雙螺桿擠出機

故名思意,雙螺桿擠出機就是兩(一對、一雙)條螺桿的擠出機。  雙螺桿擠出機也是塑料加工企業的重要設備之一, 它在聚氯乙烯塑料加工中, 有著重要的地位, 常用以生產粒料、管材、型材和片材等加工制作中。

雙螺桿擠出機的機筒內孔呈“∞”形的, 兩根螺桿互相嚙合的兩個在相臨的兩個孔內轉動。

雙螺桿擠出機的裝置與單螺桿擠出機不同, 比單螺桿擠出機多一個下料裝置。  單螺桿擠出機是一個料斗按裝在擠出機的下料口, 物料直接下到料口, 由螺桿轉動, 螺紋代動直接進入機內; 而雙螺桿擠出機的料斗是按裝在下料器上的, 下料器是由一個小螺筒內裝有一條代有螺紋的小螺桿, 這條小螺桿有一單獨小電機代動, 這小電機是可以調速的, 是控制定量供料。

雙螺桿擠出機的螺桿比單螺桿要復雜些: 第一. 兩根螺桿是嚙合的還是非嚙合的;  第二. 兩根螺桿的轉動方向, 是同向的還是反向的;  第三.  螺桿是園柱形(平行雙螺桿) 還是錐形的;  第四.  實現壓縮比的途徑, 是變動螺紋的高度或導程, 螺桿根徑由小變大或外徑由大變小, 螺紋的頭數, 由單頭變為雙頭或三頭的;  第五. 螺桿是整體的還是組合的。  所有這些都表明雙螺桿擠出機的螺桿結構要比單螺桿擠出機的螺桿復雜得多。

在嚙合型平行雙螺桿中, 有的型號螺桿也分為三段, 每一段處有一個混合室, 加料段的外徑及螺距最大, 壓縮段次之, 均化段最小, 但在同一段中的螺桿是等徑、等距的。  有的型號螺桿不分段, 也是等徑(外徑和根徑)、等距, 但其鏍紋的寬度從加料段開始依次向均化段均勻地遞增。  有的型號螺桿的外徑及根徑是不變的, 是采用沿螺桿向前逐漸減少螺紋頭數和減螺槽深度的方法產生壓縮比。

在嚙合錐形雙螺桿擠出機中, 也有的型號的螺桿被分割成三段, 從加料段到均化段螺距由大變小; 有的型號的螺桿連續錐形, 以獲得壓縮比。  

在非嚙合型雙螺桿中, 兩根單螺桿并列于“∞”形的螺筒中, 其工作原理與單螺桿擠出機類似。  所謂軸式雙螺桿擠出機, 實質上是單螺桿擠出機的特殊設計。

實際上, 隨著技術的進步, 雙螺桿擠出機的螺桿也在不斷的變化和改進。改進的范圍如下:

1). 加大螺桿的長徑比, 對于硬聚氯乙烯塑料的加工, 以便在溫和的加熱條件下, 得到更好地可控能量傳遞和在更高產率下保證完成凝膠化;  

(2).  增大螺桿的速度范圍和扭矩容量;

(3). 改進螺桿幾何形狀的設計. 引入混合和解壓區, 使之具有多功能、高產能和低能耗;

(4). 螺桿溫度自動控制系統。

1. 雙螺桿擠出機的料筒:

雙螺桿擠出機的料筒一般有兩種, 一種是整體式的; 另一種為組裝式的, 兩種的內孔均為“∞”形的。  對于整體料筒在清理螺桿時比較麻煩, 需要將螺筒移出, 可沿著軌道朝前方滑移出螺桿, 便可清理了。 對于組裝式料筒, 只要分段拆卸即可把螺桿露出清理了。  雙螺桿擠出機的料筒都代有放氣孔, 便于抽真空, 因為無論是顆粒料還是粉狀料, 其中都存在大量的空氣, 在密封的料筒中很難排出, 所以雙螺桿擠出機都裝有抽真空的裝置, 只有把物料中的空氣和加熱時產生的揮發物, 全部抽凈才能保證制成品的質量。  

2.  雙螺桿擠出擠的加料裝置;

雙螺桿擠出機必須要定量加料, 所以必須有加料裝置。加料裝置的方法有: 翻斗式加料器和螺旋桿式加料器兩種。  前者借助于軸桿的轉動而達到定量加料, 后者一般由直流電動機驅動, 便于無極調速來適應螺旋桿速度的變化, 它的定量性好, 并能穩定而連續地加料, 得到了廣泛的應用。 絕大多數的雙螺桿擠出機都是采用這種加料的裝置。

3. 雙螺桿擠出機的傳動裝置:

雙螺桿擠出機的傳動裝置同單螺桿擠出機基本類似, 不過雙螺桿擠出機的傳動要帶動兩個螺桿同時轉動, 多幾個齒輪, 動力要大一些。 但是要增加擠出量, 必須增加驅動功率、驅動 扭矩和止推軸承的承載能力與壽命, 因此, 推力軸承的質量是非常重要的。

利用雙螺桿擠出機在塑料加工成型中, 只有把物料中的氣體全部排出, 擠出的制成品才能密實、堅硬, 才能保證質量。  

在這一問題上, 有一個很好的實例: 就是山西省朔州市, 鑫德塑膠管廠生產的穿線管,  就是因為強度不夠, 老板總覺得管子不如河北生產的管子結實, 怎么改換增強劑、怎樣調整配方, 都存在這一問題。他就是不從設備上和操作上找原因?？傉J為是配方問題。  還有, 待管子生產出來后放上幾天, 待管子充分冷卻后, 這一問題就更加顯得突出了。             

為什么會這樣呢?  分析的結果: 就是他們沒有充分利用排氣裝置。 使空氣存在于物料之中,  就是在管壁之中存有大量的氣體, 薄々的管壁上全是細小的砂眼,  這就大大的降低了它的強度。  那么為什么又等它充分的冷卻之后, 就顯得這管子的強度更低了呢?  這是因為氣體是熱脹冷縮的倍率非常大, 當熱的時候氣體充滿了砂眼的空間, 也邦助了管壁呈受一定的力,  就顯得比冷卻后的時候強度大了一些,  而冷卻后氣體的體積大大的縮小了, 也就好像是氣球泄了氣憋下去了,  砂眼中無充實物, 也就沒有了強度, 邦不上管壁的忙了, 所以待冷卻后也就顯得強度更加低了些。  

為什么他們會有這種現象呢?

因為他們根本就不利用抽真空的裝置, 管子都生產了半年多, 連抽真空裝置的管道還沒有按裝上。   要他們接通管道抽真空, 總是強調客觀。 雖然他們在溫度的設定上, 也是頭一段的溫度比其它段的溫度都高, 但當物料到達抽氣孔時根本就還沒有融化, 他們的出氣孔也不加蓋, 粉料都從抽氣孔中冒了出來, 老板還特意定做了一個白鐵的接料盤, 接住冒出來的這些粉料, 以便回收。 就是把粉料推到抽氣孔的前方才熔融塌下去, 這就把塌下去空間的空氣和物料中原存在的氣體全都夾帶在物料之中了, 隨著物料一起擠向前去, 擠出機頭, 擠在管壁之中了。 所以管子的強度就大大的降低了。

那么河北省一些生產穿線管的廠家用單螺桿擠出機又沒有抽真空的裝置, 生產出來的穿線管, 為什么不存在這一問題呢?  所有的單螺桿生產穿線管,  都是預先造粒, 用顆粒再生產穿線管,  沒有用粉料直接出管子的。 這就是把粉料給壓縮了一次, 塑化熔融了一次, 料中也就不存在了氣體和低溫揮發物了, 又由于規范的單螺桿擠出機的螺桿都分為三段, 從擠出理論中得知, 加料段的平行螺紋螺槽是填不滿料的, 是有空間的, 壓縮段將顆粒間隙之氣體可以壓縮回來, 能順著加料段回到加料口而排出去, 而料斗中的顆粒與顆粒之間是有很大的空隙的, 所以壓縮回來的氣體, 是能從加料斗向上排出去的。 也就不存在這一問題了。

但錐型雙螺桿就不同了. 它是一個錐形體, 整條螺桿都是壓縮段, 機頭和模具的連接部位, 才是擠出段, 它的給料裝置就等于是整個螺桿上的加料段,  物料一進入螺桿就開始進入壓縮段進行壓縮了, 空氣是不易向后排出的, 所以錐型雙螺桿擠出機, 要充分的利用抽真空的裝置, 由于它向后下從加料口是很難排出氣體的, 因為向后都是壓縮段, 料越壓越緊, 壓縮出來的空氣, 向后是擠不出去的, 只有向前移到抽氣孔被抽氣裝置抽走。

由于物料下到加料口就進入了壓縮段, 所以它的加熱程序與一般擠出機也不同, 它是: 最開始的這一段(也就是靠近下料口的最后一段)設定的溫度最高, 物料應該在這一段就達到熔融壓實,  待到抽氣孔的部位,  物料已經熔融塌下去了,  塌去空間的空氣和料中的大量的空氣, 隨著物料到達抽氣孔, 都要被抽真空的裝置, 把這些氣體抽走, 才能保證物料或成品中不存有空氣。

4. 雙螺桿擠出機的操作要點:

關于雙螺桿擠出機的操作, 在設憊使用說明書中都有具體的規定, 使用者應嚴格遵守。由于聚氯乙烯樹脂比聚烯烴料更不穩定, 操作不當不僅會使物料分解、燒焦、也會腐蝕和損壞設備。  因此, 以加工硬聚氯乙烯制品為例, 使用反向轉動的嚙合型雙螺桿擠出機的操作要點如下:

(1). 溫度的設定:  雙螺桿擠出機的溫度設定是翻“馬鞍”形分布, 即兩頭高, 中間低, 口模的溫度可達190℃左右。

(2). 開機和停機:   對新設備開機時, 當設定溫度己達到規定值后并保溫一定的時間, 使熱量傳導到機筒內表面, 即使溫度均衡了, 然后再開機(剛開機一定要用低速), 運轉正常后加入清機料。  待清機料從機頭?？诹鞒龊?/span>, 再加入干混料進行正式運轉擠出產品。

在停機前, 再用清機料代替干混料, 將螺桿中的正式產品料清理干凈。  可在模具中保留清機料, 下次生產可直接加熱, 也可拆卸模具清理熔融料。

為什么雙螺桿擠出機要用清機料清理螺桿和機筒而單螺桿擠出機不用呢?  因為單螺桿擠出機卸下機頭取出過濾板就是螺桿頭, 在工作完畢前已停止對機筒加熱, 待料擠完后, 在卸機頭的時間, 機筒的溫度己下降了20～30℃ (不致于把物料熔融), 這時再開機使螺桿轉動, 用點較涼的顆粒從加料口徐徐的加入, , 不要填滿螺槽, 就能把機筒內和螺紋中的粉料趕出來, 下次再開機生產前加熱機筒時, 機筒內就不至于有糊料了。

而雙螺桿擠出機就不同了, 雙螺桿擠出機有加料裝置、螺桿的結構和幾何的形狀都不同, 又有機身和機頭的連接部分, 機頭和模具的連接部分。   一般雙螺桿擠出機工作完畢都不卸機頭(因為太麻煩, 尤其是連接部位), 工作完畢后停機時, 肯定機內還存有不少的料, 不設法吧這部分料弄出來, 在下次生產開機前加熱升溫時這些料肯定要分解或焦燒, 如果糊了扒在螺桿和機筒上, 還得整個把機器大拆卸, 抽出螺桿, 內外清理, 清理干凈后才能從新安裝好再用, 更麻煩。所以雙螺桿擠出嘰一定要用清析料。

 清析料一般都是耐溫度較高, 另一個耐溫時間也較久, 再一個潤滑性能也好。  請看下面清析料的配方中, 熱穩定劑的總量占: 16 %,  潤滑劑的總量占: 10 % 。

旭一塑料科研部