螺桿可以說(shuō)是擠壓機(jī)的心臟，是很重要的工作構(gòu)件。塑料在擠壓機(jī)中受外加熱及摩擦熱而塑化，這是塑料的共性，螺桿就是使塑料塑化而設(shè)置在擠壓機(jī)內(nèi)的重要構(gòu)件。但是，各種塑料在熱狀態(tài)下，性質(zhì)各不相同，都有它的特殊性，因此，在設(shè)計(jì)螺桿幾何尺寸時(shí)，必須考慮各種因素，以適應(yīng)不同塑料的特性。當(dāng)然，不可能用一根萬(wàn)能型式的螺桿來(lái)適應(yīng)所有的熱塑性塑料。但是，也不意味著對(duì)每種材料都需要一根特殊的具有一定斷面形狀的螺桿。如果采用的原料性質(zhì)比較相似而產(chǎn)生的反壓力差距也不大時(shí)，可不需更換螺桿。如果采用擠出物的截面差別很大，而材料性質(zhì)又不相同，為了得到良好的加工結(jié)果(數(shù)量上和質(zhì)量上)，采用不同形式的螺桿還是合理的。
螺桿的技木特性：
螺桿的幾何尺寸見(jiàn)圖8-3。
(1)螺距：螺距越小，則螺桿的正推力愈大，塑料流量愈少，但可產(chǎn)生較多的機(jī)械功和較大的壓力。一般常采用的螺距與螺桿直徑相同，具有很大螺距的螺桿，通常是不合理的，因?yàn)樗鼘?duì)壓力的改變，溫度
的改變，加工原材料的改變很敏感，加工范圍狹窄。
(2)螺紋頭數(shù)：等距的多頭螺紋和單頭螺紋一樣，會(huì)使推力減小，但料流速度波排出量增加。多頭螺紋難于準(zhǔn)確地平衡每一螺紋間的容量，因而在擠壓過(guò)程中易引起振動(dòng)，目前，大部分螺桿都采用單頭螺紋。
(3)螺紋槽深：螺紋槽深對(duì)剪切速度和熱傳導(dǎo)性能有很大影響，淺的螺紋產(chǎn)生較高的剪切速度，增加機(jī)筒壁與物料間的熱傳導(dǎo)性，但降低了排出量。當(dāng)螺桿擠出段螺紋槽深度較淺時(shí)，在同樣的轉(zhuǎn)數(shù)下產(chǎn)生的回流少，但是由于其剪切力隨螺槽深度的減少而增加，因此，就需要較大的傳遞能量。這樣的螺桿適用于在熔化狀態(tài)下，剪切應(yīng)力對(duì)溫度不敏感的低粘度塑料，例如聚乙烯、聚 胺等。而對(duì)于聚氯乙烯塑料來(lái)說(shuō)，由于它在熔融狀態(tài)下的粘度對(duì)溫度非常敏感，因此，加工時(shí)需采用螺槽較深的螺桿，軟質(zhì)聚氯乙烯采用的螺槽又較硬質(zhì)聚氯乙烯采用的螺槽深度更大一些。另外，魚(yú)雷型的機(jī)頭對(duì)加工聚氯乙稀塑料是不適用的。
(4)壓縮比：螺桿加料段第一個(gè)螺紋與擠出段最后一個(gè)螺紋的容積比，稱為壓縮比。塑料加到螺桿上通常為粒料，它需要在擠出溫度下被壓實(shí)、以成密實(shí)的產(chǎn)品;要想有足夠的壓力將塑料壓實(shí)，并從機(jī)頭擠出去，就需要有一定的壓縮比。
達(dá)到一定的壓縮比的方法有：
①螺距分段減小，或逐漸均勻減小，而螺槽深度不變。
②螺距不變，而螺紋深度逐漸的(或在一定距離內(nèi))減小。
③螺距及螺槽深度都改變。
等距不等深的螺桿是最常采用，它產(chǎn)生的熱傳導(dǎo)及剪切力量大而均勻，并且又是最經(jīng)濟(jì)、最易加工的螺桿類型。
壓縮比是螺桿特性的主要指標(biāo)之一，對(duì)不同的塑料有不同的要求，對(duì)硬聚氯乙烯塑料來(lái)說(shuō)，一般為3左右(長(zhǎng)徑比為15~18;1)。
(5)長(zhǎng)徑比：螺桿的長(zhǎng)度與螺桿直徑之比稱為長(zhǎng)徑比。長(zhǎng)徑比越大，物料在螺桿中的攪拌越完全，塑化程度也越良好。此外，長(zhǎng)螺桿在螺槽深度較淺時(shí)，可增加擠出段長(zhǎng)度，以降低塑料的逆流，并在物料進(jìn)機(jī)頭前，能形成大而均勻的壓力，提高制品質(zhì)量。但是，過(guò)長(zhǎng)的螺桿很容易過(guò)載，在螺桿直徑較小時(shí)要考慮螺桿溫度，螺桿直徑較大時(shí)則自重亦大。因此時(shí)尾部是固定的，所以在螺桿頭部所產(chǎn)生的自由端彎曲會(huì)造成機(jī)筒的擠壓段受到磨損，甚至損傷。螺桿越長(zhǎng)，產(chǎn)生的機(jī)械功也越大，受熱時(shí)間也增長(zhǎng)，致使塑料容易分解。因此，螺桿長(zhǎng)徑比也受到一定的限制。
通常用粒料加工硬聚氯乙烯制品時(shí)，長(zhǎng)徑比選用15~20:1。如用粉料加工硬聚氯乙烯制品時(shí)，長(zhǎng)徑比要適當(dāng)加大，常用24:1或更大些。
(6)螺桿的冷卻裝置：擠壓工藝要求料筒對(duì)物料的摩擦力大于螺桿對(duì)物料的摩擦力，因此，需要使螺桿所保持的溫度較料筒為低，即使二者溫度達(dá)到平衡時(shí)，由于物料中剪切力所產(chǎn)生的熱也會(huì)使螺桿溫度高于料筒，故在單螺桿擠出機(jī)中，常常將螺桿內(nèi)孔進(jìn)行冷卻。
螺桿做成中空的，進(jìn)水管插入內(nèi)腔，水從進(jìn)水管進(jìn)去，并從管子與內(nèi)孔之間出來(lái)(反之亦可)，進(jìn)口和出口用合一的管接頭。冷卻的介質(zhì)可以用冷水或壓縮空氣，冷水可通過(guò)流量計(jì)或出水的溫度來(lái)控制，壓縮空氣可通過(guò)其壓力來(lái)控制。
雙螺桿或多螺桿擠壓機(jī)，由于其加料與摩擦系數(shù)無(wú)關(guān)，因此，螺桿通常不用冷卻。
(7)螺桿的頭部：由于聚氯乙烯塑料的熔融溫度與加工溫度比較接近，因此，合埋地選擇螺桿頭部對(duì)擠壓成型聚氯乙烯塑料(特別是硬質(zhì)聚氯乙烯塑料)及保持正常操作是很重要的。因?yàn)樗芰想x開(kāi)螺桿時(shí)的運(yùn)動(dòng)方式是螺旋狀的，在進(jìn)入成型機(jī)頭時(shí)，要求是直線的，所以塑料在螺桿頭部就要改變自己的運(yùn)動(dòng)方式，這樣，塑料在這個(gè)斷面上運(yùn)動(dòng)就不一樣，沿中心的運(yùn)動(dòng)速度較沿四周的運(yùn)動(dòng)速度為快。總的來(lái)說(shuō)，在任何情況下，塑料頭部的設(shè)計(jì)都必須力求熔融的塑料流從螺桿平滑地進(jìn)入成型機(jī)頭內(nèi)。也就是說(shuō)，它的每一部分在任何一個(gè)斷面上，物料都沒(méi)有長(zhǎng)時(shí)間停留的可能，即沒(méi)有“死角”。
很顯然，對(duì)加工硬聚氯乙稀塑料來(lái)說(shuō)，圖8-5的1和4，平的過(guò)渡和錐形過(guò)渡是不合理的;由于死角很容易引起螺桿頭部中心尖部的分解，以致破壞正常操作。平滑的圓狀頭部在擠壓機(jī)中是常采用的，圖8-5中的2、3、5，能均勻地并無(wú)脈動(dòng)地將塑料壓出機(jī)頭。至于具體的尺寸，要根據(jù)擠壓機(jī)及機(jī)頭等特性，通過(guò)拆車時(shí)機(jī)頭的料流清況及分解部位來(lái)決定，一般螺桿頭部與過(guò)濾板之間的容積接近于擠出段一個(gè)螺槽的容積。如螺桿直徑在Φ150毫米以上，螺桿頭子與過(guò)濾板之間的距離不超過(guò)15毫米。螺桿直徑在Φ150毫米以下時(shí)，螺桿頭子與過(guò)濾板之間的跪離不超過(guò)10毫米。在生產(chǎn)吹塑薄膜螺桿直徑為65毫米時(shí)，螺桿頭子與過(guò)濾板之間的距離為3~5毫米。距離太小，螺桿頭部處物料容易分解，距離太大，存料多，旁邊要分解，且出料不均勻。
(8)適用千加工聚氯乙烯塑料的螺桿：
①為加工軟聚氯乙烯吹塑薄膜用的螺桿，單頭螺紋，等距不等深的全螺紋螺桿，擠出段為等距等深部分，壓縮比4}:1，長(zhǎng)徑比為18~20:1，這樣的長(zhǎng)徑比，適應(yīng)于生產(chǎn)吹塑薄膜。若生產(chǎn)軟管，長(zhǎng)徑比要減小。
②為加工聚氯乙烯管常用的螺桿，單頭螺紋，等距根徑漸增的全螺紋型螺桿，壓縮比為3，長(zhǎng)徑比為15~18:1,螺桿內(nèi)一般需用冷卻。
