了解單螺桿擠出機(jī)中的熔化

中國注塑網(wǎng)

您可以通過“翻轉(zhuǎn)”觀察點(diǎn)來更好地觀察熔化過程，使機(jī)筒看起來圍繞固定螺桿順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。
多年來，我與許多在擠出方面具有豐富經(jīng)驗(yàn)的人交談過，他們不了解單螺桿如何熔化聚合物，或者擠出機(jī)驅(qū)動(dòng)器如何提供能量。許多人認(rèn)為機(jī)筒加熱器提供了進(jìn)入聚合物的大部分能量，這讓我感到困惑……而且完全錯(cuò)誤。

平心而論，由于幾何形狀的原因，很難用機(jī)筒中的螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)來想象熔化。但是如果你翻轉(zhuǎn)觀察點(diǎn)——想象一下槍管繞著螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)——你可以更清楚地看到所涉及的力。當(dāng)我們知道情況恰恰相反時(shí)，這與想象太陽繞著地球轉(zhuǎn)沒有什么不同。在實(shí)際的擠出機(jī)中，從驅(qū)動(dòng)端看（或從出料端看是順時(shí)針），螺桿通常逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，而機(jī)筒是靜止的。但是，如果我們翻轉(zhuǎn)觀察點(diǎn)，使我們“坐在”螺桿上，則機(jī)筒似乎在圍繞固定螺桿順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。
融化是難以想象的。但是，如果您通過想象槍管圍繞螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)來“翻轉(zhuǎn)”觀察點(diǎn)，您可以更清楚地看到所涉及的力。（插圖：J. Frankland）

啟動(dòng)前首先需要對(duì)料筒進(jìn)行加熱，以使螺桿充滿熔化的聚合物，并獲得聚合物粘附在料筒上的表面溫度。從那時(shí)起，幾乎所有進(jìn)入聚合物的能量都來自相對(duì)于機(jī)筒轉(zhuǎn)動(dòng)螺桿所需的能量——或者在我們“翻轉(zhuǎn)”的情況下，機(jī)筒相對(duì)于螺桿。由于初始加熱，聚合物粘在機(jī)筒上并被螺桿螺紋的角度向前推動(dòng)。一旦螺桿開始旋轉(zhuǎn)，聚合物幾乎完全被剪切熔化。

“剪切”被定義為施加使物體的一個(gè)表面相對(duì)于另一個(gè)表面變形的力。剪切物體會(huì)將熱量引入其中。在擠出機(jī)中，剪切聚合物的扭曲力需要能量來旋轉(zhuǎn)粘性聚合物層中的螺桿。來自驅(qū)動(dòng)器的旋轉(zhuǎn)能量通過剪切將熱量轉(zhuǎn)化為熱能，從而將熱量轉(zhuǎn)化為聚合物。

一旦螺桿旋轉(zhuǎn)開始，機(jī)筒加熱器幾乎不會(huì)對(duì)熔化產(chǎn)生任何影響。

剪切速率與旋轉(zhuǎn)速度和物體厚度成正比，在機(jī)筒表面附近達(dá)到最大值，在螺桿根部達(dá)到零，如圖1所示。剪切量與物體的粘度成正比剪切過程中不同溫度下的聚合物。在螺桿的“壓縮部分”使用逐漸減小的通道深度，迫使任何未熔化的聚合物更靠近機(jī)筒壁，在那里它獲得最大剪切力。

在單螺桿擠出機(jī)中熔化
（插圖：J. Frankland）

在圖2所示的序列1-5中：

1. 螺桿通道充滿未熔化的聚合物，離開進(jìn)料口。

2. 由于機(jī)筒加熱，機(jī)筒壁上形成一層薄薄的熔體膜。

3.薄膜因機(jī)筒和螺桿的相對(duì)旋轉(zhuǎn)而被剪切。

4. 隨著通道深度的減?。▔嚎s部分），該過程在螺桿設(shè)計(jì)的幫助下進(jìn)行，這迫使未熔化物向上抵靠機(jī)筒，從而使未熔化物的剪切最大化。

5. 通過為該聚合物設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)穆輻U，所有未熔化物都可以在適當(dāng)?shù)募庸囟认乱允芸胤绞睫D(zhuǎn)化為熔化物。

即使在達(dá)到熔點(diǎn)或軟化點(diǎn)后，由于熔體的粘度，剪切仍在繼續(xù)。單螺桿擠出機(jī)中的大部分驅(qū)動(dòng)力用于旋轉(zhuǎn)聚合物中的螺桿。驅(qū)動(dòng)功率的典型分配是 85-90% 用于熔化，其余用于混合、加壓和輸送。一旦螺桿旋轉(zhuǎn)開始，機(jī)筒加熱器幾乎不會(huì)對(duì)熔化產(chǎn)生任何影響。事實(shí)上，對(duì)于許多擠壓操作，機(jī)筒加熱器大部分時(shí)間都處于冷卻模式。

zetvxthg

沙發(fā)！沙發(fā)!

fatmjzil

我是來刷分的，嘿嘿

修行

不錯(cuò)不錯(cuò)，樓主您辛苦了。。。

rsluabnx

學(xué)習(xí)了，謝謝分享、、、

scszucja

相當(dāng)不錯(cuò)，感謝無私分享精神！

kymmhiit

幫你頂下哈??！