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1、工艺系列培训课程2004年培训主讲：沈红波培训师：李国明、张志强、赵智源、刘杰、雷勇、李宁挤出机螺杆组合原理与应用工艺系列培训之四沈红波一、双螺杆挤出发展历程20世纪40年代，Erdmenger发明了同向完全齿合型双螺杆挤出机，50年代W&P公司进一步发展并投向市场；不断完善并成为聚合物工业、化学制品工业以及食品工业中必不可少的设备。Shenhongbo2.挤出机设备厂家和螺杆组合定义1.几大挤出机设备商，型号ZSK型--W&P;ZE型-Berstorff;APV--APV（BakerPerkins）TEX-日本制钢所;莱斯特里
2、公司[Leistritz]-ZSE型.螺杆组合,就是指挤出机螺杆的结构组成,不同组合以达到不同物料生产需要,螺杆组合能达到分散/剪切两种效果,解决物料的混和均匀要求,对生产稳定性有重要意义.Shenhongbo二、螺杆组合原理和应用的主要内容1.螺杆组合的基本结构和各部分特点；2.螺杆组合设计的基本原则；3.啮合同向双螺杆挤出过程不同功能段的螺杆构型和整根螺杆的组合设计；4.玻纤增强粒料制备的螺杆构型设计；5.特殊螺杆组合元件应用举例；6.类别产品现有组合特点和设计思路。Shenhongbo三、螺杆组合的基本结构和各部分特点1.
3、挤出机螺杆分两大部分,就是芯轴和螺纹套;2.螺纹元件--输送元件和剪切元件Shenhongbo3.螺纹套元件分类和特点3.1输送元件种类从导程和元件长度来分，96/9672/7256/5672/3256/2872/36L56/28L；3.2剪切元件就是通常说的捏合块,由单个的剪切块捏合在一起,片数不定,一般5/7片;900/5/56300/7/72450/5/36600/5/563.3输送元件输送机理；3.4剪切元件剪切机理；3.5正反元件差异；Shenhongbo4.挤出机型的机械设计参数任意同向旋转双螺杆挤出机的几何参数限定
4、为3个:1.啮合处间隙；2.内外直径比（OD/ID）；3.比扭矩（功率/容积比，即用扭矩/中心距的三次方（M/a3）表示）。★一根螺杆的螺纹顶部处在与之配合的另一根螺杆螺纹根部和侧面之间Shenhongbo四、螺杆组合设计的基本原则同向双螺杆的特点是:①转速较高并且在啮合区(两螺杆在横截面图中的重叠部分)不同位置处有较接近的相对运动速度,所以可以产生强烈、均匀的剪切;②几何形状决定了其纵向流道必定开放,使两螺杆之间产生物料交换。交换时,原处于一根螺杆螺槽底部的物料将运动到另一根螺杆螺槽的顶部。纵向流道的开放还使横向流道开放成为可
5、能,来实现同一螺杆相邻螺槽间物料的交换。这使同向双螺杆具有较好的分布混合能力,螺杆组合是双螺杆挤出工艺制定的关键。同向双螺杆挤出以混炼为主,螺杆组合要考虑到主辅料性能与形状、加料顺序与位置、排气口位置、机筒温度设置等等。。Shenhongbo4.1混合的两个定义1.分散混合固态物料、聚合物凝胶以及液滴等粒子尺寸减小的过程；指将少组分细化,如将无机填料粉碎及将玻纤丝切短等,它取决于剪切应力(或剪切速率);2.分布/分配混合改变各组分在混合体系中的空间位置的过程；分布混合与物料粘度无关，与单位能量输入也无关指减少少组分在多组分中分布
6、的非均匀性,它则取决于剪切应变剪切应变很难求得,用周向流量和轴向回流量来衡量分布混合效果Shenhongbo4.2典型螺杆组合图例Shenhongbo4.3捏合段的设计原则1.凹槽内物料承受的平均剪切速率减小螺棱间隙及增大螺纹头数都可提高平均剪切速率,亦即可增强单块捏合块的混炼能力。2.捏合块间的错列角是决定捏合段工作性能的一个关键参数3.注意捏合段的压力须与和它相连的正、反向螺纹段中的压力相匹配；各自的轴向流量和轴向压力梯度的关系曲线Shenhongbo五、啮合同向双螺杆挤出过程不同功能段的螺杆构型啮合同向双螺杆挤出过程一般由
7、加料、固体输送、熔融、熔体输送、混合、排气等功能段组成。不同的功能段需要不同的局部螺杆构型与它相适应,以完成不同的功能。Shenhongbo5.1加料段和固体输送段的螺杆构型1.加料段一般采用大导程、正向螺纹输送元件加大螺槽深度的非标准螺纹元件2.固体输送段把物料输送,同时松散的粉状低松密度物料压实或提高粒状物料在螺槽中的充满度,以促进物料在下游的熔融塑化Shenhongbo5.2熔融塑化段的螺杆构型1.评价用于熔融塑化段局部螺杆构型的好坏的标准应当是它能将机械剪切能变成热能而使物料熔融得最快、最彻底,又不使物料温度升高,即能量
8、利用最合理。2.熔融塑化给定聚合物的最佳螺杆局部构型取决于物料的比热、熔点、熔体粘度及聚合物在固体状态时粒子的大小。Shenhongbo5.2用于熔融的局部构型Shenhongbo5.3Berstorff用于熔融的局部螺杆构型Shenhongbo5.4挤出熔融过
