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押出机机头各部分组成及其功能.doc

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近几十年来,随着塑料工业和挤塑制品的大幅度增加,挤塑机的技术性能有了显著提高。例如，德国Berstorff及Demag公司的90挤塑机单机产量已达350公斤PE料，45挤塑机的小时单机产量达到65---80公斤PE料。日本三林公司的90挤塑机吹膜达到310公斤。挤塑机性能的提高，在很大程度上归功于螺杆结构的改进和各种新型螺杆的不断出现。各国在新型螺杆的研制方面，竞争非常激烈，高速高效，多品种、自动化则是单螺杆挤塑机发展的的总趋势。

高速高效单螺杆挤塑机的特点

1、能提高单机产量   对低密度聚乙烯而言，由于同一转速下的用新型螺杆的挤塑机产量，要比普通螺杆高30---100%，又因新型螺杆的螺槽较深，剪切热少，其转速可提高一倍左右，所以新型挤塑机的实际产量约为普通挤塑机的2---4倍，

２、可节约能源  因螺槽较深，物料的剪切力可以减少，所以在产量相同条件下，所需电动机功率就可大大降低。所以，新型螺杆在节约能源方面具有很大的优越性。

3、能低温挤出  正因为新型螺杆螺槽深、剪切热少，在转速及温度控制相同情况下，其挤出的料温就比普通螺杆挤出的料温低的多。这就便于控制温度，可避免一部分料产生剪切过热，利于提高挤塑制品的质量。另外，由于挤出温度低，冷却也较方便，这就有利于提高产量。

各种新型螺杆结构的探讨

如果不考虑螺杆上其他元件的影响，螺杆的挤出量与螺杆计量段螺槽深度近似地成正比关系．由于新型螺杆的计量段螺槽深度比普通螺杆大１.5-2倍，这就是新型螺杆能提高产量的主要原因。但是在提高产量的同时，被挤出的物料必须达到足够的塑化和混炼程度。因此，在新型螺杆上往往增设有塑化元件和混炼元件。

1、塑化元件主要有以下几种：

⑴挡住并不让未塑化的颗粒塑料进入机头的塑化元件。这种元件只让塑化的料或细粒通过，如阻流环、销钉型阻流螺杆、屏障型螺杆、BM螺杆、三角式多角型螺杆等都具有这种作用。销钉螺杆因通过的是细粒，所以一般还需由螺杆本身来保证塑化及混合，不让细粒进入机头。

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除以上五种目前常用的塑化元件外,还有其它塑化元件。从以上举列中可看出，一种元件往往具有数种作用，这可按照挤制品和机器的特点进行有分析地选择。在选择中还必须注意，在实际使用转速范围内，能满足物料塑化要求即可。由于大多数塑化或混炼元件增加挤出阻力，使压力和产量下降，所以这类元件不宜用得太多：采用两种以上的杆的性能更好。在近代高效挤塑机中，以两种元件组合的螺杆用得较多。

2、混炼元件

挤出机螺杆除有塑化功能外，还具有混炼效果，如使两种不同原料混合、两种不同颜色原料的混合或塑料与加入的填充剂的混合等。但对于混炼要求高的物料，普通螺杆甚至一般的新型螺杆就难以达到混炼要求，所以需对螺杆设置一些混炼元件。混炼元件应能促使物料上下翻转和前后对混，并增加剪切。这类螺杆常见的有方销型螺杆、斜齿型螺杆、菠萝型螺杆、圆销钉螺杆、等。

如何提高挤塑机输送效能

提高挤塑机的输送效能是提高产量的关键之一。想要提高输送效能，可从多方面着手，这里仅对两种主要方法加以叙述：

1、采用带有冷却槽的拉槽套筒

这种套筒的内壁拉有很深的槽，拉槽的目的是减少物料打滑，效果较好。对提高挤塑机产量很有实用意义。

2、提高螺杆的转速（对不起，有点事明天接着谈）

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2、提高螺杆转速

提高螺杆9转速能增加输出量。但普通螺杆挤塑机的转速太高时，将导致料的内剪切过于激烈，使温度升高到控制温度以上，这就难以保证挤制品的质量。新型螺杆的情况就不一样，由于增设了翻转元件和剪切元件、螺槽的计量段深度作了适当加深，所以在提高螺杆转速时料的剪切速度并未变化，料温并不比原来的高。此外，新型螺杆的计量段螺槽深度比普通螺杆深1.5～2倍，因而速度可比后者高1.5～2倍，甚至更高些。这说明，只有提高转速，新型螺杆才能发挥出良好的效果。

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高速高效单螺杆挤塑机的特点

1、能提高单机产量 对低密度聚乙烯而言，由于同一转速下的用新型螺杆的挤塑机产量，要比普通螺杆高30---100%，又因新型螺杆的螺槽较深，剪切热少，其转速可提高一倍左右，所以新型挤塑机的实际产量约为普通挤塑机的2---4倍，

２、可节约能源 因螺槽较深，物料的剪切力可以减少，所以在产量相同条件下，所需电动机功率就可大大降低。所以，新型螺杆在节约能源方面具有很大的优越性。

3、能低温挤出 正因为新型螺杆螺槽深、剪切热少，在转速及温度控制相同情况下，其挤出的料温就比普通螺杆挤出的料温低的多。这就便于控制温度，可避免一部分料产生剪切过热，利于提高挤塑制品的质量。另外，由于挤出温度低，冷却也较方便，这就有利于提高产量。

4、屏障型及BM型等螺杆有较硬的挤出特性 应用这几种螺杆的挤塑机，当机头压力增大时，生产量下降量并不多，因此，其优点是：⑴挤出量稳定，能生产优质产品；⑵最主要的是能克服大的机头阻力，并具有大的挤出量，可以生产大规格产品。

5、可降低生产成本 虽然新型挤塑机价格稍高，但按挤制品的实际产量计算，单位产量的成本可大大降低。例如新型挤塑机的产量为老挤塑机的3.5倍，而售价仅为1.3---1.5倍。若从长期使用角度来看，由于劳动生产率提高和单位挤制品产量的电能节约，更可以降低生产成本。

各种新型螺杆结构的探讨

如果不考虑螺杆上其他元件的影响，螺杆的挤出量与螺杆计量段螺槽深度近似地成正比关系．由于新型螺杆的计量段螺槽深度比普通螺杆大１.5-2倍，这就是新型螺杆能提高产量的主要原因。但是在提高产量的同时，被挤出的物料必须达到足够1、塑化元件主要有以下几种：

⑴挡住并不让未塑化的颗粒塑料进入机头的塑化元件。这种元件只让塑化的料或细粒通过，如阻流环、销钉型阻流螺杆、屏障型螺杆、BM螺杆、三角式多角型螺杆等都具有这种作用。销钉螺杆因通过的是细粒，所以一般还需由螺杆本身来保证塑化及混合，不让细粒进入机头。

的塑化和混炼程度。因此，在新型螺杆上往往增设有塑化元件和混炼元件。

2)形成使物料在短时内通过的高剪切区的塑化元件．如上述阻力环、屏障型螺、ＢＭ螺杆、三角式多角型螺杆及多角型螺杆。当物料通过这些高剪切区时，便迅速塑化。这是因为剪切速率等于速度Ｖ与间隙δ之比值，而一般高剪切区的间隙δ都设计得比螺杆计量断螺槽深度小很多（大约在０.７－１毫米），所以剪切速率很大。但是料在该处的停留时间不能太长，否则料在该处的停留时间不能过长，否则料温会迅速上升，影响挤出质量。如果塑化还不充分的话，可以经一定距离后再来一次高剪切。当然高剪切区也不宜用得过多，以免影响产量及挤出压力。但是，有的剪切元件（如屏障型及ＢＭ螺杆）还具有增压作用，能使挤出特性变硬及减少波动，并有利于挤制大的产品。虽然某些元件在一定条件下具有增压作用，可是不一定能提高产量。

⑶增强料的翻转和增加接触面积.螺杆设计如能做到增强料的翻转和增加料与螺杆的接触面积,就能大大促进料的塑化过程.起翻转作用的螺杆,希望底部有较大的圆角;但增加接触面积的螺杆底部,就不一定要有较大的圆角.兼具这两种作用的螺杆有:方销型螺杆、斜齿型螺杆、以及屏障型螺杆等。其他，像菠萝型螺杆、圆销钉螺杆和带通孔型元件螺杆等，一般只起增加接触面积的作用，而翻转作用极少。

⑷增加流道长度。 增加流道长度也就是增加了物料在螺杆内的停留时间及塑化时间。增大螺杆长径比L/D，也有同样的作用，所以螺杆越长塑化效果越好。

⑸用破碎和分散的办法加速塑化过程。颗粒料，尤其是在料层中心的位置，传热与塑化都较慢。如果螺杆上设有破碎元件，把颗粒料破碎并分散后与已塑化的料混合在一起，就能使料很容易得到加热和加快塑化过程。某些螺杆在送料段虽易形成固体塞，也需破碎。破碎元件一般以设计在螺杆中部附近为宜。这类破碎元件在屏障区、三角式多角形、多角形螺杆上都可看到；也可用花键式的、底径渐变的破碎元件和螺纹开槽的。如果像方销形螺杆那样，在破碎后再由混炼元件将固相料与液相料充分混合，则最好。

除以上五种目前常用的塑化元件外,还有其它塑化元件。从以上举列中可看出，一种元件往往具有数种作用，这可按照挤制品和机器的特点进行有分析地选择。在选择中还必须注意，在实际使用转速范围内，能满足物料塑化要求即可。由于大多数塑化或混炼元件增加挤出阻力，使压力和产量下降，所以这类元件不宜用得太多：采用两种以上的杆的性能更好。在近代高效挤塑机中，以两种元件组合的螺杆用得较多。

究竟哪一种塑化元件为好,这是难以肯定的问题。因为即使是同一种塑化元件，当螺杆规格、长径比大小、转速、螺杆的结构尺寸、原料和制品等条件不同时，所取得的效果可能是完全不同的。这点必须注意。笔者曾对公司原有一台山东塑机厂生产的老90挤塑机进行了螺杆改造，改造前挤制PVC塑化能力很差，梢大一点截面的芯线挤包绝缘层就出现表面塑化不良的疙瘩，笔者针对该现象特地设计，并委托武汉塑机加工了一根斜齿形屏障螺杆，其他未做任何变动，结果取得十分良好的效果，直至240的绝缘线芯都挤制表面情况塑化良好，再没有出现疙疙瘩瘩的情况。这里强调的是必须具体情况具体对待，螺杆的配置选择与材料种类、工艺要求都有关系，不能生搬硬套。

2、混炼元件

挤出机螺杆除有塑化功能外，还具有混炼效果，如使两种不同原料混合、两种不同颜色原料的混合或塑料与加入的填充剂的混合等。但对于混炼要求高的物料，普通螺杆甚至一般的新型螺杆就难以达到混炼要求，所以需对螺杆设置一些混炼元件。混炼元件应能促使物料上下翻转和前后对混，并增加剪切。这类螺杆常见的有方销型螺杆、斜齿型螺杆、菠萝型螺杆、圆销钉螺杆、等。

如何提高挤塑机输送效能

提高挤塑机的输送效能是提高产量的关键之一。想要提高输送效能，可从多方面着手，这里仅对两种主要方法加以叙述：

1、采用带有冷却槽的拉槽套筒

这种套筒的内壁拉有很深的槽，拉槽的目的是减少物料打滑，效果较好。对提高挤塑机产量很有实用意义。

2、提高螺杆的转速

提高螺杆9转速能增加输出量。但普通螺杆挤塑机的转速太高时，将导致料的内剪切过于激烈，使温度升高到控制温度以上，这就难以保证挤制品的质量。新型螺杆的情况就不一样，由于增设了翻转元件和剪切元件、螺槽的计量段深度作了适当加深，所以在提高螺杆转速时料的剪切速度并未变化，料温并不比原来的高。此外，新型螺杆的计量段螺槽深度比普通螺杆深1.5～2倍，因而速度可比后者高1.5～2倍，甚至更高些。这说明，只有提高转速，新型螺杆才能发挥出良好的效果。

在提高转速时,功率的计算应该注意.对于低粘度塑料,功率N并不与转速n成正比,功率基本上与螺杆直径的三次方成正比,与螺杆的长径比成正比;所以说基本上,是因为功率还和螺槽深度\螺槽中物料的填满系数\操作温度等等因素有关.以上所说的功率计算上的规律,过去很少有人系统地总结,掌物这些规律对挤塑机的设计计算是非常重要的.

螺杆压缩比新概念的探讨

螺杆的压缩比（又称为几何压缩比）通常是指螺杆前端和后端各一圈螺槽的容积之比。建立几何压缩比是为了解决由进料时松散集合之固态物料转变为出料时熔融密实物料之间的体积变化。物料在螺杆内这种体积的变化，称为物理压缩比。在设计螺杆几何压缩比时，其值应取得比物理压缩比大一些，但它以进料段与出料段的输送系数相同为条件，对于普通等距螺杆来说，压缩比是靠改变螺杆的根径大小来达到的，并可用下式表示：ε=V1/V2

式中V1---进料段一圈螺槽的容积

         V2---出料段一圈螺槽的容积

可是，新型螺杆就不同了。例如BM螺杆的进料输送系数比出料段高，屏障型螺杆屏障区的流通截面比出料段螺槽还少50--80%；等等。这些新的因素及其影响，使习惯上的几何压缩比的概念已不能适应于新型螺杆，因为新型高效螺杆的几何压缩比一般都较小，难以用这个压缩比来解释。　　　

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