木塑同向双螺杆挤出机的设计.pdf

第2期
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木塑同向双螺杆挤出机的设计
曾天忠
(天华化工机械及自动化研究设计院有限公司,甘肃兰州730060)
[摘要]针对木塑挤出的工艺特点,介绍了木塑同向双螺杆挤出机的设计方案,对主要零部件的结构设计做重点介绍
[关键词]木塑复合材料;同向双螺杄挤出机;设计
木塑复合材料是用木纤维或植物纤维填充改双螺杆挤出机由加料系统、挤出机主机、排出水
性热塑性塑料的一种复合材料。木塑复合材料兼汽系统及机头等组成。图1为木塑挤出生产线示意
有木材和塑料的性能,不仅有天然木材的外观,
图
而且具有防腐、防潮、尺寸稳定、不开裂、不翘
木塑复合材料制品在挤出生产过程中经常出
曲等优点。它比纯塑料材料硬度高,又具有类似现的问题有:(1)加料系统供料波动:(2)挤出产量
木材的加工性,广泛应用于各行业。
少;(3)木纤维易分解;(4)制品有气泡、空洞、鼓
木塑复合材料的生产工艺是将木纤维、热塑胀、表面凹陷、截面裂纹等缺陷这些问题的原
性塑料、偶联剂、稳定剂、润滑剂等按照一定比因除物料配方和工艺参数外,与挤出机的结构设
例预混后,加入到挤出机里混炼,然后型材挤出计有密切关系。加料系统加料不稳定、水汽脱出
生产或造粒。目前木塑复合材料的加工设备主要不彻底、主机温控不合理是造成上述问题的主要
以双螺杆挤出机为主。同向双螺杆挤出机是塑料原因。木塑挤出机在加料系统、排出水汽、主机
填充、改性的主要设备,其螺杆和筒体采用组合温度控制方面需进行特殊设计。本文根据木塑挤
式,构型可调,可以直接完成木纤维与塑料的混出的工艺特点,介绍木塑同向双螺杆挤出机在这
合及挤出制品,实现连续一步法生产。木塑同向些方面的设计。
M?
1-加料系统;2挤出机主机:3-排出水汽系统;4-机头
图1木塑挤出生产线
1加料系统
之间的空腔里。挤出机螺杄输送的物料有时多,
加料系统是将木纤维和塑料经计量加入到有时少。分析其原因:木纤维处于松散状态,堆
同向双螺杆挤出机。图2为常规体积式加料机。
积密度小,易夹带空气。当物料被加料螺杄压实
加料螺杄旋转推动物料前进,对物料进行体积计
输送时,物料中的空气无法逸出,在空腔处形成
量。物料脱离螺杆后,靠自身重力进入挤出机。
作者简介;曾天忠(1980-),男,四川简阳人,本科,工程
实际生产中物料会堆积在加料螺杆和挤出机螺杆师。在天华化工机械及自动化研究设计院有限公司工作。
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石油和化工设备
2015年第18卷
阻力。物料就会堆积在空腔里。挤出机螺杆转动木塑挤出造粒生产线的产量会增加。
输送物料的同时也输送物料中的空气,造成加料
量不稳定。整个木塑挤出机造粒生产线的产量减
2排出水汽系统
少。木塑制品出现鼓胀、表面凹陷、截面裂纹等
木纤维具有吸水性。在挤出过程中,这部分
问题。
水随着温度的升高而变成水汽。这部分水汽需要
在挤出过程中排出,若水汽不能排出,木塑复合
材料制品的物理性能和外观质量会受到影响,产
生气孔、鼓胀、表面凹陷、截面裂纹等现象。同
1234
向双螺杆挤出机在中间部位安装了排出水汽系统
(见图1)。排出水汽系统主要功能是排出水汽及
物料中夹带的气体、低分子挥发物等。
21
1-加料螺杆;2-空腔;3挤出机螺杆;4挤出机筒体
图2常规体积式加料机
M 1
1一挤出机螺杆;2挤出机筒体;3排汽室:4-真空泵接口
图4常规排汽系统
1234
1-加料螺杆;2-填塞式喂料螺杆;3-挤出机螺杆;4-挤出
M
机筒体;5-排气口
图3改进后的体积式加料机
1-挤出机螺杆;2挤出机筒体;3-隔热垫;4排汽螺杆;
图3为改进后的体积式加料机。图3方案与图2
5-排汽室;6-隔珊;7-真空泵接口
方案的不同点:(1)在加料口正上方放置一填塞式
图5改进后的排汽系统
喂料螺杆;(2)在挤出机加料口旁增加了排气口
图4为常规排汽系统。挤出机螺杆旋转输送物
填塞式喂料螺杄旋转对物料进行强制输送,物料料,挤出机螺杆的侧上方外露1/4螺杆,并与外界
就不会堆积在空腔里。挤出机螺杄转动输送物料
并对物料压实,空气从挤出机加料口旁的排气口
真空泵相通。熔融的热塑性塑料具有包轴现象,
水汽等低分子物则靠近筒体外壁。真空泵工作,
逸出。这样,挤出机螺杆输送的物料稳定,整个将水汽及其他气体抽走,实现汽体脱出。在木塑
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曾天忠木塑同向双螺杆挤出机的设计
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挤出过程中,木纤维密度低,容易被真空泵料抽
大多数木纤维属于热敏性材料,其特点是温
出。真空泵和排汽室经常被堵塞,无法正常工度过高会降解和碳化,影响制品的质量。主机的
作。木纤维容易粘在挤出机筒体开口处,因常时温度控制尤为关键。大多数木塑复合材料制品温
间受热,被烧焦。
度不宜高于190℃。表1是木塑挤出的温度工艺条
图5为改进后的排汽系统。水汽等低分子物从件。物料从加料口到机头挤出制品经历了一个复
筒体侧面被抽出。真空泵工作时,两根排汽螺杆杂的温度变化过程,温度由低到高。物料的热量
旋转使木纤维不被大量抽出。隔热垫保证挤出筒来源于挤出机筒体的外部加热和螺杆旋转所产生
体的热量不会传递到排汽螺杆,避免排汽螺杆上的剪切热。螺杆旋转所产生的剪切热会使物料局
的物料常时间受热而被烧焦。少量木纤维被抽出部温度急剧上升,使木纤维降解和碳化,甚至烧
后会被隔珊挡住。隔珊需定期清理,以防止木纤焦。挤出机筒体的冷却流道孔需加大,以便快速
维堆积过多。
带走螺杆旋转所产生的剪切热。挤出机螺杆组合
3主机温度控制系统
应避免剪切元件过度集中,以保证物料不会发生
局部过热。
表1木塑挤出机各段温度设置(单位℃)
双螺杄挤出机
机头
1区
2区
3区
4区
5区
7区
81X
9区
10区
11区
90
120
150
160
160
170
170
18
180
180
4结束语
◆参考文献
[1]刘玉强,赵志曼,木塑复合材料及其发展.化工新型材
木塑挤出机的结构对木塑复合材料制品的性料,2003055961
能和质量影响很大。本文针对木塑挤出的工艺特]张兆好,齐英杰.木塑复合材料的应用与发展木材加工
点,对木塑同向双螺杄挤出机进行了特殊设计。
机械,2009,(S1):7477+38
[3]王玉梅,季建仁塑木复合材料挤出成型工艺探讨塑料
该机已成功用于木塑挤出的生产,解决了挤出过制造,20032(3:334
程中供料波动、挤出量少、物料分解、制品存在
们熊伟,李大纲,周道宏.影响木塑复合材料挤出成型质量
缺陷等难点问题。
因素分析林业机械与木工设备,2008,367:15-17
收稿日期:2014-12-01:修回日期:2015-01-09
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