44号—49号雷诺数定义挤出成型均化段研究

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摘要:均化段螺槽深度的选择还应当与使用的机头相匹配:若想获得高的挤出量,高压机头应当与浅的均化段螺槽的螺杆相匹配。对于非结晶性塑料,均化段长度约占螺杆全场的22%-25%;对于结晶性塑料,均化段长度约占螺杆全长的25%-35%对于某种给定的物料,有一个最佳的均化段螺槽深度和均化段长度。

此段是挤出过程中温度最高的段,使未经过熔融段塑化的聚合物能在此段塑化,从而消除“颗粒”,使塑化充分均匀,因此此段为又称为“均匀段”。由于挤压量和挤压压力的大小是由该段的体积决定的,因此也称为“计量段”。48设计时应使该段的计量能力段与压缩段的熔化能力相匹配,以适当控制每转的挤出量,如果该段的槽深过大,使其潜在的熔体输送能力大于熔体的熔化能力,则在该段内未熔化的物料压缩段进入该段,剩余的固相碎片如不进一步均匀塑化就会被破坏,挤入机头,影响产品质量。 如果螺槽太浅,质量会下降,熔体会受到过度的剪切,熔体温度会变得过高。 不仅达不到低温挤压,甚至会造成过热分解。 均质段螺槽深度的选择还应与所使用的模具相匹配:如果要获得较高的挤出量,高压模头应与均质段螺槽较浅的螺杆相匹配。 若螺杆直径较小,H1取较大值,反之则取较小值。 47 均化段L3的长度是另一个重要参数。 较长的L3可以给予物料相对较长的均质时间,也可以减少温度、压力和产量的波动。 但L3不能太长,否则压缩段和加料段在整个长度中的比例会变小,不利于物料的熔化。 对于非晶态塑料,均化段长度约占整个螺杆长度的22%-25%; 对于结晶塑料买单螺杆挤出机,均化段的长度约占螺杆全长的25%-35%。 对于给定的材料,存在最佳的均质段槽深度和均质段长度。

均质段的大小决定了其均质能力。 实验表明,在其他条件不变的情况下,均质段螺杆深度稍稍增加,均质质量就会大大降低; 相反,稍微减少h3就会大大减少产量(50%)。 如果均化段长度缩短太多,也会造成塑化质量下降。 顺便说一句,有一个习惯的计算方法。 压缩比h3确定后,h1可用下式计算: 以上只是几何关系,压缩比不应该作为确定加料段螺杆槽深度的标准。 均化段螺杆几何尺寸h3=(0.025-0.06)DbL3=(0.2-0.25)L(PVC等短的甚至不需要); 如果长径比大,则对应的尺寸应较大 Db - 螺杆直径 L - 螺杆总长度 h3 - 螺杆槽深度 L3 - 均质段长度 48 螺杆的压缩比 压缩比:螺杆的压缩比螺杆入口端和出口端的沟槽容积。 压缩比的存在是产生挤压压力的前提。 螺杆的压缩比对挤出塑化原料的工艺控制条件影响很大。 它由塑料的物理压缩比决定——即制品的密度与原料的表观密度之比。 使挤出机压缩量比较大的目的是为了使粒状塑料充分塑化、压实。 挤出不同树脂时,应根据不同塑料的物理性能选择螺杆的压缩比。 47 挤出不同塑料的螺杆压缩比 压缩比:硬聚氯乙烯(粒料)25(2~3)ABS1.8(1.6~2.5)硬聚氯乙烯(粉料)聚甲醛4(2.8~4)软聚氯乙烯(粒料) 3.2~3.5 (3~4) 聚碳酸酯 2.5~3 软质聚氯乙烯(粉) 聚苯醚(PPO) 2 (2~3.5) 聚乙烯 2.8~3 聚苯乙烯 2~2.5 (2 ~4) 3.7~4 聚丙烯 3.7~4 ( 2.5~4)聚砜(管型)3.3~3.6熔体输送理论46464646180~190:均化段温度升高,透水率升高。 190℃后:均质段温度升高,透水性急剧下降,甚至几乎不透水。

原因:实验选用的发泡剂分解温度为190~200℃。 当挤出机均化段的温度超过发泡剂的分解温度时,发泡剂完全分解而失去作用。 只能获得体积和数量较小的小细胞。 细胞买单螺杆挤出机,导致透水性降低。 因此,均化段的温度不能高于发泡剂的分解温度。 下面是通过实验得到的均质段温度对开孔橡塑共混材料的影响。 45 均质段温度对开孔橡塑共混材料的影响如图所示。 材料的拉伸弹性模量首先随着均化段温度的升高而增大,然后逐渐减小。 这是因为温度的升高使整个体系的流动性更好,体系中的组分混合均匀,材料的拉伸弹性模量增加; ,发泡剂大量分解,基本失去应有的功能,导致样品体积小,泡孔数量少。 材料的拉伸弹性模量不再增加并达到最大值; 当温度高于2个压力时,这会导致细胞塌陷,导致细胞数量减少且大小不均匀。 大泡孔的存在降低了材料的拉伸弹性模量。 均质段温度对开孔橡塑共混材料的影响 45 均质段温度对拉伸弹性模量的影响 均质段温度应设置在发泡剂分解温度区的低温段。 温度太低,发泡剂不会分解; 如果温度过高,泡孔会塌陷、破裂、气体逸出,无法形成较均匀的泡孔,降低材料的刚性。 结论:均质工段温度对开孔橡塑共混材料的影响 45 传统均质工段存在问题:由于均质工段中仍有固体物料,因此物料仍需熔化,因此混合效果降低,影响挤出质量新型塑料挤出成型工艺螺杆: 1、分离螺杆:使熔融物料与固体提早分离,促进未熔融物料更快熔融,减少熔融物料的剪切,获得低温挤出。 2、在螺杆的某一部位设置屏障段,防止未熔化的固体颗粒通过。 它通常位于螺钉头附近,也称为屏蔽头。 48

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