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纺丝螺杆

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 螺杆的工作部分通常分作进料段、压缩段和计量段。各段长度与被加工物料的性质有关。聚合物切片从料筒靠自重进入螺杆的螺槽中,螺杆由电动机带动在套筒中回转,推动物料在螺槽中向前移动。在进料段的物料基本上保持颗粒状态。在这一段的起始部分需要用水冷却,以防止物料过早地熔化发生粘结,影响正常进料,后半部为预热区。物料吸收套筒外部电热器所供给的热量,开始软化并部分熔融。在压缩段中,螺槽逐渐由深变浅,已预热的物料因连续加热而发生熔融同时被压缩,并把夹带的空气向进料段的方向排出。到计量段内,被压缩的熔体进一步混合并塑化,达到一定温度后以一定的压力定量地输送到箱体中进行纺丝。物料在螺杆挤压机内受温度和压力的作用,粘度和结构发生复杂的变化,在特别情况下还可能发生化学变化。

  纺丝螺杆主要的结构特征是:①直径D:与挤出机的生产能力直接有关,一般的纺丝螺杆直径为25~120毫米,如直径过大则传热状况变差。②工作长度 L:指进料段、压缩段和计量段长度的总和。长径比大有利于物料的混和塑化、流量和压力的稳定,但长径比过大会给制造装配带来困难,也会使螺杆弯曲挠度增大而易磨损。纺丝螺杆的长径比多取20~27,等规聚丙烯色料纺丝应加大长径比,以利色料混和。③压缩比:指进料段与计量段每节螺纹沟槽的容积比,通常按物料特性(堆积密度、压缩性)不同取压缩比为3~4,丙纶纺丝时需要较高的压缩比。纺丝螺杆都采用改变沟槽深度的等距螺杆。沟槽深度在一个螺距内变化的称为突变螺杆,适于加工熔化温度范围狭窄、粘度变化明显的晶态聚合物,如等规聚丙烯等。沟槽深度渐变的称为渐变螺杆,适于加工一般高聚物。④螺杆与套筒的间隙:应尽可能小,小螺杆的间隙应小于0.002D,大螺杆应小于0.005D。最早的熔纺采用炉栅熔化聚合物切片,熔融后进入计量泵纺丝。螺杆挤压机和熔栅相比,熔融时间短、生产能力大、适宜于高粘度熔体聚合物纺丝,熔体的质量均匀和稳定。螺杆的类型很多。多头螺杆和变螺距螺杆主要作排料用,纺丝螺杆大都用等螺距的单头螺杆,以短区渐变螺杆应用最广。为了提高熔体的均匀性,可在螺杆的头部加装“鱼雷头”或混合头以增加混和作用。此外,还有增设混炼元件的销钉螺杆,改变螺槽结构的分离型螺杆,抽真空的排气螺杆等。


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