本设计中,啮合型异向双螺杆挤出机主要用于PP加工,物料的塑化主要由两根螺杆之间的啮合完成,故双螺杆长径比和单螺杆挤出机相比要短。另由于啮合型双螺杆挤出机具有正位移的输送能力,为了防止加料过多而过载或加料不均匀,导致不稳定挤出,目前双螺杆挤出基本采用计量加料方式,挤出量和螺杆转数之间并无固定关系,因此,对长径比无太多要求。
根据标准JB/T 6491-92(表3.4.1),我国行业标准推荐异向双螺杆机的螺杆长度比为16,18,27.这里选择长径比为18。故可计算出螺杆长度为L=18*110=1980mm。
C. 螺杆三段长度的确定
普通螺杆三段的长度,即加料段L1,熔融段L2和均化段L3对物料的塑化、挤出过程影响较大,这些主要由物料的性能来确定。
对于加工那些结晶度大,熔融温度高,导热性差的物料,为了保证在加热段结束时,物料基本预热到熔融温度,一般加料段L1要取长,反之取短。
对于那些结晶度小,熔融温度范围宽,黏度高(聚碳酸酯等),导热性差以及热敏性的物料,为满足物料较长的吸热过程,保证物料在熔融段能基本完成熔融,熔融段长度L2要取长,反之取短。
均化段长度L3的加大有利于稳定挤塑过程中温度、压力、产量的波动,同时又会使熔体在料筒内的受热时间增长,导热熔体温度高而不利于实现低温挤出,甚至出现因过热而分解。
表3.4 螺杆三段长度的分配
物料类型 加料段L1 熔融段L2 均化段L3
非结晶型 (10~30) %L (45~65) %L (20~30) %L
结晶型 (30~65) %L (10~25) %L (25~45) %L
本设计PP/EPDM汽车保险杠配方属于结晶型材料.
因此,本设计设定加料段L1=40%L,L2=20%,L3=40%L,
即 L1=0.4*1980=792mm, L2=0.2*1980=396mm,L3=0.4*1980mm=792mm.
D. 螺杆压缩比ε的确定
压缩比ε的定义:将物料压缩后,排除气体,建立一定压力,保证物料到达螺杆末端时有足够的致密度。而压缩比又可分为几何压缩比和物理压缩比,几何压缩比相当于螺杆加料段L1第一螺杆的容积与均化段L2最后一个螺槽的容积之比;物理压缩比相当于物料熔融后的密度与熔融前的密度之比。设计时应考虑采用几何压缩比,原因在于几何压缩比一般大于物理压缩比,其中考虑了压力下熔体的压缩性,挤塑过程中物料回流及螺杆加料段的装填程度等。
获得压缩比的方法,等距变深螺槽,变距变深螺槽,变距等深螺槽。三者比较,等距变深槽的办法更易于加工,其他两种工艺较为复杂,并达不到很好搅拌混炼塑化的效果,一般不采用。
表3.5 加工常用物料的几何压缩比
物料 ε
聚乙烯(PE) 3~4
ABS 1.8(1.6~2.5)
聚丙烯(PP) 3.7~4(2.5~4)
聚苯乙烯(PS) 2~2.5(2~4)
聚甲醛(POM) 4(2.8~4)
注:括号内为选用范围,括号外为常用值
本设计汽车保险杠成型加工采用改性聚丙烯PP,根据表格3.5,故物料螺杆压缩比选择4。即ε=4。
E. 螺槽深度h的确定
螺槽深度h主要确定一下两个螺槽深度。
1) 均化段螺槽深度h3:
设计时,应考虑机头压力大小,物料性能,螺杆强度,工艺的要求等。螺槽较浅,容易使熔体过热而发生降解,不利于低温挤出;螺槽较深,容易导致螺杆根部强度不够,引发断裂。根据经验方法确定, 20万套保险杠的车间工艺设计(14):http://www.youerw.com/huaxue/lunwen_1638.html