物料沿螺桿前移時(shí)，經(jīng)歷著溫度、壓力、粘度等的變化，這種變化在螺桿全長范圍內(nèi)是不相同的，根據(jù)物料的變化特征可將螺桿分為加(送)料段、壓縮段和均化段。
①、塑料及塑料三態(tài)
塑料有熱固性和熱塑性二大類，熱固性塑料成型固化后，不能再加熱熔融成型。而熱塑性塑料成型后的制品可再加熱熔融成型其它制品。
熱塑性塑料隨著溫度的改變，產(chǎn)生玻璃態(tài)、高彈態(tài)和粘流態(tài)三態(tài)變化，隨溫度重復(fù)變動，三態(tài)產(chǎn)生重復(fù)變化。
a.三態(tài)中聚合物熔體不同的特征：
玻璃態(tài)——塑料呈現(xiàn)為剛硬固體；熱運(yùn)動能小，分子間力大，形變主要由鍵角變形所貢獻(xiàn)；除去外力后形變瞬時(shí)恢復(fù)，屬于普彈形變。
高彈態(tài)——塑料呈現(xiàn)為類橡膠物質(zhì)；形變由鏈段取向引起大分子構(gòu)象舒展作出的貢獻(xiàn)，形變值大；除去外力后形變可恢復(fù)但有時(shí)間依賴性，屬于高彈形變。
粘流態(tài)——塑料呈現(xiàn)為高粘性熔體；熱能進(jìn)一步激化了鏈狀分子的相對滑移運(yùn)動；形變不可逆，屬于塑性形變
b.塑料加工與塑料三態(tài)：
塑料玻璃態(tài)時(shí)可切削加工。高彈態(tài)時(shí)可拉伸加工，如拉絲紡織、擠管、吹塑和熱成型等。粘流態(tài)時(shí)可涂復(fù)、滾塑和注塑等加工。
當(dāng)溫度高于粘流態(tài)時(shí)，塑料就會產(chǎn)生熱分解，當(dāng)溫度低于玻璃態(tài)時(shí)塑料就會產(chǎn)生脆化。當(dāng)塑料溫度高于粘流態(tài)或低于玻璃態(tài)趨向時(shí)，均使熱塑性塑料趨向嚴(yán)重的惡化和破壞，所以在加工或使用塑料制品時(shí)要避開這二種溫度區(qū)域。
②、三段式螺桿
塑料在擠出機(jī)中存在三種物理狀態(tài)——玻璃態(tài)、高彈態(tài)和粘流態(tài)的變化過程，每一狀態(tài)對螺桿結(jié)構(gòu)要求不同。
c.為適應(yīng)不同狀態(tài)的要求，通常將擠出機(jī)的螺桿分成三段：
加料段L1(又稱固體輸送段)
熔融段L2(稱壓縮段)
均化段L3(稱計(jì)量段)
這就是通常所說的三段式螺桿。塑料在這三段中的擠出過程是不同的。
加料段的作用是將料斗供給的料送往壓縮段，塑料在移動過程中一般保持固體狀態(tài)，由于受熱而部分熔化。加料段的長度隨塑料種類不同，可從料斗不遠(yuǎn)處起至螺杯總長75%止。
大體說，擠出結(jié)晶聚合物最長，硬性無定形聚合物次之，軟性無定形聚合物最短。由于加料段不一定要產(chǎn)生壓縮作用，故其螺槽容積可以保持不變，螺旋角的大小對本段送科能力影響較大，實(shí)際影響著擠出機(jī)的生產(chǎn)率。通常粉狀物料的螺旋角為30度左右，時(shí)生產(chǎn)率最高，方塊狀物料螺旋角宜選擇15度左右，因球形物料宜選選擇17度左右。
加料段螺桿的主要參數(shù)：
螺旋升角ψ一般取17°～20°。
螺槽深度H1，是在確定均化段螺槽深度后，再由螺桿的幾何壓縮比ε來計(jì)算。
加料段長度L1由經(jīng)驗(yàn)公式確定：
對非結(jié)晶型高聚物L(fēng)1=(10%～20%)L
對于結(jié)晶型高聚物L(fēng)1=(60%～65%)L
壓縮段(遷移段)的作用是壓實(shí)物料，使物料由固體轉(zhuǎn)化為熔融體，并排除物料中的空氣；為適應(yīng)將物料中氣體推回至加料段、壓實(shí)物料和物料熔化時(shí)體積減小的特點(diǎn)，本段螺桿應(yīng)對塑料產(chǎn)生較大的剪切作用和壓縮。為此，通常是使螺槽容積逐漸縮減，縮減的程度由塑料的壓縮率(制品的比重/塑料的表觀比重)決定。壓縮比除與塑料的壓縮率有關(guān)外還與塑料的形態(tài)有關(guān)，粉料比重小，夾帶的空氣多，需較大的壓縮比(可達(dá)4—5)，而粒料僅2．5—3。
壓縮段的長度主要和塑料的熔點(diǎn)等性能有關(guān)。熔化溫度范圍寬的塑料，如聚氯乙烯150℃以上開始熔化，壓縮段最長，可達(dá)螺桿全長100%(漸變型)，熔化溫度范圍窄的聚乙烯(低密度聚乙烯105—120℃，高密度聚乙烯125—135℃)等，壓縮段為螺桿全長的45—50%；熔化溫度范圍很窄的大多數(shù)聚合物如聚酰胺等，壓縮段甚至只有一個(gè)螺距的長度。
熔融段螺桿的主要參數(shù)：
壓縮比ε：一般指幾何壓縮比，它是螺桿加料段第一個(gè)螺槽容積和均化段最后一個(gè)螺槽容積之比。
ε=(Ds-H1)H1/(Ds-H3)≈H1/H3
式中，H1——加料段第一個(gè)螺槽的深度 H3——均化段最后一個(gè)螺槽的深度
熔融段長度L2由經(jīng)驗(yàn)公式確定：
對非結(jié)晶型高聚物L(fēng)2=55%～65%L
對于結(jié)晶型高聚物L(fēng)2=(1～4)Ds
均化段(計(jì)量段)的作用是將熔融物料，定容(定量)定壓地送入機(jī)頭使其在口模中成型。均化段的螺槽容積與加料段一樣恒定不變。為避免物料因滯留在螺桿頭端面死角處，引起分解，螺桿頭部常設(shè)計(jì)成錐形或半圓形；有些螺汗的均化段是一表面完全平滑的桿體稱為魚雷頭，但也有刻上凹槽或銑刻成花紋的。魚雷頭具有攪拌和節(jié)制物料、消除流動時(shí)脈動(脈沖)現(xiàn)象的作用，并隨增大物料的壓力，降低料層厚度，改善加熱狀況，且能進(jìn)一步提高螺桿塑化效率。本段可為螺桿全長20一25%。
均化段螺桿的重要參數(shù)：
螺槽深度H3由經(jīng)驗(yàn)公式確定H3=(0.02～0.06)Ds
長度L3由下式確定L3=(20%～25%)L
d. 根據(jù)熔體輸送理論，熔體在螺桿均化段的流動有四種形式，熔融物料在螺槽中的流動是這四種流動的組合：
正流——塑料熔體在料筒和螺桿間沿著螺槽方向朝機(jī)頭方向的流動。
逆流——流動方向與正流相反，由機(jī)頭、多孔板、過濾板等阻力引起的壓力梯度所造成。
橫流——熔體沿著垂直于螺紋壁方向的流動，影響擠出過程中熔體的混合和熱交換作用。
漏流——由于壓力梯度在螺桿與料筒間隙處形成的倒流，沿螺桿軸向方向。
作者：『未知』 來源：『未知』 |
