擠出機(jī)螺桿均化段

1、雷諾數(shù)定義 擠出成型均化段研究 主講 49號 小組成員 44號49號,雷諾數(shù)就是表征流體流動特性的一個重要參數(shù)。 流體流動時的慣性力Fg和粘性力(內(nèi)摩擦力)Fm之比稱為雷諾數(shù)。用符號Re表示。Re是一個無因次量。 Re=vr/，其中v、分別為流體的流速、密度與黏性系數(shù)，r為一特征線度。,44,雷諾數(shù)小，意味著流體流動時各質(zhì)點(diǎn)間的粘性力占主要地位，流體各質(zhì)點(diǎn)平行于管路內(nèi)壁有規(guī)則地流動，呈層流流動狀態(tài)。雷諾數(shù)大，意味著慣性力占主要地位，流體呈紊流流動狀態(tài)，一般管道雷諾數(shù)Re2000為層流狀態(tài)，Re4000為紊流狀態(tài)，Re20004000為過渡狀態(tài)。在不同的流動狀態(tài)下，流體的運(yùn)動規(guī)律流速的分布等都是

2、不同的，因而管道內(nèi)流體的平均流速與最大流速max的比值也是不同的。因此雷諾數(shù)的大小決定了粘性流體的流動特性。,44,均化段作用:將熔融物塑料定壓、定量、定溫擠入塑料成型機(jī)頭中,擠出成型均化段研究,均化段，具有這樣幾個突出的工藝特性,這一段螺紋深度最淺、螺槽容積最小，螺桿與機(jī)筒間產(chǎn)生的壓力最大，同時物料受到過濾篩板的反作用力，在徑向壓力和軸向壓力的高壓作用下，使含于塑料內(nèi)約占50的氣體全部排出，并使膠層壓實(shí)、致密，“均壓段”之稱即由此而來。 這一段又是擠出工藝溫度最高的一段，使經(jīng)過熔融段未能塑化的高分子在此段完成塑化，從而消除“顆粒”，使塑化充分均勻，所以該段又稱“均勻段”。 因擠出量的大小和擠

3、出壓力由該段的容積決定，所以又叫“計量段”。,48,壓力/MPa,均化段的螺槽深度和長度是兩個重要參量,螺槽深度： 應(yīng)該設(shè)計得使該段的計量能力與壓縮段的熔融能力相匹配，以適當(dāng)?shù)乜刂泼恳晦D(zhuǎn)的擠出量。 如果該段的螺槽深度過大，使其潛在的熔體輸送能力大于熔體熔融能力，壓縮段未熔融的物料會進(jìn)入該段，殘留的固相碎片若得不到進(jìn)一步的均勻塑化而擠入機(jī)頭，會影響制品質(zhì)量。 如果螺槽太淺，質(zhì)量就會下降，而且熔體會受到過大的剪切，熔體的溫度會變得過高，非但不能獲得低溫擠出，甚至?xí)疬^熱分解。 均化段螺槽深度的選擇還應(yīng)當(dāng)與使用的機(jī)頭相匹配：若想獲得高的擠出量，高壓機(jī)頭應(yīng)當(dāng)與淺的均化段螺槽的螺桿相匹配。 均化段螺槽

4、深度h3的確定比較復(fù)雜，目前仍以經(jīng)驗(yàn)方法確定。 h3=（0.02-0.06）D 螺桿直徑較小者，H1取大值，反之，取小值。 47,均化段長度L3是另外一個重要參數(shù)。 L3長一些，可以使物料得到相對長一些的均化時間，也可以減少溫度，壓力，產(chǎn)量的波動。 但是L3不能過長，否則會導(dǎo)致壓縮段和加料段在全長的比例變小，不利于物料的熔融。 對于非結(jié)晶性塑料，均化段長度約占螺桿全場的22%-25%；對于結(jié)晶性塑料，均化段長度約占螺桿全長的25%-35% 對于某種給定的物料，有一個最佳的均化段螺槽深度和均化段長度。均化段的尺寸決定了它的均化能力。 有實(shí)驗(yàn)證明，在其他不變的情況下，均化段螺桿深度稍為增加就會使均

5、化質(zhì)量大大下降；相反，h3稍微減少產(chǎn)量會大大減少（50%）。而均化段的長度減少太多，同樣會引起塑化質(zhì)量的下降。附帶說明一下，有一種習(xí)慣的計算方法，當(dāng)壓縮比 和均化段槽深h3決定后，h1可以用下式計算： 以上僅是一個幾何關(guān)系，壓縮比不應(yīng)作為決定加料段螺槽深度的標(biāo)準(zhǔn)。,均化段螺桿幾何尺寸,h3=（0.025-0.06）Db L3=(0.2-0.25)L （PVC等短,甚至不要）；長徑比大，相應(yīng)取大 Db螺桿直徑 L螺桿總長 h3螺槽深度 L3均化段長度,48,螺桿的壓縮比,壓縮比：螺桿進(jìn)出料端螺槽容積之比。壓縮比的存在是產(chǎn)生擠出壓力的前提。,螺桿的壓縮比值大小，對擠出塑化原料的工藝控制條件有較大影

6、響。它是由塑料的物理壓縮比即制品的密度與進(jìn)料的表現(xiàn)密度之比來決定的。使擠塑機(jī)壓縮比較大，目的是為了使顆粒狀塑料能充分塑化、壓實(shí)。擠出不同樹脂時，應(yīng)根據(jù)不同塑料的物理性能來選用螺桿的壓縮比。,47,擠出不同塑料的螺桿壓縮比,熔體輸送理論,46,熔體輸送理論,46,46,46,180190: 均化段溫度上升，透水率上升 190以后：均化段溫度上升，透水率急劇降低，甚至幾乎不透水。 原因：實(shí)驗(yàn)所選取發(fā)泡劑的分解溫度為190200 ，當(dāng)擠出 機(jī)均化段溫度超過發(fā)泡劑的分解溫度時 ，發(fā)泡劑完全分解，失去作用，只能得到泡孔 體積和數(shù)量都小的泡孔 ，導(dǎo)致透水 速率減小。因此 ， 均化段溫度不可高 于發(fā)泡劑的分

7、 解溫度。,下面為某實(shí)驗(yàn)得出的均化段溫度對開孔型橡塑共混材料的影響,45,均化段溫度對開孔型橡塑共混材料的影響,如圖， 材料的拉伸彈性模量先隨著均化 段溫度的升高而增加， 于 2 0 0 時出現(xiàn)極大值， 而后 逐漸降低。這是因?yàn)闇囟壬呤沟谜麄€體系流動性變好，體系中各組分混合均勻， 材料的拉伸彈性模量有所提高；到 2 0 0 左右時， 由于均化段溫度高于發(fā)泡劑的分解溫度，使發(fā)泡劑大量分解已基本失去了應(yīng)有的作用，造成試樣的泡孔體積小而且數(shù)量少，材料的拉伸彈性模量不再增加，達(dá)到極大值；當(dāng)溫度高于2 0 0 以 后，體系粘度急劇降低，不足以抵抗形成的氣泡的內(nèi) 壓而導(dǎo)致泡孔塌陷，形成的泡孔少而且大小不均 ，大泡孔的存在降低了材料的拉伸彈性模量。,均化段溫度對開孔型橡塑共混材料的影響,45,均化段溫度對拉伸彈性模量的影響,均化段溫度要設(shè)在發(fā)泡劑分解溫度區(qū)的低 溫段。若溫度過低則發(fā)泡劑不分解，過高則 導(dǎo)致泡孔塌陷、破裂、氣體逃逸，無法形成 較多的均勻泡孔 ，并且會導(dǎo)致材料剛性降低。,結(jié)論：,均化段溫度對開孔型橡塑共混材料的影響,45,傳統(tǒng)均化段存在問題 ：因?yàn)榫芜€存有固體物料，仍要熔融物料，故混料作用削減，影響了