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浅谈利用螺杆挤出机实现PP树脂挤出 　　摘要：本文主要对挤出铸片法生产PP锂电池隔膜所用的挤出机做一下探讨，其中重点是探讨一下挤出机的螺杆结构、以及加热与冷却系统对PP挤出的影响。 　　关键词：挤出机螺杆加热与冷却 　　随着在锂电池上应用规模的扩大，PP隔膜生产的工艺技术也越来越成熟，目前，国内比较成熟的锂电池隔膜生产工艺有干法和湿法两种，挤出铸片系统就是干法生产工艺的重要一环，挤出机更是其中非常关键的一个环节。 　　按挤出机的螺杆数量来划分，挤出机可以分为单螺杆、双螺杆和多螺杆，但应用在PP树脂的挤出上，目前还是以单螺杆为主，相对来说，单螺杆适用于一般材料的挤出加工，而双螺杆由于喂料特性好，更适用于粉料加工。 　　从结构上来看，挤出机一般由螺筒、螺杆、螺杆传动系统、螺筒的加热和冷却系统以及其它附件组成，用挤出法生产PP锂电池隔膜，最关键的问题就是要保持熔体压力均匀、稳定，防止熔体过分降解及夹带气泡，未熔物料或焦料等异物，因此，螺杆的设计，以及螺筒的加热与冷却系统设计是PP螺杆挤出机的重中之重。 　　1 螺杆 　　螺杆是挤出机重要的部件之一，它的结构、加工情况、与最终产品的质量、产量、能量消耗等有着密不可分的关系。 　　代表螺杆结构特征的基本参数主要有：直径，长径比、压缩比、螺距、螺槽深度、螺旋角、螺杆与料筒的间隙、螺纹头数、螺棱宽度等。 　　螺杆直径在一定程度上代表挤出机的生产能力，螺杆直径增大，生产能力提高，挤出机的生产能力与螺杆直径的平方成正比。以年产500万平米的隔膜生产线为例，挤出机的挤出能力可选择20~50Kg/h。 　　长径比也是螺杆的一项重要指标。长径比增大，能改善物料温度分布，有利于树脂的混合、塑化，减小螺杆中的漏流和逆流，减小挤出压力的脉冲现象，有利于提高挤出机的生产能力，但是长径比过大时，螺杆的自重增加，导致挠度增加，容易引起螺杆与料筒磨损；长径比过小，容易引起混炼、塑化不良。一般情况下，PP隔膜生产线所用螺杆的长径比约为30~40。 　　螺旋角φ是指螺纹与螺杆横断面的夹角。随着φ值的增大，挤出机生产??力得到提高，但是物料的剪切作用和挤出压力却要减小。通常的φ值取17°41′，即选择螺距等于螺杆的外径。 　　压缩比一般可以用几何压缩比来表示，即可简化为螺杆加料段最后一个螺槽的容积与均化段最初一个螺槽容积之比，它表示塑料通过挤出机全长时被压缩的倍数。压缩比越大，塑料受到的挤压作用越大。压缩比的大小与物料性能、物料形状等因素有关。 　　螺槽深度是一个变值，对于常规三段螺杆来说，加料段的螺槽深度最深，均化段的螺槽深度最浅，而压缩段的螺槽深度则是一个连续渐变区。螺槽深度主要影响塑料的剪切速率。螺槽越浅，剪切速率越高，越有利于料筒壁与物料间的传热及摩擦生热，越有利于提高物料混合及塑化效率，但生产能力要降低。 　　物料沿螺杆向前移动时，经历着温度、压力、粘度等变化，这些变化在螺杆的全长范围内是不同的，根据物料变化特点，通常把常规螺杆分为加料段、压缩段和计量段三个区段。 　　1.1 加料段 加料段的螺纹深度是恒定不变的，其作用是将固体的物料送往压缩段。物料在此段被机筒传入的热量预热，物料间的空气及其它气体可从物料间的间隙排往料斗。一般情况下，结晶型聚合物的加料段长度L1要比非结晶聚合物长一些，从经验数值来看，结晶型聚合物的加料段长度L1=（30%~65%）L，非结晶聚合物的加料段长度L1=（10%~25%）L。考虑到PP的特性，挤出PP时，其加料段长度则介于结晶型聚合物和非结晶聚合物之间。 　　1.2 压缩段 在挤出PP所用螺杆的压缩段，螺槽的容积是逐渐变小的，通常采用等螺距、槽深渐变的结构形式。压缩段的作用是压实物料，使该段的固体物料转变为熔融物料，并且由于螺槽的深度逐渐变浅，物料间的间隙越来越小，气体承受的压力也越来越大，在压力差的作用下，物料间的空气通过固体物料间的间隙逐渐向加料段流动。在压缩段，物料在螺杆强大剪切、压缩作用下，产生摩擦热，同时又接收机筒供给的热量，保证了物料在压缩段最后阶段基本熔融。 　　1.3 计量段 在普通单螺杆中，计量段螺槽的容积基本上是恒定不变的，且该段螺槽深度较浅。计量段的作用是将熔融的物料定量、稳定挤出并使螺杆产生一定的背压力，进一步加强熔体的剪切、混合作用，使物料进一步均化。 　　计量段的工作特性主要取决于该段螺槽深度和计量段的长度，计量段螺槽深度加深，挤出能力增大，与此同时逆流量也更快的增大，因此槽深不宜过大；槽浅有利于物料进一步塑化和均化，但是机头阻力增大，生产能力小，并且槽深过浅容易使物料产生降解。计量段长度增大，物料受剪切作用时间长，有利于物料的分散和混合，但过长会使物料温度升高，容易产生热降解。 　　2 加热与冷却系统 　　加热