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CPJ75135型串联式螺杆挤出机磨盘混炼原理

时间:2022-04-28 来源网站:运城化工机械网

CPJ-75/135型串联式螺杆挤出机磨盘混炼原理

摘要:结合新型混炼装备CPJ-75/135型串联式磨盘螺杆挤出机的开发研制实践,分析了混炼过程压缩、剪切和置换三要素,从混炼机理、输送原理、温度和剪切变形总量的控制等角度阐述了串联式磨盘螺杆挤出机的核心部件——磨盘的设计原理。研究结果可为该类机型的推广应用和系列化开发提供经验和帮助。

关键词:串联式磨盘螺杆挤出机;混炼;磨盘;机理;设计

随着新型高分子材料的不断出现,对混炼技术和装备的要求越来越高,传统的混炼工艺与装备已不能满足要求,具有各种特色、性能优异的新型混炼装备应运而生。串联式磨盘螺杆挤出机是国际上20世纪研究成功的最新型混炼装备之一,它不仅具备了单螺杆挤出机结构简单、挤出压力高、承载扭矩大的优点,而且具备磨盘挤出机超强的破碎、分散、剪切、混合和塑化性能优势,同时还可以通过动盘和定盘结构型式的选择、间隙的调节以及工艺条件的变化等手段实现对混炼工艺过程进行控制,因此用它可以制取一般混炼装置难以加工的特殊高分子材料和高填充复合材料。

1 混炼过程的基本要素

混炼是高聚物加工中必不可少的环节,无论使用何种设备对高聚物进行混炼加工,混炼过程都应具备压缩、剪切和置换3个基本要素。整个混炼过程由这3个要素反复作用完成(如图1所示),混炼3要素模型表示:A、B两种组分物料的分散由“置换”要素来实现,而“剪切”要素能强化“置换”要素的分散作用,“压缩”要素则是为了提高物料的密度,增强剪切强度。

1.1 压缩作用

混合与混炼工艺的区别在于:前者物料的分散混合通常不受外界压力作用,物料的状态也不产生变化;而后者物料是在挤压的状态进行的,当物料承受外力M作用时,不仅密度提高,而且产生剪切流动,这样可以增强对物料的剪切作用,提高混炼效率(如图2所示)。

1.2 剪切作用

剪切面积和剪切间隙的大小对混炼质量有直接的影响,即剪切面积愈大,剪切间隙愈小,混炼质量就愈佳。如图3所示,串联式磨盘螺杆挤出机由多组动盘和定盘组成,剪切面积由磨盘的形状和动、定盘对数决定,通过剪切面积和动、定盘间隙的调节可以控制高聚物的混炼质量。

1.3 置换分配作用

搅拌、混合、混炼过程中各组分相的分散均是通过置换分配作用来实现的,置换分配作用可以使分散系的分散相和分散介质之间处于均匀分布的状态,分散相和分散介质的置换分配过程如图4所示。

2 磨盘的混炼机理

2.1 磨盘的压缩与剪切作用

磨盘的端面结构型式有如图5所示的扇形、菊形、臼目形等多种型式,每一个磨盘的正、反两个表面都开有一定规则形状的花纹,显示出凹槽和凸棱,动、定盘间隙内熔体的剪切速度和压力分布,如图6所示。串联式磨盘螺杆挤出机的剪切作用主要发生在动盘和定盘凸棱之间的间隙处,当动盘旋转时,它沿箭头R方向对定盘作相对运动,动盘的凹槽1与定盘的凹槽2的两个侧壁01与02互相靠近,使凹槽内的熔体受到强大的压缩作用,被压人到凸棱3与4之间,在这里熔体受到了强烈的剪切作用。(待续)

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