双螺杆挤出机螺纹元件的功能用途和工艺分类

我们常用的双螺杆挤出机螺纹元件一般有：正向螺纹块、反向螺纹块、捏合块、左旋捏合块这几类，为了提高产量，现在也有不少用户使用SK螺纹块，其余像什么“S”型密炼单元、齿形盘、销钉元件应用量则非常少，非需要是不使用的，因为前面配置的各螺纹元件正常情况下已经可以实现混合、塑化功能。

螺纹元件主要参数——导程/螺距
● 宽螺距元件一般用于挤出机的喂料段和排气段；● 窄螺距元件用在物料需要压缩或填充百分之100填料的位置；● 螺距增大，将使停留时间和填充程度减小，停留时间分布变窄，拖曳流增大，压力流敏感性增强。拖曳流输送物料的速度增加。但宽螺距元件不能有效地建立起克服流道内约束力的压力。但在正常压力范围内，其泵送能力比窄螺距元件大；● 反向螺纹元件能够形成背压，使填充程度达到百分之100

螺纹元件主要参数——ID、OD
▲ID：螺纹块的底径；  OD：螺纹块的外径；
ID/OD比值限定了挤出机螺杆的自由容积，OD/ID比值越大，自由容积也越大，但用于传递扭矩的芯轴就越小；
螺纹块主要技术参数——剪切块
含义为：啮合元件的长度为60，共有5块啮合盘，啮合盘交错角为45°
筒体温度分布
螺纹元件组合及效果

工艺举例——聚合物共混
1、对于相容性聚合物/聚合物的混合主要是为了粘度均匀化，降低母料浓度、化学相似聚合物的反应回收；
2、界面张力决定混合物中各相的相容性和混溶性；为有效进行混合，应力必须从一种材料传递到另一种材料。当2种材料粘度相同时，应力传递容易。一般只有在聚合物熔融或软化的过程中的某一瞬间，粘度才会“相似”，为合理解决诸多混合问题，需要在熔融或塑化过程中建立起应力，使第二相聚合物得以破碎；
3、在进行聚合物混合时，喂料塑化混合段由一个或两个中等宽度甚至更宽的右旋啮合盘以及平直啮合块KB组成，而整段还含有一个或者两个左旋螺纹啮合块；
4、在进行两种不同粘度聚合物进行混合时，可采用分次喂料，如第二相需要进行补充分散混合，好采用两段混合区，第一段进行熔融树脂和分散第二相，第二段重新分配物料，如果熔体仍是连续相，应采用更为强烈的分配混合元件（TME、ZME等)；如下游混合段只需对加入的第二相进行熔融和分配混合，螺杆结构可适当减弱；
工艺举例——聚合物/低纵横比添加剂
使添加剂分散相分配在物料中，然后通过瞬间强烈作用将其分散；

工艺举例——聚合物/高纵横比添加剂（纤维）
1、为使纵横比的损失降到很小，需要将所有的分散混合与分配混合分开进行；
2、有两项任务必须在混合段完成，一是必须将纤维束打散，二是将打散的纤维都分配到聚合物中并被浸润，混合段应包括窄螺纹啮合块或TME/ZME齿形元件等分配混合元件；

工艺举例——聚合物/低粘度添加剂
1、必须进行强烈的分配混合才能使添加剂混入；
2、如果添加剂和基体相容性很差，必须通过“分散混合”才能使添加剂粒子很好地悬浮在聚合物基体中，应先利用分配混合元件对液滴进行破碎和分配，反复进行这一过程，直到液滴和基体的相容性足以使其悬浮在基体中而不凝结；
3、对于低粘度添加剂，齿形混合元件的混合效果远远好于窄螺纹啮合块，混合段的填充程度对混合效果有重要的影响，提高填充度可增加混合区段的停留时间，并能至大程度的减少螺槽效应，提高混合程度；

螺杆结构对0.5Pa。S硅油分散在HDPE中的影响
反向螺纹元件对混合和低粘度添加剂混入量的影响
比较结果：1、用啮合块结构的螺杆能混入添加剂的量小于任何一种TME结构螺杆；2、用螺杆1和螺杆3加工纯HDPE的单位机械能大体相等，但螺杆3可混入的硅油量几乎是螺杆1的两倍；3、在高粘度聚合物中加入低粘度添加剂混合时，分配混合段末端的反向螺纹元件起着重要作用；
工艺举例——注入液体时分配混合加工实例

螺杆组合——强剪切组合

螺杆组合——强分布组合螺杆组合——低粘度添加剂
螺杆组合——高纵横比添加剂

同向平行双螺杆挤出机螺纹元件用途详解
同向平行双螺杆的特点：       1、 转速较高并且在啮合区(两螺杆在横截面图中的重叠部分) 不同位置处有较接近的相对运动速度, 所以可以产生强烈、均匀的剪切;
       2、几何形状决定了其纵向流道必定开放, 使两螺杆之间产生物料交换。交换时, 原处于一根螺杆螺槽底部的物料将运动到另一根螺杆螺槽的顶部。纵向流道的开放还使横向流道开放成为可能, 来实现同一螺杆相邻螺槽间物料的交换。这使同向双螺杆具有较好的分布混合能力。       若物料自螺杆加入端到螺杆末端有通道，物料可由一根螺杆流到另一根螺杆（即沿螺槽有流动），则叫纵向开放，反之则叫纵向封闭。在两根的啮合区，若横过螺棱有通道，即物料可以从同一根螺杆的一个螺槽流向相邻的另一个螺槽，或一根螺杆的一个螺槽中的物料可以流到另一根螺杆的相邻两个螺槽中，叫横向开放，否则叫横向封闭。        输送元件纵向开放，横向封闭；啮合块纵向开放，横向开放。一、输送元件输送元件有三个要点：输送方向、螺距、螺纹头数1）、输送方向正向输送：物料向着设备排出端移动逆向输送：物料远离设备排出端移动2）、螺距螺距：叶片旋转一个循环的轴向长度螺距可以决定物料或快或慢来控制填充度逆向输送元件可以用作“限制性”元件在螺杆内堆积物料▲大螺距（≈ 1.5到2倍直径之间）的特点：至大容量；极快的传输速度；至低的填充度；用作喂料和排气▲中等螺距（≈1倍直径）的特点：中等容量；中等传送速度；增加下游大螺距元件处的填充度▲小螺距（≈0.25到0.75倍直径）：容量很小；传送速度很慢；增加下游中等螺距元件处填充度；在后面没有压力的情况下有至大的填充度；热传播， 抽液能力3）、螺纹头数
▲单头元件特点：宽叶片能较小化物料泄漏；比双头螺杆容量小；至大的抽液效率▲双头元件特点：同向双螺杆输送元件的标准件；比三头元件剪切力小；用于固体喂料，熔体传送，排气和熔体 抽送▲三头元件特点：至大的剪切力；通道深度浅；用于熔融，分散混合4）、逆向元件特点：在前面形成百分之100填充度；用于熔体密封（真空），大剪切力输入5）、SK元件特点：增大容量；增大传送能力；主要用于喂料（不自洁）
二、啮合块★  分布混合与分散混合区别▲分布混合(Distributive Mixing)
分布混合是使物料变均匀，并不改变物料大小的过程只是改变相对位置。分布混合使熔体分割与重组，使各组分空间分布均匀，主要通过分离，拉伸（压缩与膨胀交替产生）、扭曲、流体活动重新取向等应力作用下置换流动而实现。▲分散混合(Dispersive Mixing)分散混合使组分破碎成微粒或使不相容的两组分分散相尺寸达至要求范围，主靠剪切压力和接伸应力实现。为达到所谓“好的”粉碎性混合需要粉碎和分布两种混合一起作用。
啮合块是由多片啮合片按照一定的角度（30°或45°或60°或90°）顺时或逆时排列。在双头啮合块中，啮合片的数量要使啮合片位移180°，KB30°=7片，KB45°=5片，KB60°=4片。啮合块的输送方向可分为正向、逆向、中立。啮合块的错列角相同的情况下，啮合片的厚度不同能产生不同样的效果，如下图对比：
▲KB30°啮合块啮合片之间空隙有可能让一些混合产生；通道间流动的间隙很小；正向=小量的混合；反向=高压▲KB45°啮合块比30°啮合块更大的混合能力；输送能力不如30°啮合块；正向=中等强度混合；逆向=中等到大压力▲KB60°啮合块比45°更强的混合能力；输送能力不如45°；正向=适中的混合；逆向=中等到小压力▲KB90°啮合块没有传送能力；产生百分之100填充（压力小）；很强的混合能力