挤出机用变流道型螺杆的设计(二)

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在生产中取得较好效果的单螺纹波形螺杆的几何参数汇总于表10-7。其中φ63的波形螺杆当n=210rpm时挤出LDPE可以达到154kg/Hr的产量,挤出SPVC可以达到239kg/Hr的产量。

φ115的波形螺杆当n=172rpm时挤出LDPE可以达到694kg/Hr的产量。

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进一步的研究表明:为了保证熔料在波峰处收到足够的剪切,波峰的螺槽深度应该较小,一般大约在一颗料粒的尺度左右.从这个观点来说:如果要将大型螺杆设计成波形计量段螺杆将是困难的.因为这时由于流道截面较小会出现阻力增大产量下降的现象.为了解决这个问题,设计了双槽波形计量段螺杆,它是在原料波形计量段螺槽中再增设一条中间螺纹,这样便形成了双头螺纹的波形计量段.但是中间螺纹两边的波形螺槽应设计成一变深、一边浅.这样由于中间螺纹棱顶较窄(φ63为1.6mm左右),它与原料主螺纹之间还存在着一个间隙(φ63为1.5mm),因此处于主螺纹浅槽中的已熔料便可越过该间隙流入相邻的深槽中去,而塑化不完全的塑料依然停留在浅槽中承受强烈的剪切,保证了它迅速塑化,同时还可得到高的混合质量,解决了原料大型单螺纹波形螺杆波峰处阻力过大的弊病.实践表明:这种φ63双槽波形计量段螺杆在挤出LDPE时,当n=220rpm,p=200kgf/cm2,T=200°C的情况下产量达到了210kg/Hr.

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在波形计量段之后还可考虑增设屏障型混炼元件以进一步提高混炼质量.当然也可直接采用普通的等深计量段(表10-9只L5).

1976年日本三菱重工发表了HM型多角形变流道螺杆的实验报告.这种螺杆的结构特点是第I阶的压缩段和计量段由HM混炼段所取代,第II阶仍具有普通螺杆的形状(图10-38).

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HM混炼段部分的断面呈多角形(四角或六角).螺杆外接圆与混炼段前后螺杆的外径相等,并沿轴向扭转成一定的螺旋升角.机筒内接圆与混炼段后机筒的内径相等,这样的结构保证螺杆仍能顺利地从机筒前端抽出.

在普通螺杆上,塑料处于层流运动状态,其断面形状不变,而在HM混炼段上,塑料断面形状依次按A1(等腰三角形)→A2(斜三角形) →A3(梯形) →A4(斜三角形) →A5(等腰三角形)面变化(图10-39),在螺杆旋转一转时其断面形状重复变化的次数等于多角形机筒的角数.这样塑料除了像一般螺杆那样熔融塑化外,还具有类似密炼机和开炼机那样的使塑料强制变形、挤压、捏合、碾压和分割等作用.因此无论就熔融塑料或混合质量都得到了很大的提高.为了充分发挥HM混炼段的功能,将它置于固相破裂前比较理想.

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变流道螺杆除了上述波形螺杆和HM多角型螺杆之外还存在着多种变种.如1972年西德发表的偏心螺杆,其工作原理便与波形螺杆类似,它是以2D为周期的一种变流道螺杆,还有以D为周期的巴麦格(BAMAG)螺杆等等.1980年日本池贝铁工发表的XS螺杆,在某些意义上也与HM螺杆类似,只不过它的机筒不是六角形,而是机筒内部有六个凸起,通过这些凸起部分来达到变流道的目的.

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