所谓塑料挤出工艺,是指将聚合物在挤出机机筒中塑化并通过模具挤出,然后经冷却、拉伸、吹胀、涂覆、复合、切割和卷取等工序组合,制得各种成型制品,例如常见的管材和型材。在塑料挤出生产线中,挤出机作为主要的成型主机之一,是用来提供温度和组成均匀的熔料,以得到稳定可控的产品。
挤出机的分类方法有很多,按螺杆的数量可分为无螺杆、单螺杆、双螺杆和多螺杆;按空间位置可分为卧式和立式;按螺杆转速可分为普通、高速和超高速;按机筒可否排气可分为排气式和非排气式;按装配结构可分为整体式和分开式。在塑料管材挤出生产线中,较常用的挤出机是卧式单螺杆挤出机。单螺杆挤出机主要由4部分组成:挤出系统、传动系统、加热/冷却系统和控制系统。
螺杆作为挤出机挤出系统的重要零件之一,是挤出机输送固体塑料、塑化塑料和熔体的部件,其各部分几何形状的变化将直接影响塑料制品的质量及产量,对挤出机的性能起着决定性的作用。在设计螺杆时,必须考虑各种因素,以适应不同塑料的特性。在塑料工业中,不可能只用一根“..”螺杆来满意地生产各种塑料制品。
一般,螺杆可分为3段:加料段、压缩段(或塑化段)和计量段(或均化段)。
加料段主要接受供料系统供给的物料,然后将其输送给压缩段。压缩段对物料进行压实,熔融塑化后经螺纹推给计量段。物料在计量段中得到进一步塑化,然后在等压、等温的条件下,螺杆把均匀塑化的熔融料等量地推向机头。
物料在普通螺杆中的熔融状态
螺杆的主要参数有螺杆直径、螺杆长径比、几何压缩比、螺旋升角、螺槽深度、螺棱宽度、螺杆与机筒的间隙、螺纹头数和螺杆头部形状等。螺杆直径通常指螺纹的外径。我国挤出机的螺杆直径已实现系列化,如:φ30mm、φ45mm、φ65mm、φ90mm、φ120mm、φ150mm和φ200mm等。有些企业也生产其他直径的螺杆,如φ50mm、φ70mm等。如果增大螺杆直径,挤出机的挤出能力和能耗便会显著增加。一般情况下,螺杆直径为65mm的挤出机,其挤出量为90~120kg/h,配用电动机的功率为30~55kW;螺杆直径为90mm的挤出机,其挤出量为150~200kg/h,配用电动机的功率为50~75kW;螺杆直径为120mm的挤出机,其挤出量为250~320kg/h,配用电动机的功率为75~100kW。
挤出机长径比的选择,对塑料制品的质量及成本有一定的影响。目前,我国的螺杆长径比也实现了系列化,例如20、25、28和30等,而通常采用20~25的长径比。