金鑫螺桿分析：合理的螺桿組合對(duì)玻璃纖維AS擠出工藝的影響(1)
摘要：苯乙烯-丙稀腈共聚物(AS)是一種通用型苯乙烯樹脂,玻纖增強(qiáng)苯乙烯-丙烯腈共聚物因有良好的加工性能、尺寸穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度在家用電氣領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用。
苯乙烯-丙稀腈共聚物(AS)是一種通用型苯乙烯樹脂,玻纖增強(qiáng)苯乙烯-丙烯腈共聚物因有良好的加工性能、尺寸穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度在家用電氣領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用。
與單螺桿擠出機(jī)相比同向嚙合雙螺桿擠出機(jī)具有加料容易、物料在擠出機(jī)中停留時(shí)間短、混合和塑化效果優(yōu)異、排氣性能好、比功率消耗較低、容積效率高等有點(diǎn)，因而被廣泛應(yīng)用于聚合物的改性共混、填充、玻纖增強(qiáng)和反映擠出等。同向嚙合雙螺桿擠出機(jī)的螺桿元件采用組合式設(shè)計(jì)，由多種類型、不同長(zhǎng)度的螺桿元件有序地排列組合，因而可以根據(jù)加工物料及加工工藝的不同，選擇相應(yīng)的螺桿組合，改變物料在擠出機(jī)中的停留時(shí)間和所受的切應(yīng)力，使所加工的材料及加工工藝的不同，選擇相適應(yīng)的螺桿組合，改變物料在擠出機(jī)中停留時(shí)間和所受的切應(yīng)力，使所加工的材料達(dá)到最佳的綜合性能。本工作對(duì)同向嚙合雙螺桿擠出機(jī)的螺桿元件進(jìn)行優(yōu)化組合，分析了螺桿組合對(duì)玻纖增強(qiáng)AS力學(xué)性能的影響。
1 實(shí)驗(yàn)部分
1.1原料
AS樹脂：783，日本旭化成工業(yè)株式會(huì)社；無堿玻璃纖維；T635B，泰山玻璃纖維有限公司；其他助劑，市售。
1.2實(shí)驗(yàn)設(shè)備
同向霜落共計(jì)成交：TSE-75D、600-250-36，塑料注塑成型機(jī)；CPC-2高速混色機(jī)，WSQB-200，數(shù)字式電熱恒溫干燥箱；101-1A電子式萬能試驗(yàn)機(jī)；CMT4104。懸臂梁口沖擊試驗(yàn)機(jī)；XJU-55，ML-10
1.3性能測(cè)試
拉伸強(qiáng)度：按照ASTM D638-1999測(cè)試；彎曲強(qiáng)度；按照ASTM D790-1999測(cè)試；缺口沖擊強(qiáng)度；按照ASTM D256-1997測(cè)試。
螺桿組合、擠出工藝情況
由表2看出：采用1＃螺桿生產(chǎn)的材料的拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度都較低，很大程度上限制了材料的應(yīng)用，為此在保證配方、生產(chǎn)工藝等一致的情況下，對(duì)1＃螺桿組合方式進(jìn)行改進(jìn)。提高玻纖在基體中的分散性，可有效改善玻纖增強(qiáng)樹脂的力學(xué)性能，此次改進(jìn)方向?yàn)樵诩羟卸渭訌?qiáng)玻纖的分散。
1.4實(shí)驗(yàn)方法
為保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可比較性，固定實(shí)驗(yàn)配方為：AS樹脂250kg，玻纖質(zhì)量分?jǐn)?shù)20%，其他助劑適量；固定工藝條件為；擠出溫度205-260°C，螺桿轉(zhuǎn)速400r/min,注塑溫度210°C。在此基礎(chǔ)上改變螺桿組合進(jìn)行擠出造粒，料粒烘干后注塑標(biāo)準(zhǔn)試樣，進(jìn)行力學(xué)性能檢測(cè)。
2結(jié)果與討論
2.1不同螺桿組合對(duì)玻纖增強(qiáng)AS力學(xué)性能的影響
表1列出1＃-3＃螺桿組合方式、螺桿總長(zhǎng)度及擠出工藝情況。表2為1＃-3＃螺桿組合對(duì)玻纖增強(qiáng)AS力學(xué)性能的影響。
具體措施為剪切段把1＃螺桿的四組捏合塊變?yōu)檫B續(xù)的兩組三連捏合塊組，且在反向螺紋元件前增加一組二連捏合塊，形成2＃螺桿（詳細(xì)螺桿組合方式見表1）。結(jié)果表明：采用2＃螺桿生產(chǎn)的材料的性能比采用1＃螺桿生產(chǎn)的材料的性能有很大提升。分析原因：1＃螺桿的剪切區(qū)主要由一組三連捏合塊組和三組二連捏合塊組構(gòu)成，并且在三組捏合組中含有剪切能力較弱、分布作用比較強(qiáng)的K45/5/36薄片捏合盤，因此1＃螺桿剪切能力較弱，主要以分布混合為主；經(jīng)調(diào)整后的2＃螺桿剪切能力增強(qiáng)，且熔體在機(jī)筒內(nèi)的停留時(shí)間延長(zhǎng)了，物料在2＃螺桿中的流量置換作用強(qiáng)于1＃螺桿。這些都導(dǎo)致2＃螺桿的分散作用得到了明顯的加強(qiáng)，避免了玻纖成束或成團(tuán)地存在于樹脂當(dāng)中，分散更加均勻，從而在一定程度上避免了由于玻纖分散不均勻造成的材料缺陷，材料力學(xué)性能得到改善。
