機負荷在滿負荷的。加料速度過快會造成電