Page 44 - 《橡塑技术与装备》2020年16期（8月下半月）

橡塑技术与装备（塑料） CHINA RUBBER/PLASTICS TECHNOLOGY AND EQUIPMENT (PLASTICS) 材料与应用 曾天忠 等·同向双螺杆挤出机在氟塑料中的应用

2 氟塑料挤出机关键部件的开发设计 传送的热量不够，影响排气效果。螺杆和筒体组合可 间，使其加热充分。
与常规挤出机相比，氟塑料挤出机在防腐、环境 以根据物料工艺进行调整。 下阶同向双螺杆挤出机螺杆直径为 32 mm，长径
保护、排气等方面有着特殊的设计要求，其关键部件 该设备中，上阶同向双螺杆挤出机螺杆直径为 比也设计为 40，机筒分为 7 节，第 1 节为加料机筒，
的设计分以下几部分进行论述。 60 mm，长径比设计为 40，机筒分为 10 节，第 1 节 第 3,5,6 节为排气机筒。本段物料中只含有少量的低
2.1 螺杆尾部密封设计 为加料机筒，第 5,7， 9 节为排气机筒，其余为闭合机筒。 分子组分。排气需要采用真空排气，三个排气过程能
物料进入挤出机内后，沿螺杆方向输送并受到加 第 1.2 节筒体螺杆组合选用大导程输送元件，保证物 保证残留的低分子组分脱出。螺杆组合与上阶挤出机
热。少量的低分子组分会变成气体从螺杆尾部处逸出。 料向前输送，排气口螺杆组合也选用大导程输送元件， 相似。经过大量的实验，笔者设计了螺杆和筒体组合
低分子组分中的含氟物质会污染环境，不能直接排出。 防止冒料。其余选用中小导程元件，保证物料停留时 （如图 6 和图 7），该组合用于聚偏氟乙烯的实验。
针对这个工艺，螺杆尾部设计了盘根密封。螺杆旋转 1— 筒体外壳 ； 2— 筒体衬套 ； 3— 端面间隙
图 3 常规筒体结构示意图
部位 , 通氮气进行气体密封（如图 2）。与物料接触的
密封体材质选用镍基耐腐蚀合金，防止腐蚀。

图 6 上阶双螺杆挤出机螺杆和筒体组合

1— 筒体外壳 ； 2— 镍基耐腐蚀合金衬套 ； 3— 密封圈
图 4 新型筒体结构示意图

流道光滑无死角。物料能顺利地进入下阶挤出机。中 图 7 下阶双螺杆挤出机螺杆和筒体组合
1— 进料口 ； 2— 螺杆 ； 3— 筒体衬套 ； 4— 筒体外壳 ；
间连接机构还设计了压力测试点，便于观察此处压力
5— 螺杆尾部气体逸漏处 ； 6— 密封体 ； 7— 盘根 ； 8— 氮气进入口 3.2 温度控制 表 1 聚偏氟乙烯挤出机各区段温度设置
图 2 螺杆尾部密封结构示意图 是否超高，是否有异常波动，判断物料是否流动顺畅。 在氟塑料挤出机中，除了合理的结构设计之外， 1 区 ~4 区 5 区 ~8 区 9 区 ~11 区 12 区 ~14 区 15 区 ~17 区
100~210 200~240 230~260 250~270 250~270
双螺杆挤出机机筒、中间连接机构、机头的温控区段
2.2 螺杆和筒体设计
的划分（如图 8）、操作温度的控制也是很重要的。在 留时间以及产量。物料表面的低分子组分容易被真空
根据工艺需要，螺杆和筒体选用积木式结构，其
确定操作基准温度后，挤出机加料段的温度不宜太高， 系统脱出。物料必须不断地被螺杆翻腾，实现物料的
材质选用镍基耐腐蚀合金，自身防腐。常规挤出机每
温度太高会使物料快速熔融，低分子组分受热后蒸发，
节筒体由内镶嵌衬套和筒体外壳组成（如图 3）。这种 表面更新，低分子组分脱出。物料由两根旋转的螺杆
容易从加料口和螺杆尾部脱出，同时物料易黏在进料 带动向前输送，其停留时间必须充足。如果物料停留
结构适用于黏度大、无腐蚀的聚合物 ( 如聚乙烯，聚
口，影响加料的顺畅。由于低分子组分脱出带走热量 , 时间不够，生产不出高纯度的产品。
丙稀等 )。筒体外壳与筒体衬套材质不一样，其热膨胀
挤出排气段的加热功率需加大 , 以保证到达设置温度。 螺杆转速的调整还需考虑挤出机上下两阶产量匹
量也不一样。筒体端面会产生间隙。含氟低分子组分
1— 上阶挤出机筒体 ； 2— 上阶挤出机螺杆 ； 3— 中间连接机构 ； 表 1 是用于聚偏氟乙烯实验时，各区段温度的设置。
容易从筒体端面间隙逸出，污染环境。针对这一情况， 配。如果两阶挤出机产量不匹配，会造成中间连接机
4— 压力测试点 ； 5— 下阶挤出机筒体 ； 6— 下阶挤出机螺杆
我们设计了新型筒体结构（如图 4）。这种结构在筒体 图 5 中间连接机构结构示意图 构压力异常波动或者超高，物料流动不顺畅，排气口
冒料。针对这个情况，氟塑料挤出机在中间连接机构
端面处设计凸台，防止衬套与筒体外壳由于膨胀系数
的差异而产生间隙。衬套端面处设计凹槽，安装镍基 3 氟塑料挤出机工艺 和机头处设计压力测试点。通过调节两阶螺杆转速和
耐腐蚀合金密封圈，防止物料遗漏。镍基耐腐蚀合金 3.1 螺杆和筒体组合技术 观察压力测试点压力是否平稳、排气口冒料与否、两
密封圈即能防止腐蚀，又能承受高温，高压，满足工 螺杆和筒体是挤出机的核心。在这个工艺路线中， 阶挤出机的电机电流是否平稳来实现挤出机上下两阶
艺条件。 物料需在挤出机中完成输送、熔融、塑化、排气等众 产量匹配。
2.3 中间连接机构 多过程。选择合理的螺杆直径、长径比、螺杆和筒体 3.4 挤出机排气口压力控制
为了保证经上阶挤出机挤出的熔融物料能够稳定 组合至关重要。螺杆直径、长径比需根据产量、物料 图 8 温控区段的划分及排气口结构示意图 低分子组分从挤出机内脱出后，经冷却并收集在
地进入下阶挤出机内，中间连接机构的设计非常关键 中溶剂的含量及脱出溶剂需要的热量来确定。物料中 容器内。要想顺利脱除低分子组分，这需要控制挤出
3.3 挤出机螺杆转速控制
（如图 5）。物料从侧向直接进入下阶挤出机内。整个 的溶剂在不影响工艺的前提下应尽量少，否则挤出机 机排气口压力。上阶挤出机自然排气口处，低分子组
螺杆转速影响着物料在挤出机内的表面更新、停

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