機(jī)筒及螺桿

　　機(jī)筒和螺桿是擠壓機(jī)的主要組成部分之一,，它的構(gòu)造如圖8-2所示。

 

　　1,、機(jī)筒

　　機(jī)筒的構(gòu)造一般由三部分組成：一，加料部分(機(jī)筒加料段);二,，壓力及加熱部分(機(jī)筒的塑化段及擠出段);三,，襯套。

　　(1)加料部分：塑料在機(jī)筒的加料部分中,，溫度不宜太高,，以免物料粘住螺桿難于前進(jìn)，并且也防止物料堵塞在加料口內(nèi),，造成加料困難,。此外，機(jī)頭處的塑料壓力是靠螺桿后端粒狀物料所產(chǎn)生的大量推力而造成的,。如果物料過早軟化,，對形成此壓力就產(chǎn)生一定的困難，所以加料部分溫變不宜太高,。通常在加料部分用水冷卻,，保持低溫，防止加料困難,。同時,，冷卻又可預(yù)防螺桿軸承的過熱。

　　另外,，加料部分和螺桿軸承部件之間,，擠緊剩下的自由空間應(yīng)具有傾斜的孔，這樣在潤滑油滲漏的情況下,，不會使塑料受污,。并且由螺桿后部漏出的塑料亦由此孔內(nèi)排出。

　　(2)壓力與加熱部分：壓力與加熱部分是機(jī)筒的主要部分,，塑料通過這一部分時,，要受到逐漸增加的壓力作用，并且溫度也很快上升,，因此,，機(jī)筒必須經(jīng)得起很高的壓力，并且應(yīng)該實(shí)現(xiàn)對材料的均勻加熱,。除了考慮壓力與加熱外,，螺桿對機(jī)筒壁的機(jī)械磨損和不同塑料的化學(xué)反應(yīng)及其分解產(chǎn)物(如氯化氫)的腐蝕，也必須考慮在內(nèi),。

　　機(jī)筒的壓力與加熱室可分整體式和組合式兩種,，這取決于擠壓機(jī)尺寸和結(jié)構(gòu)。但在大多數(shù)的情況下,，為了簡單起見,，機(jī)筒都做成整體式的,。

　　(3)襯套：為了適應(yīng)不同塑料對機(jī)筒的要求，節(jié)約貴重金屬,，提高機(jī)器的使用壽命以及便于維護(hù)檢修一般在擠壓機(jī)機(jī)筒內(nèi)都裝有可換襯套,。這樣當(dāng)機(jī)筒內(nèi)表面磨損得很厲害時，只要調(diào)換襯套就可以了,，不必調(diào)換機(jī)筒,。襯套與機(jī)筒應(yīng)有良好的配合，當(dāng)受熱膨脹或收縮時,，不致產(chǎn)生應(yīng)力,，并保持機(jī)筒的傳熱效率。

　　襯套的內(nèi)壁是光滑的,，但應(yīng)使其光潔度較螺桿的光潔度為低，從而增加材料與襯套之間的摩擦力,，使塑料順利前進(jìn),，并產(chǎn)生較高的前進(jìn)推力。為了達(dá)到這個目的,，襯套內(nèi)有時還帶有不同形狀的縱向槽或螺旋槽(或在全長上都有,，或在一部分長度上)，這特別適用于加工硬聚氯乙烯塑料(因?yàn)橛簿勐纫蚁┧芰媳旧淼牧鲃有暂^差),。同時,，開槽后能夠減少擠出產(chǎn)量對螺桿通水和機(jī)頭阻力的敏感性。但是,，開槽時必須注意形狀,，以防止聚氯乙烯塑料在此分解。

　　襯套與螺桿之間的間隙應(yīng)當(dāng)保持最小,，以免在擠壓過程中物料經(jīng)過間隙而反方向排回,，從而大大低生產(chǎn)能力。增加塑料在高溫下的停留時間,，會引起塑料的分解,，同時間隙過大，對產(chǎn)品質(zhì)量也有顯著影響,，特別會引起外觀疵病,。一般襯套與螺桿之間隙不能超過1毫米，否則就會影響產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量,。

　　2,、螺桿

　　螺桿可以說是擠壓機(jī)的心臟，是很重要的工作構(gòu)件,。塑料在擠壓機(jī)中受外加熱及摩擦熱而塑化,，這是塑料的共性,，螺桿就是使塑料塑化而設(shè)置在擠壓機(jī)內(nèi)的重要構(gòu)件。但是,，各種塑料在熱狀態(tài)下,，性質(zhì)各不相同，都有它的特殊性,，因此,，在設(shè)計螺桿幾何尺寸時，必須考慮各種因素,，以適應(yīng)不同塑料的特性,。當(dāng)然，不可能用一根萬能型式的螺桿來適應(yīng)所有的熱塑性塑料,。但是,，也不意味著對每種材料都需要一根特殊的具有一定斷面形狀的螺桿。如果采用的原料性質(zhì)比較相似而產(chǎn)生的反壓力差距也不大時,，可不需更換螺桿,。如果采用擠出物的截面差別很大，而材料性質(zhì)又不相同,，為了得到良好的加工結(jié)果(數(shù)量上和質(zhì)量上),，采用不同形式的螺桿還是合理的。

　　螺桿的技木特性：

　　螺桿的幾何尺寸見圖8-3,。

　　(1)螺距：螺距越小,，則螺桿的正推力愈大，塑料流量愈少,，但可產(chǎn)生較多的機(jī)械功和較大的壓力,。一般常采用的螺距與螺桿直徑相同，具有很大螺距的螺桿,，通常是不合理的,，因?yàn)樗鼘毫Φ母淖儯瑴囟?/p>

　　的改變,，加工原材料的改變很敏感,，加工范圍狹窄。

　　(2)螺紋頭數(shù)：等距的多頭螺紋和單頭螺紋一樣,，會使推力減小,，但料流速度波排出量增加。多頭螺紋難于準(zhǔn)確地平衡每一螺紋間的容量,，因而在擠壓過程中易引起振動,，目前，大部分螺桿都采用單頭螺紋。

　　(3)螺紋槽深：螺紋槽深對剪切速度和熱傳導(dǎo)性能有很大影響,，淺的螺紋產(chǎn)生較高的剪切速度,，增加機(jī)筒壁與物料間的熱傳導(dǎo)性，但降低了排出量,。當(dāng)螺桿擠出段螺紋槽深度較淺時,，在同樣的轉(zhuǎn)數(shù)下產(chǎn)生的回流少，但是由于其剪切力隨螺槽深度的減少而增加,，因此,，就需要較大的傳遞能量。這樣的螺桿適用于在熔化狀態(tài)下,，剪切應(yīng)力對溫度不敏感的低粘度塑料,，例如聚乙烯、聚 胺等,。而對于聚氯乙烯塑料來說,，由于它在熔融狀態(tài)下的粘度對溫度非常敏感，因此,，加工時需采用螺槽較深的螺桿,，軟質(zhì)聚氯乙烯采用的螺槽又較硬質(zhì)聚氯乙烯采用的螺槽深度更大一些。另外,，魚雷型的機(jī)頭對加工聚氯乙稀塑料是不適用的,。

　　(4)壓縮比：螺桿加料段第一個螺紋與擠出段最后一個螺紋的容積比,，稱為壓縮比,。塑料加到螺桿上通常為粒料，它需要在擠出溫度下被壓實(shí),、以成密實(shí)的產(chǎn)品;要想有足夠的壓力將塑料壓實(shí),，并從機(jī)頭擠出去，就需要有一定的壓縮比,。

　　達(dá)到一定的壓縮比的方法有：

　?、俾菥喾侄螠p小，或逐漸均勻減小,，而螺槽深度不變,。

　　②螺距不變,，而螺紋深度逐漸的(或在一定距離內(nèi))減小,。

　　③螺距及螺槽深度都改變,。

　　等距不等深的螺桿是最常采用,，它產(chǎn)生的熱傳導(dǎo)及剪切力量大而均勻，并且又是最經(jīng)濟(jì),、最易加工的螺桿類型,。

　　壓縮比是螺桿特性的主要指標(biāo)之一,，對不同的塑料有不同的要求，對硬聚氯乙烯塑料來說,，一般為3左右(長徑比為15~18;1),。

　　(5)長徑比：螺桿的長度與螺桿直徑之比稱為長徑比。長徑比越大,，物料在螺桿中的攪拌越完全,，塑化程度也越良好。此外,，長螺桿在螺槽深度較淺時,，可增加擠出段長度，以降低塑料的逆流,，并在物料進(jìn)機(jī)頭前,，能形成大而均勻的壓力，提高制品質(zhì)量,。但是,，過長的螺桿很容易過載，在螺桿直徑較小時要考慮螺桿溫度,，螺桿直徑較大時則自重亦大,。因此時尾部是固定的，所以在螺桿頭部所產(chǎn)生的自由端彎曲會造成機(jī)筒的擠壓段受到磨損,，甚至損傷,。螺桿越長，產(chǎn)生的機(jī)械功也越大,，受熱時間也增長,，致使塑料容易分解。因此,，螺桿長徑比也受到一定的限制,。

　　通常用粒料加工硬聚氯乙烯制品時，長徑比選用15~20:1,。如用粉料加工硬聚氯乙烯制品時,，長徑比要適當(dāng)加大，常用24:1或更大些,。

　　(6)螺桿的冷卻裝置：擠壓工藝要求料筒對物料的摩擦力大于螺桿對物料的摩擦力,，因此，需要使螺桿所保持的溫度較料筒為低,，即使二者溫度達(dá)到平衡時,，由于物料中剪切力所產(chǎn)生的熱也會使螺桿溫度高于料筒，故在單螺桿擠出機(jī)中，常常將螺桿內(nèi)孔進(jìn)行冷卻,。

　　螺桿做成中空的,，進(jìn)水管插入內(nèi)腔，水從進(jìn)水管進(jìn)去,，并從管子與內(nèi)孔之間出來(反之亦可),，進(jìn)口和出口用合一的管接頭。冷卻的介質(zhì)可以用冷水或壓縮空氣,，冷水可通過流量計或出水的溫度來控制,，壓縮空氣可通過其壓力來控制。

　　雙螺桿或多螺桿擠壓機(jī),，由于其加料與摩擦系數(shù)無關(guān),，因此，螺桿通常不用冷卻,。

　　(7)螺桿的頭部：由于聚氯乙烯塑料的熔融溫度與加工溫度比較接近,，因此，合埋地選擇螺桿頭部對擠壓成型聚氯乙烯塑料(特別是硬質(zhì)聚氯乙烯塑料)及保持正常操作是很重要的,。因?yàn)樗芰想x開螺桿時的運(yùn)動方式是螺旋狀的,，在進(jìn)入成型機(jī)頭時，要求是直線的,，所以塑料在螺桿頭部就要改變自己的運(yùn)動方式,，這樣，塑料在這個斷面上運(yùn)動就不一樣,，沿中心的運(yùn)動速度較沿四周的運(yùn)動速度為快,。總的來說,，在任何情況下,，塑料頭部的設(shè)計都必須力求熔融的塑料流從螺桿平滑地進(jìn)入成型機(jī)頭內(nèi),。也就是說,，它的每一部分在任何一個斷面上，物料都沒有長時間停留的可能,，即沒有“死角”,。

　　很顯然，對加工硬聚氯乙稀塑料來說,，圖8-5的1和4,，平的過渡和錐形過渡是不合理的;由于死角很容易引起螺桿頭部中心尖部的分解，以致破壞正常操作,。平滑的圓狀頭部在擠壓機(jī)中是常采用的,，圖8-5中的2、3、5,，能均勻地并無脈動地將塑料壓出機(jī)頭,。至于具體的尺寸，要根據(jù)擠壓機(jī)及機(jī)頭等特性,，通過拆車時機(jī)頭的料流清況及分解部位來決定,，一般螺桿頭部與過濾板之間的容積接近于擠出段一個螺槽的容積。如螺桿直徑在Φ150毫米以上,，螺桿頭子與過濾板之間的距離不超過15毫米,。螺桿直徑在Φ150毫米以下時，螺桿頭子與過濾板之間的跪離不超過10毫米,。在生產(chǎn)吹塑薄膜螺桿直徑為65毫米時,，螺桿頭子與過濾板之間的距離為3~5毫米。距離太小,，螺桿頭部處物料容易分解,，距離太大，存料多,，旁邊要分解,，且出料不均勻。

　　(8)適用千加工聚氯乙烯塑料的螺桿：

　?、贋榧庸ぼ浘勐纫蚁┐邓鼙∧び玫穆輻U,，單頭螺紋，等距不等深的全螺紋螺桿,，擠出段為等距等深部分,，壓縮比4}:1，長徑比為18~20:1,，這樣的長徑比,，適應(yīng)于生產(chǎn)吹塑薄膜。若生產(chǎn)軟管,，長徑比要減小,。

　　②為加工聚氯乙烯管常用的螺桿,，單頭螺紋,，等距根徑漸增的全螺紋型螺桿，壓縮比為3,，長徑比為15~18:1,螺桿內(nèi)一般需用冷卻,。