螺杆组合原理
啮合同向双螺杆挤出机主要作用是将聚合物配混物中各组分(多组分和少组分)混合均匀。
根据混合理论,在此混合过程中,各种规格的螺杆元件起到关键作用。
螺杆元件按功能大致分为:输送元件、剪切混合元件、建压元件(反向输送元件及反向啮合块)。
输送元件:分为双头大导程输送元件、双头小导程输送元件及单头输送元件。
其中大导程输送元件输送能力强,主要应用在物料加料段,单头输送元件不仅输送能力强且回流小,主要应用在加料段及最后熔体输送段。
剪切混合元件:主要是啮合块元件,起到分布混合及分散混合作用,不同规格啮合块其分布混合及分散混合能力是不相同的。
影响其功能的主要参数有:啮合块错列角、啮合块单片厚度、啮合块片数。
下表为不同错列角、不同单片厚度啮合块对混合性能的影响:
建压元件:分为反向螺纹元件及反向啮合块元件。
其主要作用是增加物料在挤出方向的反
流,从而增加物料在挤出机中的停留时间,为剪切混合元件发挥作用创造更多时间。
理论上,根据不同种类螺纹元件功能,可以排列出最佳组合,达到非常理想的分布、分散混合效果,从而实现聚合物配混所要达到的功能。
对于超高分子量聚乙烯熔融均质均化作业来说,由于物料在喂入双螺杆挤出机前已熔融,物料在双螺杆挤出机中主要经历三个阶段:
1)聚乙烯与各种溶剂熔胀阶段,聚合物熔体体积会增加,同时放出热量
2)聚乙烯与各种溶剂溶解阶段,此过程吸收热量
3)聚乙烯胶体计量均化阶段,要求稳压挤出
针对以上三个阶段排列螺杆组合,才能使超高分子量聚乙烯与溶剂分散混合及溶解过程达到理想效果,从而获得高强度的超高分子量聚乙烯纤维。
我们的双螺杆参数如下:1)长径比L/D=64,目前国内一般都采用L/D=64,也有56的
2)螺杆组合要“强”,即分散分布混合作用要强,啮合块元件运用比较多,根据前文讲诉的45º、60º、90º啮合块运用较多,尤其是90º啮合块;停留时间要比普通配混作业长得多,反向螺纹元件用的也较多。
具体来讲,在L/D=64长度上:输送段为大导程螺纹元件,长度大致8~10D;均质均化(分散分布混合)段,长度大致48~52D,3~4个啮合块排成一组,在48~52D长度上大致有12组,建压元件在48~52D长度上大致有4组;计量均化段大致6~8D,为了减少反流,最好采用单头输送元件。
[1] 耿孝正.《双螺杆挤出机及其应用》.中国轻工业出版社.2003
[2] 耿孝正.《双螺杆挤出机及其应用》.中国轻工业出版社.2003。