基本介紹
- 中文名：無螺桿擠塑機
- 外文名：screwless extruder
- 拼音：wú luó gǎn jǐ chū jī
- 學科：高分子材料工程
- 定義：不使用螺桿的擠塑機的總稱
- 作用機理：靠齒輪泵，柱塞機械產生擠出壓力
簡介,出現背景,代表,優缺點,舉例,柱塞式擠出機結構與原理,柱塞式擠出機設計要求,
簡介
無螺桿擠塑機（screwless extruder）無螺桿的擠塑機的總稱。通常在擠塑機中，將物料自加料斗加入，經機筒、模頭擠出是靠帶有螺槽的螺桿連續地旋轉強制向前流動。而無螺桿擠塑機可靠齒輪泵、柱塞等機械產生擠出壓力，例如柱塞式擠出機、流體動力式擠出機、輥筒式擠壓機。也可靠魏森貝格（Weissenberg）效應產生擠出壓力，主要代表有彈熔體擠塑機。
出現背景
現有的螺桿式塑膠擠出機在塑化方面有如下缺點：難於餵送粉料（特別是在高轉速下）；高分子量的物料（如超高分子量聚乙烯）難於塑化；難於加工某些熱級性塑膠（如硬聚氯乙烯）等。為了解決這些問題，並對擠出成型工藝和設備進行改革。因此，近年來又將無螺桿擠出成型的問題提出來了。作為這種構想和進步的研究和試驗，它對今後的擠出工藝可能會產生重大的影響。根據美國《塑膠》報導，今後的擠出工藝將朝著無螺桿擠出成型方向發展， 而相應的擠出成型設備也就是無螺桿擠出機。
代表
作為無螺桿擠出機，目前這種機台的主要代表有彈熔體擠出機等。
彈熔體擠出機是在1934年發現的威遜柏（Weissenberg）效應的基礎上而出現的。這種效應的原理是，當具有粘彈性的非牛頓型液體在兩個平行轉動的圓盤間發生剪下作用時，便產生了一個垂直於圓盤面的軸向力。這時，若使一個圓盤面不動，且在其上開個出口，則當另一圓盤轉動時，由於軸向力的作用，熔融的液體便會從該開口處被擠出去。其作用原理如下圖1所示。
圖1 威遜柏效應原理圖
優缺點
如下圖2所示為一種彈熔體擠出機的結構示意圖，這種機台的特點是結構簡單，且由於被加工的塑膠在機內停留的時間很短（一般在9秒~25秒之間），而塑膠的加熱又主要靠摩擦剪下所產生的熱量，因此加熱均勻，特別適用於熱穩定性較差的塑膠的加工。
圖2 彈熔體擠出機
舉例
柱塞式擠出機結構與原理
柱塞式擠出機主要部件是一個料筒和一個由液壓操縱的柱塞。操作時，先將一批已經塑化好的塑膠放在料筒內，而後借柱塞的壓力將塑膠擠出El模以外。料筒內塑膠擠完後，柱塞退回原位再進行下一次操作。
柱塞式擠出機由於是間歇工作的，所以已基本被其他擠出機所代替。但在擠出黏度較大的物料，需要很大的壓力時，仍使用柱塞式擠出機。如擠出聚四氟乙烯、硬質聚氯乙烯大型管材等。
柱塞式擠出機設計要求
在設計柱塞式擠出機時，一般要注意如下要求：
（1）動力操縱的柱塞在推壓時能夠維持恆定的推進速率。如在生產聚四氟乙烯製品時，其推壓力在140-700公斤力/厘米的範圍內。
（2）當製品的成型只能用一次推壓完成時。推壓室要有足夠的容量，以使由一次加料而得到所要加工的製品的全長。
增加推壓室的容積的方法有二：一是增加其直徑，一是增加其長度，但推壓室直徑的增加以其截面積與製件的截面積之比不宜過大（如在加工聚四氟乙烯時此比值不宜超過1500：1,最好不超過1000：1）。因為過大，聚合物易受過度剪下作用而使製品質量下降。如果是用錠料來加工製品，當它的長度不影響推壓條件時，可增加推壓室的長度，這時，採用長衝程的柱塞式擠出機比較合適。
（3）機頭的圓錐傾斜角α一般不應大於30°，當推壓室與製件的橫截面積之比大於100：1時，甚至要將α降至20°，以減少剪下作用力。
（4）為便於加料以及能迅速地從機頭處清選擠出機，必須裝拆方便。隨著塑膠加工工藝和設備的發展，柱塞式擠出機近來又引起人們新的注意。那就是用連續柱塞式擠出機代替間斷成型的柱塞式擠出機。這是因為柱塞式擠出機可以達到很大的擠出力，如果能夠連續地擠出成型，則可以充分地發揮這一一優點。
