挤出机分流型螺杆的设计(一)

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在螺杆一定部位上安装销子、柱、角锥体或多孔板等分流元件,或者直接在挤出机螺杆上铣出凸柱、开分流沟成分流孔的螺杆角分流型螺杆。

分流型螺杆的种类很多，我们在此重点介绍分流型销钉螺杆和分流型DIS螺杆，面对其他分流型螺杆进行一般性说明。
: O% \9 [; N1 B- r- O 销钉螺杆上的销钉一般设在螺杆母体（10-8）或螺杆头部上（图10-3）。前者主要用来促进塑料的熔融，后者主要用来促进熔料的混合。螺杆上装设销钉后塑料的熔融过程发生了较大的变化。在普通螺杆上，外界的传到热量和熔料本身因剪切而产生的热量都必须从液相通过份界面传往固相，由于塑料的导热系数较低，整块的固体从大块逐渐熔化到完全消失需要较长的时间，而且也必然存在着图（4-4）所示的那样的温度梯度，这就是说温度波动和径向温差是必然存在的。但是销钉螺杆上，当塑料通过销钉时料中的固相被粉碎细化，细小的固相与液相混在一起被其包围，热量从各个方向从高温液相传往低温固相，熔化时间缩短（图10-1）。此外，销钉等分流元件对塑料造成附加的阻力，塑料流过时产生了剪切与摩擦，这些都有助于塑料的熔化。图10-2表示了在螺杆上增设销钉型混炼元件后古县各分部函数发生变化的实测数据。由图可见：当没有销钉时塑料要通过21D的长度后才全部熔融，而假设七排销钉后，只需15D便全部熔化。因此增设销钉便可在增大转速提高产量的同事保证固相在螺杆上全部及时熔化。
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我们曾经用图10-3的销钉螺杆进行过实验。在加工LDPE时，该螺杆在n=210rpm情况下塑化质量良好，产量达到63kg/Hr,此时熔料温度尚不超过170°C(图10-4a)。面用来对比的普通螺杆当n=110rpm时已出现了塑化不良的象征，其产量为32kg/Hr。试验结果正是 证实了销钉螺杆可以较大地提高产量。一般来说，在螺杆上增设销钉后产量大约能提高30-100%。
: ]0 J0 g7 U/ m1 E" ^' z 除此以外，当固相粉碎与细化后，液相的热量及时传给了固相，在促使固相熔融加快的同事也降低了液相的温度，这对降低挤出物的温度是很有利的。在普通三段式螺杆上，在挤出过程中，液相温度总是不断升高的，挤出物的径向温度总是比较大。相反实验表明，如果设计合理，设置段或螺杆头部的销钉能打乱料流、较少温度波动和压力波动，提高挤出质量。在使用图10-3的销钉螺杆挤出时，从图10-4和图10-5的比较可以看出：这种螺杆在挤出时不进温度低、波动小而且在告诉下这个有点更为明显。一般来说，设计得合理的销钉螺杆能将挤出物温度降低3°C左右。某厂在ф150挤出机上挤出交联聚乙烯的经验表明：使用普通螺杆当转速不大于20-30rpm时才能保证挤出料温不大于控制交联所必须的132°C，此时产量仅180kg/Hr.采用销钉螺杆后,挤出料温下降至128°C,因此可将螺杆转速提高至35-50rpm,此时产量达到了240kg/Hr,提高了1/4。

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除了采用圆柱销钉之外，也可直接在螺杆上铣出矩形的销钉（参看图10-46IKV螺杆）。销钉直径也可设计成大小不等。长短不一（图10-6），还可将销钉设计成人字型排列（图10-7），这些结构都加强了熔料在销钉头上的分流混合作用，改善了制品的均匀度一般认为，销钉头上的销钉直径与其高度之比为0.25-2，销钉之间的艰巨不超过销钉直径的1.5倍，销钉的总面积约为销钉头总表面的1/3-1/4。有资料推荐销钉直径与螺杆直径之间保持表10-1的关系。
显然，销钉数据的多少和将销钉设置于螺杆上的哪一个部位都将直接影响到塑料通过难易程度和分流强烈的程度，还将影响到塑料流动阻力的大小。销钉数量与安放位置选择不当，不进达不到预期的目的，相反会由于阻力过大而产量下降，或者由于局部摩擦发热过大而熔料温度升高
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