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

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

表2－14　典型的双螺杆挤出机的技术参数

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）