單螺桿擠出機(jī)熔體輸送與口模特性分析

1、 廣東輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院高分子教研室 廣東高校高分子材料加工工程技術(shù)開發(fā)中心 一.塑化的概念 單螺桿擠出機(jī)工作原理l 塑化和建壓；l 塑化的作用使塑料在組分、密度、溫度及粘度等四方面達(dá)到均勻；l 混合起到至關(guān)重要的作用，混合分為分布混合及分散混合?；旌线^程示意圖一.塑化的概念靜態(tài)混合器混合過程12341二.熔體輸送理論發(fā)展歷程 三.經(jīng)典的熔體輸送模型 螺槽展開模型 拖曳流示意圖42sin213223hNDVWhQzd1. 正流、拖曳流Qd計(jì)算：此處，此處， W 螺槽法向?qū)挾龋宦莶鄯ㄏ驅(qū)挾龋?h3 計(jì)量段螺槽高度；計(jì)量段螺槽高度； Vz 機(jī)筒在螺槽展開方向分速度；機(jī)筒在螺槽展開方向分速度； D 螺

2、桿外徑；螺桿外徑； N 螺桿轉(zhuǎn)速；螺桿轉(zhuǎn)速； 螺桿螺旋升角；螺桿螺旋升角；有哪些假設(shè)呢？l壓力流Qp是由機(jī)頭、分流板，濾網(wǎng)等對(duì)熔體的反壓引起的流動(dòng)，此時(shí)相當(dāng)于上板拖動(dòng)速度為0，對(duì)于牛頓流體，可以得到速度解析解，是拋物線分布。 三.經(jīng)典的熔體輸送模型 2. 壓力反流 Qp計(jì)算： 壓力反流示意圖312123331213312sinsin/12LPPDhLPPWhQp此處，此處， W 螺槽法向?qū)挾?；螺槽法向?qū)挾龋?D 螺桿外徑；螺桿外徑； h3 計(jì)量段螺槽高度；計(jì)量段螺槽高度； L3 均化段螺桿長(zhǎng)度；均化段螺桿長(zhǎng)度； P2 均化段末端壓力；均化段末端壓力； P1 均化段開始處壓力；均化段開始處壓力；

3、 u1 熔體粘度；熔體粘度； 螺桿螺旋升角；螺桿螺旋升角； 漏流示意模型三.經(jīng)典的熔體輸送模型 3. 機(jī)筒螺桿間隙漏流QL 計(jì)算：312233223122312sin12sinLPPeDeWLPPWQL此處，此處， W 螺槽法向?qū)挾?；螺槽法向?qū)挾龋?D 螺桿外徑；螺桿外徑； 3 機(jī)筒螺桿間隙；機(jī)筒螺桿間隙； L3 均化段螺桿長(zhǎng)度；均化段螺桿長(zhǎng)度； P2 均化段末端壓力；均化段末端壓力； P1 均化段開始處壓力；均化段開始處壓力； u2 熔體粘度；熔體粘度； 螺桿螺旋升角；螺桿螺旋升角； 質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡4. 橫流：不影響產(chǎn)量，但關(guān)乎混合-6.25E-4-0.00625-0.0119-0.0175-

4、0.0231-0.0288-0.0344012345678910 11 12 130.00.20.40.60.81.0 xy 螺槽橫截面內(nèi)的橫流三.經(jīng)典的熔體輸送模型 螺桿擠出特性：四.影響熔體輸送的主要因素 31223322312123332212sin12sin42sinLPPeDLPPDhhNDQQQQLPd 螺桿擠出特性圖l擠出產(chǎn)量擠出產(chǎn)量Q近似于螺桿的外徑近似于螺桿的外徑D的平方成正比，的平方成正比，螺桿轉(zhuǎn)速越高，擠出產(chǎn)量越大；螺桿轉(zhuǎn)速越高，擠出產(chǎn)量越大；l均化段螺桿長(zhǎng)度均化段螺桿長(zhǎng)度L3越大，壓力反流和漏流均減越大，壓力反流和漏流均減小，螺桿混合效果提高，產(chǎn)量小，螺桿混合效果提高，

5、產(chǎn)量Q提高，但提高，但L3受整受整個(gè)螺桿分配長(zhǎng)度的控制；個(gè)螺桿分配長(zhǎng)度的控制；l漏流與漏流與間隙的三次方成正比，當(dāng)間隙值大于間隙的三次方成正比，當(dāng)間隙值大于1mm時(shí)，漏流將對(duì)擠出產(chǎn)量產(chǎn)生較大的影響；時(shí)，漏流將對(duì)擠出產(chǎn)量產(chǎn)生較大的影響；l粘度與材料的性質(zhì)及加工溫度有關(guān)。降低加工粘度與材料的性質(zhì)及加工溫度有關(guān)。降低加工溫度，熔體的粘度、增加，擠出產(chǎn)量增大。溫度，熔體的粘度、增加，擠出產(chǎn)量增大。 幾點(diǎn)啟示l 機(jī)頭口模：是物料流經(jīng)并獲得一定幾何形狀、必要尺寸精度和表面光潔是物料流經(jīng)并獲得一定幾何形狀、必要尺寸精度和表面光潔度的部件。度的部件。五.口模阻力特性 造粒 型材吹膜管材l 口模特性K：表征經(jīng)過口模的產(chǎn)量表征經(jīng)過口模的產(chǎn)量Q與壓力差的關(guān)系。與壓力差的關(guān)系。 五.口模阻力特性PKQ此處，此處， Q 通過口模的體積流率通過口模的體積流率(m3s)； K 是口模形狀系數(shù)（是口模形狀系數(shù)（m3），僅與），僅與口模尺寸有關(guān)，計(jì)算方法下表；口模尺寸有關(guān)，計(jì)算方法下表；P 為熔體通過口模時(shí)的壓力降為熔體通過口模時(shí)的壓力降（MPa）；