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擠出原理 以塑料擠出為例,簡述物料在普通單螺桿擠出機(jī)中的擠出過程。固體物料從料斗加入,在旋轉(zhuǎn)著的螺桿的作用下、通過機(jī)筒內(nèi)壁和螺桿表面的摩擦作用,向前輸送和壓實(shí)。在開始的階段物料呈固態(tài)向前輸送,由于機(jī)筒外有加熱圈,熱通過機(jī)簡傳導(dǎo)給物料;與此同時(shí),物料在前進(jìn)運(yùn)動(dòng)中,生成摩擦熱,使物料沿料筒向前的溫度逐漸升高,致使高分子物料從顆粒或粉狀的固體轉(zhuǎn)變成熔融的流體狀態(tài),熔融的物料被連續(xù)不斷地輸送到螺桿前方,通過過濾網(wǎng)、分流板而進(jìn)入機(jī)頭成型,從而使高聚物熔體具有一定形狀;再通過定型、冷卻、牽引等輔機(jī)作用,就成為一定形狀的塑料制品。 在這個(gè)過程中,擠出機(jī)擠壓系統(tǒng)的主要作用是 ①連續(xù)、穩(wěn)定地輸送物料; ②將固體物料塑化成熔融物料; ③使物料在溫度和組分上均勻一致。 從物料通過螺桿的擠出過程來分析,由于螺桿旋轉(zhuǎn),使得物料與螺桿、機(jī)筒表而的相對(duì)運(yùn)動(dòng)而形成的摩擦作用,強(qiáng)行將物料向前輸送;又由于實(shí)際擠出機(jī)螺桿結(jié)構(gòu)尺寸的特點(diǎn)(螺槽體積從加料斗處的較大體積逐漸變小,到機(jī)筒出口處,螺槽體積最小),使物料從一個(gè)大容積的空間強(qiáng)行走向小容積的空間;再由于在螺桿前端安裝有過濾網(wǎng)和分流板等阻力元件,以上三種因素,造成了沿螺桿長度方向上物料的壓力上升。這種壓力的增加,對(duì)固體物料來說,可以使從加料斗加入的松散物料逐漸壓實(shí),致使粘附于固體表面的氣體沿料斗排出。固體料壓實(shí)后,能改善機(jī)筒給予物料的熱量在物料內(nèi)部的熱傳導(dǎo).也有利于加速固體物料的熔融。當(dāng)物料從螺桿進(jìn)入口模成型時(shí),由于物料本身的壓力存在,使擠出的制品密實(shí),并對(duì) 制品的表而形狀和光潔度均有益處。當(dāng)物料沿螺桿前進(jìn)時(shí),由于機(jī)筒的加熱,壓實(shí)后的固體吸收外界的熱量,在前進(jìn)時(shí),物料與機(jī)筒、螺桿表面的摩擦產(chǎn)生摩擦熱,使靠近機(jī)筒的一層物料首先熔融,以后,熔體與機(jī)筒表面及熔體層之間的剪切摩擦作用,亦能轉(zhuǎn)化為熱量,使機(jī)筒內(nèi)的物料進(jìn)一步熔融,在到達(dá)口模之前的一段路程中,物料已全部完成了由固體狀態(tài)(玻璃態(tài)或高彈態(tài))向粘流狀態(tài)的熔體轉(zhuǎn)變,具備了成型前物理狀態(tài)的要求。當(dāng)熔融的物料繼續(xù)沿螺桿前進(jìn)時(shí),熔融流體不僅具有順著螺槽方向的正流流速,而且在垂直于螺槽的方向上有橫流流動(dòng),因而形成了螺槽內(nèi)環(huán)流和轉(zhuǎn)角處的渦流,促使物料在熔融后得到充分的攪拌和混合。 從以上分析來看,物料通過螺桿的擠出包括了輸送、熔融和混合的復(fù)雜過程,這個(gè)過程能否得以圓滿完成,擠壓系統(tǒng)的螺桿結(jié)構(gòu)起著關(guān)鍵的作用。一般螺桿在擠出機(jī)中要完成三個(gè)基本職能,即:固體輸送,熔融和熔體輸送??梢韵胂?,各個(gè)不同職能對(duì)螺桿的結(jié)構(gòu)和尺寸要求是不同的.因而普通的擠出機(jī)螺桿都可分為三個(gè)不同結(jié)構(gòu)的區(qū)段,稱為: ①加料段.進(jìn)行高分子物料的固體輸送; ②壓縮段.壓縮物料,并使物料熔融: ③計(jì)量段,對(duì)熔融物料進(jìn)行攪拌和混合(因而也可稱為均化段),并定量定壓地將熔體向口模輸送。 物料在擠出過程中,根據(jù)它的運(yùn)動(dòng)和狀態(tài)變化情況,也可分為三個(gè)區(qū)域: ①固體輸送區(qū),物料溫度較低,故呈固體狀態(tài),物料逐漸被壓實(shí),井向前輸送; ②熔融區(qū),料溫達(dá)到熔融溫度,逐漸熔融變成粘流流體; ③熔體輸送區(qū),已熔融的流體沿螺桿進(jìn)行攪拌和混合,同時(shí)定量定壓輸送。