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大型中空吹塑机配置挤出机的特点

大型中空吹塑机配置挤出机的特点

作者:三庆吹塑机厂家    来源:未知    发布时间:2019-01-02 09:29    浏览量:
大型中空吹塑机配置挤出机的特点
       大型中空吹塑机配置的挤出机,主要采用单螺杆挤出机。在单螺杆挤出机的形式中,多数采用普通单螺杆挤出机和IKV结构单螺杆挤出机。目前一些大型中空吹塑机制造厂家在研制IKV结构螺杆的基础上,将分离型螺杆与屏障型螺杄形式与IKV结构形式有机地结合在一起,研制出了高效率、综合性能优良的单螺杆挤出机,并将其用于大型中空吹塑机上,取得了较好的使用效果。
1.普通单螺杆挤出机
       普通的单螺杆挤出机主要由螺杆、机筒、减速箱等构成。相对来说,螺杆的结构会比机筒复杂一些。螺杆在结构上可以分为加料段、过渡段与计量段三段,这三个结构段是独立而又互相不重叠的如图所示。
普通单螺杆挤出机
(1)普通单螺杆的特点
        1)长径比LD为(15~28)/1。  2)加料段长度L1为(4~8)D。  3)计量段长度L3为(6~10)D。
(2)普通单螺杆各结构段的功能与作用
        1)加料段。螺杆加料段主要起输送聚合物固体的作用。聚合物固体的运动受螺槽深度、螺棱升角、聚合物与机筒内壁面和螺槽表面之间的摩擦因数,以及机筒温度等因素的影响,不少挤出不良的现象(如流率波动),均与聚合物固体输送不良或波动有关。
        虽然通过减少聚合物与螺槽表面之间的摩擦因数(如通过减小螺槽的表面粗糙度值或是对其镀铬),可以提高聚合物固体的输送能力。但是更为有效的措施是在机筒加料段开设沟槽来増加聚合物机筒内壁面之间的摩擦因数。
        2)过渡段。螺杆过渡段(也称压缩段)的槽深逐渐减小或急剧减小,其结构对挤出性能的影响很大。过渡段所起的作用有:
       ①使聚合物熔融、混炼与压实。
       ②建立压力。在多数的普通单螺杆中,螺杆的轴向最高压力般都会出现在过渡段的末端。
       聚合物的熔融主要发生在过渡段。普通螺杄的熔融状况服从经典的Maddock模型,如图所示。
大型中空吹塑机配置挤出机的特点 
       根据 Maddock熔融模型,塑料原料的熔融过程可简单地描述为:随着过渡段沟槽深度的减小,塑料原料被压缩、贴紧被加热的机筒内壁面;塑料原料与机筒内壁面接触的界面在机筒传导热与摩擦热的共同作用下首先熔融,形成的上熔膜被强制拖曳,流向螺棱主动侧面,形成熔池;拖曳作用还在上熔膜中产生了粘性剪切热,它是塑料原料熔融所需热量的主要部分,大约占50%~100%(当然,剪切热是由传递到螺杆的机械能转换而来的);固体床与熔池、螺槽底面及螺棱被动侧面相接触的界面也发生一定的熔融。
       过渡段采用以下的一些结构或措施,就可以适当提高普通螺杆的熔融性能,包括:多螺棱;较小的螺棱间隙;常用较大的螺棱升角(17.7°);较小的螺棱宽度
       3)计量段。螺杆计量段主要确定挤出机的产量,要求其保证塑料熔体的压力、温度与流率的稳定。计量段较长或是其螺槽较浅可以提高挤出稳定性和混炼性能,但是会降低挤出产量。通常计量段采用多螺棱结构可以有效改善挤出稳定性。
(3)普通单螺杆的主要参数
       1)长径比。螺杆的长径比L/D一般取(20~25)1。L/D较大时会有以下的一些优点:
       ①可以在较低剪切、较大的机筒传热量下取得较高的熔融速率。
       可以改善混炼性能。
       可以提高挤出产量。
       可以在较高的压力下挤出熔体,提高挤出稳定性。
       但是,L/D较大也存在以下一些缺点与不足:
       塑料原料在机筒内的停留时间较长。这对于热敏性塑料原料来说是不利的。
       螺杆传动的转矩需要较大,这就要求螺杆有较高的强度,并且会使电动机的功率增大。

       2)压缩比。假如塑料原料的松密度(即包括粒料之间的空隙在内的密度)大于其实际密度(即除去空隙后的密度)的50%,则其会易于输送。此时,螺杆加料段的槽深不必太大,一般为(0.1-0.2)D;螺杆压缩比可以取小些,大约为(1.5~3.0)/1。当聚合物的松密度为其实际密度的30%~50%时,为了提高输送能力,h1应该取得大一些,压缩比大约为(3~5)/1。粉状的塑料原料以及回收料含量高的塑料原料的松密度较低。
       对于工程塑料与热敏性塑料,螺杆压缩比通常需要取小一些。这主要是通过增加计量段的槽深而不是通过减小进料段的槽深来完成。
       3)计量段的螺棱升角与槽深。螺杆计量段的参数设定主要由塑料熔体的流变性能与机头的阻力来确定,设定时需要考虑的最重要的流变性能是熔体粘度。
       计量段的螺棱升角对于加工不同的聚合物材料可以有不同的螺棱升角。通常情况下,加工PA、PC时,螺棱升角约为25°~30°;加工PS、PVC时,螺棱升角约为15°~20°。
       高粘性熔体能够有效建立起压力,因此螺杆计量段的螺槽深度h3)可以取大些。对于低粘性熔体,如果要在计量段始端建立起较高的压力,h3可以取小些。
       (4)普通单螺杆的不足包括:能量利用效率较低;混炼明显不均匀;混炼性能较低。这些不足主要是由于普通单螺杆的先天不足造成,因此出现了许多新型的螺杆设计,在此不进行详细介绍。
      2.大型中空吹塑机主要采用具有强制进料、强制冷却结构(IKV)的挤出机,而其他类型的挤出机则很少采用。KV结构主要是在机筒加料段的衬套上开有形状不同、深而宽的纵向沟槽,并设计有强制冷却夹套结构,可以极大地提高输送效率,由常规的0.3~0.5提高到0.6~0.85,而且在螺杆上设置了屏障段和混炼段,使其塑化能力较常规设计的挤出机的塑化能力提高50%以上,而且挤出量比较稳定。以Φ150/25型挤出机为例,在加工 HMMHDPE粉料时,非KV结构的挤出机塑化能力仅为250kg/h,而采用IKV结构的挤出机在加工质量分数70%新料和30%粉碎料混合的 HMWHDPE时,其塑化能力达到了600kg/h。       如图所示为一种IKV结构的螺杆、机筒、进料段示意图。
IKV结构单螺杆挤出机
       图中的加料段1在其内部有一个冷却夹层,冷却水在夹层中循环冷却,将产生的过多的热量带走。开槽衬套2镶嵌在加料段中间磨损后能够比较方便地进行更换,螺杆4在机筒3中转动,用于输送塑料原料。开槽衬套放大图5方便看清局部结构。
       从多年使用的情况看,IKV结构也存在一些缺陷。例如,螺杆与机筒的进料段前端、约为4~10倍螺杆直径的区域磨损较快,磨
损后生产率会很快下降,虽然加强这一区段的冷却能够减缓部分磨损,也能部分提高挤出量,但冷却所带走的能量会明显偏高。在这部位上,采用双金属螺杆和双金属机筒可以明显提高耐磨性能倍,而设备的价格仅提高约为50%,从投入产出比来说这种方法是可行的。目前,多家公司已经能较好地制作双金属螺杆和双金属机筒。采用高压速全面合金披覆的熔射技术使合金层覆盖螺杆的所有表面,并将机筒内表面合金中钨的质量分数由10%提高到30%~50%,就能较好地解决IKV结构的挤出机进料段前端的螺杆、机筒磨损较快的问题。
       对于已经磨损的螺杆、机筒,应该将其及早更换。否则,为弥补其产量降低所花费的用电费用将很快冲抵用于设备更新的费用。从工厂的实际来考察,当挤出机的产量下降5%时,就应该及时进行更换,不然产量将很快就会下降至10%以上,以致造成更多的人工和电能浪费。
 
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