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双螺杆挤出机造粒实验

实验目的：
1、了解同向双螺杆挤出机的结构特点，工作原理；
2、熟悉原材料和辅助材料的性能，了解试样条的配方和配料操作；
3、掌握双螺杆挤出机组的操作和造粒工艺条件，为注射成型实验提供合格粒料。
二、实验原理及工艺流程
造粒是将树脂及各种助剂经计量、混合及塑化制成便于成型的密实的圆柱形、立方形、球形颗粒的操作过程。得到的粒料可作为塑料注射成型、挤出成型等塑料成型的原料。造粒的方法有很多种，挤出造粒是一种最常用的方法。其优点为：产品质量稳定、自动化水平及生产效率高。
挤出造粒工艺一般有热切和冷切两种造粒方法，采用那种造粒方式，由物料的性能决定，聚乙烯、聚丙烯一般采用冷切粒，聚氯乙烯一般采用热切粒方式。冷切法是物料由挤出机塑化后成圆条状挤出，经水冷后再将圆条状的挤出料牵引至切粒机切成圆柱形颗粒。热切法是把旋转的刀片紧贴在机头模板上，直接将刚挤出的圆条状塑料切成粒料。
本实验采用水冷拉条冷切法。实验所用的SHJ-20型同向平行双螺杆挤出机，由南京杰亚装备有限公司制造。双螺杆挤出机的口模为两孔模板，两孔的直径均为3.3mm。
双螺杆挤出机是在单螺杆挤出机的基础上发展起来的。与单螺杆挤出机相比，双螺杆挤出机具有加料容易、混合优异、塑化效果好和低的功率消耗，同向旋转的双螺杆啮合处剪切速度较高，能刮去各种积料，具有较好的自洁作用。因此同向双螺杆挤出机被广泛应用于共混、改性、填充和增强等工艺中。同向双螺杆挤出机配备不同的技术参数和特定的工艺结构，再分别配以相应辅机即可组成各类性能优越的同向双螺杆挤出造粒机组。
实验原理：同向平行双螺杆挤出机的核心部件是一对轴线平行设置、螺杆元件相互啮合，同向旋转的螺杆。同向旋转的双螺杆在啮合处的转速方向相反，当进入螺杆的物料由一根螺杆送至啮合区时，受到挤出和剪切，同时又被另一根螺杆的反向速度托起，物料由一根螺杆转到另一根螺杆使之在两根螺杆与机筒内腔所形成的“∞”字型螺槽内依靠摩擦机理和正位移输送机理实现有效的输送。螺杆的连续转动反复强迫物料转向，有助于物料的均匀混合、塑化。在双螺杆挤出机的加热、混合，剪切、塑化、压实排气作用下，物料塑化成均匀的熔体，并在双螺杆的挤压下，通过机头挤出圆形的条状料，经冷却水槽水冷后，再经切粒机切粒，得到塑料粒料。

SHJ-20双螺杆挤出机组（水冷切粒组合）如图1所示：

图1SHJ-20双螺杆挤出机组

SHJ-20双螺杆挤出机组的机械部分包括螺杆、机筒等主机工作部分以及传动系统、喂料系统、真空系统、造粒系统。
SHJ-20双螺杆挤出机组电仪控制系统主要由各电机的电气传动、筒体温度控制两大部分组成。具体包括：
（1）主机、喂料机的转速调节；
（2）主机冷却系统、真空系统、造粒系统的控制
（3）筒体、机头的温度监测控制；熔体压力、熔体温度监测及相应自控联锁环节。
工艺流程：双螺杆挤出机组水冷拉条造粒工艺流程如图2所示：

图2双螺杆挤出机组水冷拉条造粒工艺流程

三、实验原料与主要仪器设备
1、实验材料
聚乙烯（茂名乙烯生产：MI=2.0g/10min）：牌号951-0001Kg
聚丙烯（茂名乙烯生产：MI=3.0g/10min）：牌号T30S1Kg
色母粒：60g适量
碳酸钙：适量
注：如果没有以上牌号的聚乙烯或聚丙烯，可用性能基本相同的其它牌号的材料代替。配方中是否加入碳酸钙或是其它助剂可根据实验具体情况来定。
2、主要设备
①SHJ-20同向平行双螺杆挤出机
②冷却水槽：长1.2m
③切粒机：4Kw交流变频调速
SHJ-20同向平行双螺杆挤出机主要技术参数如下：
螺杆长径比L/D34
螺杆直径（mm）：20mm
螺杆最大转速：500rpm
主电动机功率（kW）：4Kw交流变频调速
产量（kg/h）：2～8Kg/hr
四、实验步骤
（一）、配料操作：
1、按配方准确计量好各种原材料和辅助材料，再放入合适的容器内或是搅拌机内混合均匀；
2、将搅拌均匀后的混合料，加入到双螺杆挤出机上的喂料机的料斗内。
（二）、双螺杆挤出机组的操作
1、合上总电源保护开关以及电气柜内熔断器、马达开关；
2、打开钥匙开关，电源指示灯亮（绿色），温控仪表、电流指示仪表、转速指示仪表、熔压表、调速器控制面板等通电指示；
3、升温：按工艺要求对各加热区温控仪表进行参数设定，各段加热温度达到设定值后，启动水泵，调节各节流阀大小；继续恒温20~25分钟，同时进一步确认各段温控仪表和电磁阀（或冷却风机）工作是否正常；
4、开启齿轮箱进水阀，检查是否漏水；
5、打开水槽的进水阀和排水阀，调节好流量，使水槽冷却水循环，再开启吹干机及切粒机；
6、用手盘动电机联轴器，保证螺杆正常方向至少转动三转。将主机调速旋钮设置在零位，启动主电机，逐渐升高主螺杆转速，在不加料的情况下空转转速不高于10H