单螺杆塑料挤出机原理是啥？
2023-01-09
本文主要是 单螺杆塑料挤出机原理是什么？ 相关的知识问答，如果你也了解，请帮忙补充。
往复式单螺杆混炼挤出机，在螺杆芯轴上设计有独特的积木式螺块，在一个螺矩内断开三次，称为混炼螺块，对应这些空隙，在机筒内衬套上，排列有三排混炼销钉，螺杆在径向旋转过程中，同时做轴向的往复运动。每转动一周，轴向运动一次。由于这种特殊的运动方式，以及混炼螺块和销钉的作用，物料不仅在混炼销钉和不规则梯形混炼块之间被剪切，而且被往复输送，物料的逆流运动给径向混合加上了非常有用的轴向混合运动，熔体不断地被切断、翻转、捏合和拉伸，有规律地打断简单的层状剪切混合。由于在径向和轴向上的同时混炼，增强了混炼效果，保证了最佳的分散混合和分布混合，因此均化时间短。另外，混炼销钉和螺块的相互啮合，也提高了机筒的自清洁能力。通过适当的螺块组合，可保证稳定的工作压力和温度，防止物料在机筒内产生降解。由于捏合元件的螺纹是中断的，所以作用在聚合物上的压力很小，不产生明显的温升。而单、双螺杆挤出机是在高剪切和高径向压力下对薄层聚合物进行剪切，必然使熔体产生大的温升，影响物料低温挤出的原则。同其它机器相比，在直径相同的条件下，其长径比较短，扭矩在较短的距离上传递，因此杆扭转形小。
对分布性混合来讲，在常规单螺杆挤出机中，由于螺槽中的物料很少发生分流和再取向，因而其分布混合不好。虽然通过在机筒内表面设置销钉（相应地将螺杆的螺棱作成间断的）而大大增加了分布混合能力，但这种改进并未提供对物料的完全切割（产生新的表面），也未提供有效的分布混合所需要的折叠（如同两辊开炼机中那样）和再取向。而往复式销钉螺杆挤出机所提供的分布混合机理，综合了静态混合器和两辊开炼机的"切割和再折叠的作用"。捏合螺纹元件的螺棱在每一个导程内间断三次，机筒上则相应地布置三排销钉，每个螺槽中的物料被间断的螺纹分到两个螺槽中，然后一部分重新联合，一部分再进一步分割。在每个L/D中的每个螺槽内的物料要经受4次分割，如果把捏合销钉也包括进去，它们不仅能在一个螺槽中提供附加的切割，也可以在每一中断螺棱处横过流线，从而使混合过程变得更复杂，所以每一L/D内物料被分割成的条纹数为：
Ns2=28
(考虑螺棱和捏合销钉，但未考虑捏合销钉横过螺槽作用）
如果考虑捏合销钉横过螺槽作用，则在一个L/D内物料被分割的数目为：
Ns3=212
则在4个L/D内料流将被分割的次数为：
NS4=248
=
2.8X1014
由此可知，为什么往复式销钉螺杆挤出机能够在非常短的螺杆长径比内实现大量液体或熔体的有效混合。对于大多数物料的分布混合操作，在L/D≤4的情况下即可实现良好混合。
对分散性混合来讲，将粒子破碎一般有两种途径：①提供很大的局部应力，当局部应力大于分散体系的屈服应力时粒子即可破碎，这是绝大多数混炼设备所采用的分散混合方式。这些混炼设备一般提供高的剪切区，物料经过高剪切区时，要经受很大的剪切应变，大的剪切应力有利于固相粒子的破碎，从而达到分散混合的目的。但这种分散混合方式不可避免地会产生非常大的剪切速率，可能使物料的局部温升过大，进而导致那些热敏性物料的分解，不利于产品质量的稳定。②采用柔性剪切的方式对物料进行分散混合。这种方式通过多次对物料实施强度不大的拉伸、剪切和折绕，使其疲劳断裂，从而达到粒子的破碎和分散混合的目的。显然这种分散混合方式不易使物料产生过大的温升，对加工那些热敏性物料是十分有利的。这种通过柔性剪切方式对物料进行分散混合是往复式销钉螺杆挤出机所特有的。
往复式混炼单螺杆挤出机工作原理与常规单螺杆挤出机的区别在于其螺杆在旋转的同时，还按一定的规律作轴向往复运动，这就使物料在螺杆和机筒中的运动轨迹大为复杂。机筒上的销钉如同一个个强制搅拌器，它起到对螺棱的清扫、对物料的输送并进行分布和分散混合作用。捏合销钉和螺杆根径形成的剪切区类似于双螺杆挤出机的压延间隙，这个间隙可以根据加工工艺的需要给予适当调整。随着螺棱的移动，这个间隙存在着一个最大值和最小值，如图2-14所示。当接近最小间隙时，物料被捏合销钉挡住，并在较小的压力下被拉伸、切割和剪切，物料在被挤出的过程中频繁地经过销钉与螺梭侧壁间的间隙，不断地被拉伸、剪切和破碎，达到混合目的。
参考知识1
螺杆的挤出机是塑料成型加工最主要的设备之一，远锦塑料机械厂通过外部动力传递和外部加热元件的传热进行塑料的固体输送、压实、熔融、剪切混炼挤出成型。螺杆挤出机自诞生以来，经过近百年的发展，已由普通螺杆挤出机发展为新型螺杆挤出机。尽管新型螺杆挤出机种类繁多，但就挤出机理而言，基本是相同的。传统螺杆挤出机挤出过程，是靠机筒外加热、固体物料与机筒、螺杆摩擦力及熔体剪切力来实现的。“摩擦系数”和“摩擦力”，“粘度”和“剪应力”是影响传统螺杆挤出机工作性能的主要因素，由于影响“摩擦”和“粘度”的因素十分复杂，因此，传统螺杆挤出机挤出过程是一个非稳定状态，难以控制，对某些热稳定性差、粘度高的热敏性塑料尤为突出。自60年代以来，世界上各国学者对螺杆挤出机理进行了大量研究，也取得了明显的成就，但由于他们的研究大多局限于传统塑料挤出成型机理、机械结构形式和换能方式，因而一直未能取得重大突破。传统螺杆挤出机所存在的如体积庞大、能耗高、噪音大、产品质量提高难等一系列缺点没有得到根本解决。