单螺杆挤出机新型挤出理论研究

沟槽机筒挤出机（IKV挤出机）理论上的缺陷导致挤出过程中出现的巨大的剪切热和压力梯度等问题一直困扰工程届和理论研究者。在工程届，无论是塑料原料造粒还是塑料制品生产，都急需年产数十万吨，每小时产量数十吨、塑化质量优异的单螺杆挤出机问世。本项目在大量工程实践基础上，通过建立新的物理模型和数学模型，提出一种基于剪刀推力模型的新型挤出理论- - 双螺棱推动理论。该理论第一次将挤出机机筒加料段与螺杆加料段作为一个对物料协同作用的不可分割的系统进行研究，弥补传统IKV挤出机的理论缺陷。通过系列研究，确定单螺杆挤出机实现正位移输送和避免周向剪切的边界条件，系统并完善基于剪刀推力模型的双螺棱推动理论，为实现具有我国自主知识产权的高产量正位移输送单螺杆挤出机奠定理论基础。

1、优点：单螺杆挤出机设计简单，价格便宜，因而应用广泛。

2、缺点：

(1)单螺杆挤出机的物料输送主要靠摩擦，使其加料性能受到限制，粉料、糊状料、玻璃纤维及无机填料等较难加入。

(2)当机头压力较高时，逆流增加，使生产率降低。

(3)单螺杆排气挤出机物料在排气区的表面更新作用小，因而排气效果较差。

(4)单螺杆挤出机不适于某些工艺过程，如聚合物着色、热固性粉料的加工等。

单螺杆挤出机主要由挤压系统、传动系统和加热冷却系统等3个部分组成，其基本结构如图 1所示。

挤压系统

挤压系统的主要作用是将高分子材料熔融塑化形成均匀的熔体，实现由玻璃态向黏流态的转变．并在这一过程中建立一定的压力，被螺杆连续的挤压输送到机头模具。因而，挤压系统对挤出加工的成型质量和产量起到重要作用。

挤压系统主要包括加料装置、螺杆和料筒等部分，它是挤出机最关键部分，其中螺杆是挤出机的心脏，物料通过螺杆的转动才能在料筒内移动，并得到增压和部分热量。

传动系统

传动系统通常由电动机、减速器和轴承等组成，其作用主要是驱动螺杆，供给螺杆在挤出过程中所需要的扭矩和转矩。在挤出过程中，要求螺杆转速稳定，并且不随螺杆负荷的变化而变化，以保证制品质量均匀一致。但在不同的场合下，要求螺杆能够实现变速，以达到一台设备能适应挤出不同材料或不同形状制品的要求。在多数挤出机中，螺杆速度的变化是通过调整电机速度实现的，传动系统还设有良好的润滑系统和迅速制动的装置。

加热和冷却系统

挤出机的加热冷却系统由加热装置和冷却装置组成，它是挤出过程能够顺利进行的必要条件，加热装置和冷却装置必须保证高分子材料熔融塑化和在成型过程中的温度条件达到工艺要求。

冷却装置一般设置在挤出机的料筒、螺杆以及料斗底部等部位。料筒冷却可以采用水冷或风冷方式，一般中小型挤出机多采用风冷方式；大型挤出机则多采用水冷或两种形式相结合的方式。螺杆冷却主要采用中心水冷，目的是增加物料固体输送速率，稳定出料量，同时提高产品质量。在料斗底部的冷却装置主要是为了加强对固体物料的输送作用，防止因升温使物料颗粒发黏，堵塞料口进而影响进料。一般对于螺杆直径为90mm以上的挤出机和高速挤出机，其料斗底部处必须设置冷却装置。