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第二章塑料包装材料的成型工艺五

2022-04-29 来源:莆田农业机械网

第二章 塑料包装材料的成型工艺(五)

(4)螺杆头

螺杆头有三种:平头、圆锥头和圆头。平头由于有死角,容易使熔体塑料进入平头死角上,停留时间过长而引起分解,为此,一般挤出过程中采用圆头。而圆锥头使用于注射机中,可使螺杆头锥部插入喷嘴中,使塑化了的料全部推入模具中。

(5)过滤网及过滤板

过滤网放置在过滤板上,过滤网网孔的大小和放置的层数要根据制品的性能要求,尤其是壁厚、塑料的清洁度以及生产环境的清洁程度来定。一般来讲,生产的制品壁厚薄、环境比较脏、塑料清洁度差,则要求放置的网孔较细、网数多一些较好。例如:吹膜用一般可以是80/80/120/120/80五层,80目是每25.4mm长度有80个筛孔。如果生产的制品壁厚相当厚,例如:塑料管材、板材,则过滤网和过滤板也可不放。过滤网和过滤板的作用除了过滤清除去未塑化的固体塑料、杂质、灰尘外,还可把螺杆旋转产生的旋转流通过筛孔变成直流。经过一定时间之后,过滤网要更换新的,这时可使用快速不停机更换过滤网的装置,这叫切换式挤出机。

(6)机头

机头包括分流梭和安装在分流梭上的芯棒和模套。分流梭同过滤板之间的距离一般为1.0~20mm。分流梭头部扩张角为60°~90°,角度太大,料流阻力大,物料在此停留时间长;角度太小,势必要增加锥形部分的长度,使机头笨重,而且长度过长也易分解。一般分流梭锥菜部分的长度为0.6~1.5D,D为螺杆直径。

当熔体通过分流梭上的几个孔时,容易产生拼缝线。当吹塑LLDPE薄膜时,由于操作速度快,在机头平直部分停留时间短,拼缝线不易去除,为此LLDPE吹塑薄膜,模套和芯棒同时旋转,以去除拼缝经,这就是同方向同步旋转模头。为此,口模和芯棒之间的平直部分为:

L=K2·D

式中:L——模套与芯棒组成的口模平直部分长度,mm

D——挤出机螺杆直径,mm

K2——系数,经验数值1.5~3.5

或者 L=K3·t

式中:K3——经验数值20~40

t——管材壁厚,mm

芯棒靠螺钉同分流梭连接,机头上安装有4~8个对称安排的调节螺钉,可以调节芯棒和模套之间的同心度。

机头的设计要点如下:

①机头的设计应简单,结构紧凑,易拆、易装;

②机头的材质强度要高,耐高温、耐腐蚀、耐磨损;

③机头的流道应光滑、流线型、无死角,而且流道横截面积应逐渐缩小,不得突然扩大,使物料停留时间过长;

④机头压缩比同螺杆压缩比要配合适当,一般机头压缩比在3~5之间。

单螺杆挤出机的第二个部分是加热冷却部分,它由安装在机筒外的铸铝加热器、热载体加热器(如导热油、水蒸气等)、电阻丝加热三种方式来加热,鼓风机冷却来调控温度。所谓铸铝加热器是把电阻丝用大量氧化镁作填充剂作绝缘体,用熔融的铝浇铸隔绝起来,保护电阻丝不被氧化烧断,氧化镁能把电阻丝产生的热能转变成远红外线,最大限度地利用了电能。还可以采用电磁感应加热器来加热。一般装上自动测控装置后,可以使挤出机温度控制在±2℃ 。

单螺杆挤出机的第三个部分是传动机构,它由主电机、变速器、减速器组成。

7 目前国内外有哪些新颖挤出机?

答:随着科学的进步,加工手段的提高,科学家们除了会对螺杆挤出机的螺杆进行“研发”外,目前,还开发出无螺杆挤出机、反应挤出机等。近几年出现了许多具有高速、高效的挤出机,特别值得向大家介绍的是绝热式挤出机和无螺杆挤出机。

(1)绝热式挤出机

这种挤出机的螺杆直接同主电机连接,螺杆高速旋转,使塑料粒子之间、粒子同钢铁之间的摩擦力大大提高,产生的热量足够使塑料熔融塑化。其特点是:

①设备结构简单、紧凑,可省去变速和减速系统;

②能最大限度地利用电能;

③温度的控制较困难,设备的磨损大。

(2)无螺杆挤出机

这种挤出机靠叶轮快速旋转和外加热来熔融塑料,并把熔化了的塑料通过一个口模而成型。就如离心式泵一样工作。

8 双螺杆挤出机有哪些?与单螺杆挤出机比较其性能和结构如何?

答:按双螺杆挤出机的两根螺杆的形状可分为圆锥形和圆柱形;按两根螺杆的旋转方向可分为同向和异向;按螺筋是否嵌在螺槽中可分为啮合型和非啮合型。还有多螺杆挤出机、异径多螺杆挤出机等。

①由摩擦产生的热量较少,不容易产生中心烧焦的现象,而单螺杆挤出机由于摩擦产生的热量大,常容易产生中间温度过高而发生热分解,尤其在生产PVC棒材时,棒材中心因摩擦产生过热分解很难消除;

②塑料所受的剪切比较均匀;

③螺杆的输送能力大,挤出量比较稳定,塑料在料筒内的停留时间比较短;

④料筒可以自动清洗,适宜于加工PVC。

双螺杆挤出机的缺点是:

①双螺杆挤出机物料一进入机筒就被强制性地料斗般地往前进,物料无后退、打滑的余地,容易发生超载停车事故。为此,双螺杆挤出机的进料必须配备附加的定时进料装置,以便控制进料量。而单螺杆挤出机物料的输送完全靠螺杆的推力和摩擦力而前进,当机头压力增大时,物料会在料筒内打滑甚至后退,不会发生超载引起的电机烧坏或螺杆拧断的事故;

②物料在螺杆挤出时,呈“∞”字形状,为此机头设计要妥当,否则易发生物料停滞现象。呈“∞”字形的物料流不稳定,基本上无压力或压力小,因此,双螺杆挤出机除了用于造粒和异型材挤出外,其他成型中很少采用;

③双螺杆挤出机两根螺杆之间的中心距很小,因此选用止推轴承时尺寸受到限制。

有许多人都在问这样的问题:单螺杆挤出机和双螺杆挤出机窨哪一种好呢?对此问题笔者请教了北京化工大学的双螺杆挤出机专家耿孝正教授、单螺杆挤出机专家朱复华教授。答案是两种挤出机都有各自的优势,只能根据具体生产的产品物料情况来选择挤出机,以发挥挤出机的特长。根据经验,对单、双螺杆挤出机的特性总结如表2-13所示、及双螺杆挤出机的技术参数,如表2-14所示。

表2-13 单螺杆和双螺杆特性的比较

比较项目 单螺杆 同向双螺杆 异向双螺杆 低速型 高速型

输送效率

分散混合作用

剪切作用

自清洗效果

能量利用效率

发热

温度分布

滞留时间分布

螺杆最高转速/(r/min)

最大L/D 小

100~300

30-32 中

中~大

中~大

中~大

中~大

25~35

7-18 中

中~大

中~大

中~大

中~大

250~300

30-40 大

35~45

10-21

表2-14 典型的双螺杆挤出机的技术参数

双螺杆挤出机型号 CT60/4 CT110/8 LSP120 RC100 TS250

螺杆直径/mm

螺杆L/D

压缩比

主电机功率/kW

螺杆转速/(r/min)

机筒加势功率/kW

生产能力/(kg/h) 60-40

20

1.7

8.1

5~18.5

14

40.8~59.8* 110-80

10.5

2

6.6

5~16

16.5

120~149.5** 120

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