年产2000吨埋地排污PVC管材车间工艺设计(14)
表3.3 螺杆直径与挤出制品尺寸之间的关系 单位：mm
螺杆直径 Φ30 Φ45 Φ65 Φ90 Φ120 Φ150 Φ200
硬管直径 3~30 10~45 20~65 30~120 50~180 80~300 120~400
吹膜直径 50~300 100~500 400~900 700~1200 700~2000 700~3000 700~4000
挤板宽度 400~800 700~1200 1000~1400 1200~2500
增大螺杆直径，挤出成型机的生产能力也显著增加。挤出量与螺杆直径的平方几乎成正比。当然，挤出机的功率消耗也要增加。
本设计的埋地排污管材公称外径为160mm，所以选择螺杆直径为150mm。
（2） 螺杆的长径比L/Ds
螺杆的长径比，指螺杆工作部分的有效长度L与直径Ds之比，此值通常为15~30。L/Ds大，能改善塑料的温度分布，混合更均匀，并减少挤出时的逆流和漏流，提高挤出机的生产能力。L/Ds过小，对塑料的混合和塑化都不利。因此，对于硬塑料、粉料塑料或结晶型塑料要求塑化时间长，应选择较大的L/Ds。L/Ds大的螺杆适应性强，可用于多种塑料的挤出，但L/Ds太大，对热敏性塑料会因为受热时间太长而易分解，同时螺杆的自重增加，制造和安装都困难，也增大了挤出机的功率消耗。目前，L/Ds以25居多。
本设计选用螺杆直径为150mm，故采用螺杆的长径比为25，由此得出螺杆总厂L为3750mm。
（3） 螺杆三段长度
根据塑料在挤出机中的三种物理状态的变化过程以及对螺杆各个部位的工作要求，通常将螺杆分为加料段L1（又称固体输送段）、熔融段L2（又称压缩段）和均化段L3（又称计量段）三段，如图3.8。
图3.8 普通常规螺杆的结构
加料段L1是由加料区（又称冷却料斗区）、固体输送区和过渡迟滞区组成。其主要作用是对塑料进行预热、压实和输送。
压缩段L2的作用是使塑料进一步压实和塑化，使包围在塑料内的空气压回到加料口处排出，并改善塑料的热传导性能。这一段的螺槽应该是压缩型的（螺槽由深变浅）。
计量段的作用是使熔体进一步塑化均匀，并使料流定量、压定地从机头流道均匀挤出。
表3.4 螺杆三段长度分配
三段 加料段 压缩段 计量段
非结晶型塑料 10~25%全长 50~65%全长 20~25%全长
结晶型塑料 50~65%全长 1~2Ds 25~35%全长
本设计采用PVC埋地排污管，属于不结晶型，故加料段L1=20%全长，即750mm；压缩段L2=60%全长，即2250mm；计量段L3=20%全长，即750mm。
（4） 螺杆的压缩比ε
螺杆的压缩比ε，指的是螺杆加料段第一个螺槽的容积与均化段最后一个螺槽的容积之比，它表示塑料通过螺杆的全部过程被压缩的程度。压缩比的作用是压实物料，排除气体，产生必要的挤出压力，保证熔体在螺杆出口处有足够的致密度。
ε越大，塑料受到挤压的作用也就越大，排出物料中所含空气的能力就大，但ε太大，螺杆本身的机械强度下降。压缩比一般在2~5之间，压缩比的大小取决于挤出塑料的种类和形态，粉状塑料的相对密度小，夹带空气多，其压缩比应大于粒状塑料，见表3.5，压缩比的获得主要等距变螺槽、等深变距螺槽和变深变距螺槽等方法，其中等距变深螺槽是最常用的方法。
表3.5种塑料成型用螺杆压缩比
品种 压缩比 品种 压缩比
硬聚氯乙烯 粒料
粉料 2~3
3~5 聚酰胺
聚砜 2~4
3~4
软聚氯乙烯 粒料
粉料 3~4
3~5 聚碳酸酯