擠出機(jī)的主要零部件
一、螺桿
1、評(píng)價(jià)螺桿性能的標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)螺桿應(yīng)考慮的因素
1)評(píng)價(jià)螺桿性能標(biāo)準(zhǔn)
①塑化質(zhì)量:必須滿足質(zhì)量要求。制品質(zhì)量與機(jī)頭、輔機(jī)有關(guān),但與螺桿的塑化質(zhì)量關(guān)系更大,如溫度不均、軸向壓力波動(dòng)、徑向溫度大、染色等分散不均勻,這都直接影響制品質(zhì)量。
②產(chǎn)量:在保證質(zhì)量前提下,通過機(jī)頭擠出量。好的螺桿,應(yīng)具有高的塑化能力
③名義比功率單耗:每擠1Kg塑料消耗的產(chǎn)量即P/Q(功率/產(chǎn)量),保證質(zhì)量下,單耗越少越好。
④適應(yīng)性:對(duì)加工不同塑料、匹配不同機(jī)頭和不同制品的適應(yīng)能力。但一般適應(yīng)性強(qiáng),往往塑化效率低。
⑤制造難易:必須易制造、成本低
2)設(shè)計(jì)螺桿應(yīng)考慮
①物料特性及加工時(shí)的幾何形狀、尺寸、溫度狀況。由于不同物料物理特性不同,因此加工性能不同,對(duì)螺桿結(jié)構(gòu)和幾何參數(shù)有不同要求。
②口模的幾何形式和機(jī)頭阻力特性。螺桿形狀要與他們相匹配。
料筒的結(jié)構(gòu)形式和加熱冷卻情況。如在加料段料筒內(nèi)壁加工出錐度和縱向溝槽并冷卻,則提高固體輸送效率,螺桿在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮提高熔融速率、均化能力,使之與加料段輸送相匹配。
③螺桿轉(zhuǎn)速
④擠出機(jī)用途:作混煉、造粒和喂料等作用,螺桿結(jié)構(gòu)有所不同
2、常規(guī)全螺紋三段螺桿設(shè)計(jì)
指螺桿由加料段、壓縮段、均化段三段螺紋組成,其擠出過程依靠螺紋的形式來(lái)完成的一種螺桿。
1)螺桿類型確定
按螺槽深度從加料段較深向均化段較淺的過渡情況分:
①漸變型:螺槽深度變化在較長(zhǎng)距離逐漸變淺。用于無(wú)定型、熱敏性塑料加工、也可用結(jié)晶型。
②突變型:用于熔點(diǎn)突變、粘度低的塑料。如PA、PE、PP,不適于PVC等熱敏性塑料
2)螺桿直徑
已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化,其大小一般根據(jù)所加工制品的斷面尺寸、加工塑料種類、所需擠出量確定
3)螺桿長(zhǎng)徑比L/Db
長(zhǎng)徑比越大,則塑料在料筒中停留時(shí)間越長(zhǎng),塑化更充分、均勻,以保證制品質(zhì)
單螺桿擠出機(jī)技術(shù)參數(shù)和型號(hào)
1、單螺桿擠出機(jī)技術(shù)參數(shù)
螺桿直徑Db:指大徑,系列標(biāo)準(zhǔn)20、30、45、65、90、120、150、165、200、250、300
螺桿長(zhǎng)徑比L/Db:螺桿工作部分長(zhǎng)度與螺桿直徑比值
螺桿轉(zhuǎn)速范圍:nmin-nmax r/min
驅(qū)動(dòng)螺桿電機(jī)功率P:KW
擠出機(jī)生產(chǎn)能力Q:每小時(shí)擠出的塑料量
比流量每小時(shí)每轉(zhuǎn)一周擠出機(jī)生產(chǎn)能力
名義比功率 每小時(shí)加工kg塑料所需電機(jī)功率
2、型號(hào)
SL-150表示螺桿直徑為150mm,長(zhǎng)徑比為20:1塑料擠出
擠出工藝參數(shù)
1、溫度
擠出成型溫度有料筒溫度、塑料溫度、螺桿溫度,一般我們測(cè)料筒溫度。溫度由加熱冷卻系統(tǒng)控制,由于螺桿結(jié)構(gòu)、加熱冷卻系統(tǒng)不穩(wěn)定、螺桿轉(zhuǎn)速變化等原因使擠出物料溫度在徑向和軸向都存在波動(dòng),從而影響制品質(zhì)量,制品各點(diǎn)強(qiáng)度不一樣,產(chǎn)生殘余應(yīng)力,表面灰暗無(wú)光澤。為保證制品質(zhì)量,溫度應(yīng)穩(wěn)定。
2、壓力
由于螺桿和料筒結(jié)構(gòu),機(jī)頭、過濾網(wǎng)、過濾板的阻力,使塑料內(nèi)部存在壓力。壓力變化如圖,壓力同樣存在波動(dòng)。
3、擠出速率
單位時(shí)間內(nèi)由擠出機(jī)口模擠出的塑料質(zhì)量或長(zhǎng)度。影響擠出速率因素:機(jī)頭阻力、螺桿與料筒結(jié)構(gòu)、螺桿轉(zhuǎn)速、加熱、冷卻系統(tǒng)、塑料特性。但當(dāng)產(chǎn)品已定,擠出速率僅與螺桿轉(zhuǎn)速有關(guān)。擠出速率也存在波動(dòng),影響制品幾何形狀和尺寸。
溫度、壓力、擠出速率都存在波動(dòng)現(xiàn)象,為了保證制品質(zhì)量,應(yīng)正確設(shè)計(jì)螺桿、控制好加熱冷卻系統(tǒng)和螺桿轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性,以減少參數(shù)波動(dòng)。
擠出成型工藝
一般根據(jù)所加工聚合物的類型和制品或半成品的形狀,選定擠出機(jī)、機(jī)頭和口模,以及定型和牽引等相應(yīng)的輔助裝置,然后確定擠出工藝條件如螺桿轉(zhuǎn)速、機(jī)頭壓力、物料溫度,以及定型溫度、牽引速度等。在擠出過程中,物料一般都要經(jīng)過塑煉,但定型方法則有所不同。例如,擠出的塑料常需冷卻定型,使其固化,而擠出橡膠的半成品,則尚需進(jìn)一步硫化。采用不同的擠出設(shè)備和工藝,可得到不同的制品。
粒料
聚合物與各種添加劑混合后,送入擠出機(jī)中熔化,并進(jìn)一步混合均勻。通過多孔口模,形成多根條料,再切斷成粒料。切斷有熱切粒和冷切粒之分。前者條料離口模后,一邊用空氣或水冷卻,一邊立即用旋轉(zhuǎn)刀切斷。后者是將條料全部冷卻后,再送入切粒機(jī)切粒。
片材和薄膜
凡厚度在0.25mm以上,長(zhǎng)度比寬度大很多的扁平制品稱片材;厚度小于0.25mm者稱薄膜。如將扁平口模出來(lái)的膜狀物,通過一表面十分光潔的冷卻轉(zhuǎn)鼓冷卻定型,即可制得平膜,此法也稱擠出流延法。這是制造聚丙烯薄膜常用方法。如果將所得平膜送入拉幅機(jī),在縱向及橫向同時(shí)拉伸 4~10倍(也可先縱向拉伸,再橫向拉伸),則可制得雙軸定向薄膜。由于拉伸時(shí),大分子取向,因此薄膜強(qiáng)度很高,但透水、透氣性有所降低。常用于制造聚丙烯和聚酯薄膜。如物料內(nèi)加發(fā)泡劑,并采用特殊螺桿和口模,也可制得低發(fā)泡沫塑料板材。
包覆線
當(dāng)金屬裸線通過一個(gè) T形口模時(shí),熔融塑料即圍繞裸線而形成包覆層(圖3[包覆線用機(jī)頭]),包覆線被冷卻卷繞后,即得各種電線電纜制品。
管材擠出工藝
設(shè)備:擠出機(jī)、機(jī)頭、定型裝置、冷卻槽、牽引設(shè)備和切割設(shè)備
1、成型
由擠出模具實(shí)現(xiàn)。熔體經(jīng)過濾網(wǎng)和過濾板,分流區(qū)、壓縮區(qū)、成型區(qū)而成為管狀物。
2、定型
方法:內(nèi)徑定徑與外徑定徑(內(nèi)壓法與真空法)
3、管材擠出工藝條件控制
溫度:料筒、機(jī)頭和口模溫度,是影響塑化和制品質(zhì)量的主要因素。擠出管材溫度一般較低,粘度高,有利于定型。
擠出速率:影響產(chǎn)量和質(zhì)量,其值決定于螺桿轉(zhuǎn)速
牽引速度:影響管材壁厚和直徑的的精 確性,要與擠出速度相適應(yīng)。
壓縮空氣壓力:內(nèi)壓法壓力0.02~0.05MPa
吹塑薄膜法成型工藝
1、擠出與吹脹
設(shè)備:擠出機(jī)及機(jī)頭、冷卻裝置、夾板、牽引輥、導(dǎo)向輥、卷取裝置。
2、吹塑薄膜擠出工藝條件
溫度:料筒、機(jī)頭和機(jī)頸溫度。溫度過高,薄膜發(fā)脆,抗拉強(qiáng)度下降;過高,抗拉強(qiáng)度低、表面光澤差、透明度下降、有熔接痕。
吹脹比與牽伸比:吹脹比—管膜直徑與口模之比(2-3);牽伸比—薄膜伸長(zhǎng)倍數(shù)(4-6)。
冷卻速度:由冷卻裝置調(diào)節(jié)。冷凍線—吹脹管膜上已冷卻定型的線;冷凍線越遠(yuǎn),冷卻速度越慢,薄膜橫向易撕裂。
擠出成型工藝應(yīng)用
采用幾臺(tái)擠出機(jī),同時(shí)供應(yīng)幾種塑料,再通過共用機(jī)頭擠出,形成一個(gè)整體的復(fù)合制品。例如用A、B、C三種塑料共擠出,可生產(chǎn)各種復(fù)合薄膜、復(fù)合片材、板材、型材和管材。
膠料過濾
在制造薄壁橡膠制品時(shí),為了防止制品發(fā)生漏氣、漏水,膠料不能含有雜質(zhì),一般在加入硫化劑前用擠出機(jī)過濾膠料,即在機(jī)頭處放置一層或多層濾網(wǎng),以濾去塑化物料中雜質(zhì)。
輪胎胎面和內(nèi)胎制造 胎面分整體擠出和分層擠出。整體擠出可用一臺(tái)擠出機(jī)將一種膠料經(jīng)扁平口模擠出;也可用兩種膠料(胎冠料和胎側(cè)料)兩臺(tái)擠出機(jī)共擠出,在共擠出機(jī)頭內(nèi)結(jié)合成一個(gè)整體胎面。分層擠出則用兩臺(tái)擠出機(jī)分別將兩種膠料擠成胎冠和胎側(cè),再在運(yùn)輸帶上進(jìn)行熱貼合,并經(jīng)多圓盤活絡(luò)輥壓為整體。內(nèi)胎擠出和管子擠出相似,胎筒擠成后,經(jīng)切斷,再接頭成型。
熔體紡絲
一些粘度大的樹脂在熔體紡絲時(shí),常用擠出機(jī)來(lái)熔融物料。熔好的物料直接經(jīng)過過濾器進(jìn)入噴絲頭,或用噴絲泵打入噴絲頭