一、擠出機分類


認識產品代號及規格參數


例如：SHJM-Z40×25×800，


表示：螺桿直徑為40mm，長徑比為25，牽引輥筒長為800mm的雙螺桿混合塑料擠出改塑薄膜機。


1、“SH”類別代號，指雙螺桿混合型（也有寫：SHSJ，SJ指塑料擠出機）。


2、“J”組別代號，指擠出機。


3、“M”指品種代號，指吹塑薄膜機。


4、“Z”指輔助代號，指主要機組，另如是“F”指輔助機。


5、“40×25×800”指規格參數，指螺桿有直徑為40mm，長徑比為25，牽引輥筒長為800mm。


6、最后一位為廠商識別序號，一般不出現，被省略。


二、雙螺桿混合擠出機的功能參數


1、“D”為直徑，衡量產量大小的一個重要參數。


2、“L/D”，指長度與直徑的比例，直接影響到塑化度，是衡量用途的標志，一般塑料改性，用30-40左右，常用36：1或30：1。


3、“H”，螺槽深度，指其容料空間之大小。


4、“e”螺棱厚度，工藝上體現在剪切之大小。


5、“6”螺桿與機筒之間隙，擠出機質量的一個重要參數，一般在0.3-2mm，越過5mm擠出機是警介線。


6、“N”主機轉速，指其最高值，指一個加工調整范圍，極大影響產量及中高低速之劃分。（國產機一般500-600r/min），（如：max:600r/min，低速： 230-240r/min 、中速350r/min 、高速450-600r/min。


7、“P”，電機功率及加熱功率。




三、螺桿排列及其工藝設定
①螺桿的分段及其功能


（1）螺桿一般分：輸送段、熔融段、混煉段、排氣段、均化段5個段。


a、輸送段，輸送物料，防止溢料。


b、熔融段，此段通過熱傳遞和摩擦剪切，使物料充分熔融和均化。


c、混煉段，使物料組分尺寸進一步細化與均勻，形成理想的結構，具分布性與分散性混合功能。


d、排氣段，排出水汽、低分子量物質等雜質。


e、均化（計量）段，輸送和增壓，建立一定壓力，使模口處物料有一定的致密度，同時進一步混合，最終達到順利擠出造粒的目的。




（2）分布（分配）與分散混合之段別


a、分布混合，使熔體分割與重組，使各組分空間分布均勻，主要通過分離，拉伸（壓縮與膨脹交替產生）、扭曲、流體活動重新取向等應力作用下置換流動而實現。


 b、分散混合，使組分破碎成微粒或使不相容的兩組分分散相尺寸達至要求范圍，主靠剪切壓力和接伸應力實現。




②輸送元件，螺紋式


表示法：如“56/56”輸送塊，前一個”56”指導程為56MM,后一個”56”指長度為56MM。


大導程，指螺距為1.5D~2D;


小導程，指螺距為0.4D左右。




其使用規律：隨著導程增加，螺桿擠出量增加，物料停留時間減少，混合效果降低。


a、選用大導程螺紋的場合，以輸送為主的場合，利于提高產量；熱敏性聚合物，縮短停留時間，減少降解；排氣處，選用（也有選用淺槽），增大表面積，利于排氣、揮發等。


b、選用中導程螺紋場合，以混合為主的場合，具不同的工作段逐漸縮小的組合，用于輸送和增壓。


c、選取用小導程螺紋的場合，為一般是組合上逐漸減小，用于輸送段和均化計量段，起到增壓，提高熔融；提高混合物化程度及擠出穩定。




③混煉元件，包括兩大類：“K”系列與“M”系列（齒狀）


“K”系列


表示法：如K45/5/56”，屬于剪切塊，帶“Ｋ”指片狀剪切塊，“４５”指片拼成的角度，“５”指共有５片，“56”指長度為56MM，螺棱寬度為56/5=11.2mm ），


其參數：


A、方向，有正向和反向——反向，對物料的輸送有阻礙作用，起到延長時間，提高填充增大壓力，大大提高混煉效果的作用。


B、角度，一般有30°、45 °、60 °、90 °之分，其作用與效果：


?正向時，增大交錯角，將降低輸送能力，延長停留時間，提高混煉效果，但越易漏流。對于分布混合與分散混合而言，分布混合隨著角度大而更加有效，分散混合在角度45 °時最好，其次是30°，最差是60 °。


?反向時，增大角度，將減少聚合物之有效限制，但越易漏流。


C、螺棱寬度，一般有7mm、11mm、11.2mm、14mm、 19mm等等，這是衡量剪切大小和混合大小的一個最重要參數之一，寬度越大剪切越大混合越小；寬度越小剪切越小混合越大。對于分布混合與分散混合而言，分布混合，隨寬度增大而有效性減少，分散混合隨寬度增而有效性增大；寬度越小，物料軸向有效流量和徑向有效流量之比隨之增大。


D、頭數，一般單頭、雙頭、三頭。其作用效果：


a、正向時，頭數越少，擠出輸送能力越大，扭矩越大，混合特性也越優，但剪切作用越少。


b、反向時，頭數越少，擠出輸送能力越小，混合特性越優。


c、二頭螺紋可用于擠塑，受熱均勻，自潔性能好（常用的）。


d、三頭螺紋，能靈活選擇物料在機角的壓力和溫度分布，加纖穩定，排氣表面更新效果好，但產量低。


“M”系列


齒形狀，主要起到攪亂料流，能使物料加速均化。齒越多混合越強。但使用時需注意，高剪切的破壞性。(表示法，如國內和臺灣地區的“M80”、 “ＷＰ”的ＳＭＥ４５／４５、“ＢＥＲＳＴＤＲＦＦ”的ＺＢ４５／３／１１)




四、螺桿各段螺桿排布與溫度設定


1、塑料的物理變化特性及溫度設定原則




⑴塑料的物理變化特性


A、非結晶性塑料


隨溫度逐漸升高有三個物態特性如：


　　　　高彈態　　　　粘流態


　　Tg       　　　　Tf      　　　  Td


(玻璃化溫度)    （熔融溫度）   （分解溫度）


其熔融在剪切流動引起粘性耗散下進行。




B、結晶性塑料


隨溫度逐漸升高有二個物態特性，且變化都較為突然如：


Tm               Td


(熔融溫度)   （分解溫度）


其熔融經歷：固態床的形成、破裂、形成大量顆粒漂浮于熔體中，后逐漸融化。




⑵溫度設定原則


①共混合金各組分熔點及其比列：以共混組分熔點為依據，以連續相熔點為調整范圍。


②塑料的熱性能，如熔融吸熱放熱、熱降解歷程及熱氧化難易。


③塑料各組分熔點范圍內，流動性能及形態變化。


如PC/ABS（6：4），PC：熔點230度左右，分解點350度左右；ABS：熔點180~190度左右，分解點245-290度左右，因此PC/ABS加工溫度230-250度，考慮到其他助劑，如相容劑，潤滑劑的熱穩定性等等。




⑶物料溫度升高的來源 


A、螺桿的剪切和物料粒子間相互摩擦生熱。


B、筒體的傳熱。   


     


2、各段螺桿排布與溫度設定 
螺桿組合的作用 


①輸送物料；


②提供剪切——使加工物料獲得物理變化和化學變化所需的能量，使組分間分散和分布；


③建壓。






物料顆粒熔融過程的分析


聚合物自由輸送與預熱——全充滿或部分充滿固體塞——固體摩擦、耗散與固態密集“海島”結構的生成——固態稀疏“海島”結構—— 成型擠出。




螺桿排布分段與溫度設定


1、輸送段


A、螺桿排布思路有：


? 深槽正向螺紋；


? 中等螺槽大導程正向螺紋，且螺槽容積由大變小，即螺紋導程由大向小漸變。




B、溫度設定思路


? 不宜太高，影響物料在此段輸送和受剪切的；  也不宜太低，螺桿受力過大或卡死；


? 一般略接近熔融，按梯度排列。




2、熔融段


A、螺桿排布


物料在此段要達到的目的是：使加工物料獲得物理變化和部分化學變化所需的能量，使組分間分布均勻和初步分散,做到組分均質化、粘度接近。


一般要求物料承受較大的剪切和機筒傳熱，使之熔融。一般設置捏合塊，剪切元件或反螺紋，且注意相間排列配合。




B、溫度設定


①、玻纖系，溫度太低，樹脂半融，到后段玻纖包覆性差；溫度太高，樹脂流動提高，混煉與剪切作用變小，甚至出現高溫降解，其設定原則：


? 據基料不同和玻纖含量不同；


? 扣除螺桿剪切輸入的熱量，略高于基料熔點范圍內；


? 熔融段后段（即玻纖加入口）熔體流動狀況。


②、填充系，（提供強剪切使填充物，充分分散），熔融段高出基料熔點10~20℃（盡量提高），使物料充分熔融均勻分布。


③、阻燃系，(保護好阻燃劑)，其溫度要偏低，特別是白色材料，盡可能降低。


④、玻纖增強阻燃系，設定溫度介于前面兩者間，以物料基本熔點為依據。


⑤、合金系，以兩組熔融溫度為依據，同時考慮組分比例及組分之熱敏性等，適當調整溫度。


3、混煉段


A、螺桿組分排布


物料在此段要達到的目的是：


a、細化分散，形成理想的尺寸和結構。


b、注意保護成品理想的結構不被破壞。


一般有兩種典型思路：1、增強型，二頭和三頭組合；2、兼分布與分散的高剪切與高分流以捏合塊為主體，螺紋塊為輔助咸高剪切。


較好方法：不同厚度，不同差痊角的捏合塊組合，加上輸送螺絲塊——使物料受高剪切而分散又保留時間與返混，但保證不降解。




B、溫度設定


a、玻纖系，溫度太低，物料流動性能差，粘度大，摩擦變大，生熱高，會出現局都過熱；溫度太高，樹脂降解，剪切度小玻纖分散變差，其設定原則：


? 據基料和玻纖含量不同而不同。


? 略筒于基料熔點范圍內。


? 據成品帶條的光澤度而確定。


b、填充系，（提供強剪切使填充物，充分分散），混煉段高出基料熔點10~20℃（盡量提高），使物料充分熔融均勻分布，保證混合體是流體狀態。


c、阻燃系， (保護好阻燃劑)共混溫度在偏低，特別是白色材料，盡可能降低。


d、玻纖增強阻燃系，溫度設定以物料基本熔融為依據，保護好阻燃劑。


e、合系化，以組分的熔融溫度為依據，同時考慮組分比例及組分熱敏性而調整。




4、排氣段


螺桿組合排列


一般排氣口入口處，設立反向螺紋咸反向捏合塊，將熔體密封建立起，是高壓；用大導程螺紋元件以形成低充滿度和懂熔體層，使物料暴露自由表面或采用多頭小導程螺紋，以增加熔體表面更新速度，利于氣體排除與揮發。


總的思路：反螺紋（R-LH）或反向棍合塊（KG）+輸送螺紋+大導程或多頭小導程螺紋。




5、均化（料量）段


A、螺桿組合


螺紋塊導程漸變小或螺槽漸變小來實現增壓，減少背壓段長度，同時注意采用單頭螺紋與寬螺棱螺紋來提高排料能力，避免冒料。


B、溫度設定


以適當降低溫度，但模頭高溫利于排料。


在熔融段溫度基礎上，適當降低溫度，其原則：根據帶光澤降度而定




五、轉速問題


轉速越高，剪切越大，將分散相均勻分散于基體之中；剪切越大，分散相尺寸越細，但轉速過大，摩擦大易引起熱降解，同時停留時間變短，混合不均。


轉速越低，剪切越小，分散不均勻，同時停留時間長，對易分解聚合物不利。


轉速與螺桿結構都是與剪切分散有關，因此必須兩者作為整體考慮。


⑴加纖增強類，影響到玻纖的長度和直徑，影響到樹脂與玻纖的分散包裹問題，從而影響增強效果。


⑵合金類，必須考慮：轉速剪切對樹脂間的結構的生成和破壞問題。如PC/ABS合金，屬于類似海綿的“海島”結構。


⑶阻燃類，必須考慮：阻燃劑的熱性能，如熔融吸熱放熱、熱降解歷程及熱氧化難易。