挤出机螺杆均化段

1、雷诺数定义 挤出成型均化段研究 主讲 49号 小组成员 44号49号,雷诺数就是表征流体流动特性的一个重要参数。 流体流动时的惯性力Fg和粘性力(内摩擦力)Fm之比称为雷诺数。用符号Re表示。Re是一个无因次量。 Re=vr/，其中v、分别为流体的流速、密度与黏性系数，r为一特征线度。,44,雷诺数小，意味着流体流动时各质点间的粘性力占主要地位，流体各质点平行于管路内壁有规则地流动，呈层流流动状态。雷诺数大，意味着惯性力占主要地位，流体呈紊流流动状态，一般管道雷诺数Re2000为层流状态，Re4000为紊流状态，Re20004000为过渡状态。在不同的流动状态下，流体的运动规律流速的分布等都是

2、不同的，因而管道内流体的平均流速与最大流速max的比值也是不同的。因此雷诺数的大小决定了粘性流体的流动特性。,44,均化段作用:将熔融物塑料定压、定量、定温挤入塑料成型机头中,挤出成型均化段研究,均化段，具有这样几个突出的工艺特性,这一段螺纹深度最浅、螺槽容积最小，螺杆与机筒间产生的压力最大，同时物料受到过滤筛板的反作用力，在径向压力和轴向压力的高压作用下，使含于塑料内约占50的气体全部排出，并使胶层压实、致密，“均压段”之称即由此而来。 这一段又是挤出工艺温度最高的一段，使经过熔融段未能塑化的高分子在此段完成塑化，从而消除“颗粒”，使塑化充分均匀，所以该段又称“均匀段”。 因挤出量的大小和挤

3、出压力由该段的容积决定，所以又叫“计量段”。,48,压力/MPa,均化段的螺槽深度和长度是两个重要参量,螺槽深度： 应该设计得使该段的计量能力与压缩段的熔融能力相匹配，以适当地控制每一转的挤出量。 如果该段的螺槽深度过大，使其潜在的熔体输送能力大于熔体熔融能力，压缩段未熔融的物料会进入该段，残留的固相碎片若得不到进一步的均匀塑化而挤入机头，会影响制品质量。 如果螺槽太浅，质量就会下降，而且熔体会受到过大的剪切，熔体的温度会变得过高，非但不能获得低温挤出，甚至会引起过热分解。 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。 均化段螺槽

4、深度h3的确定比较复杂，目前仍以经验方法确定。 h3=（0.02-0.06）D 螺杆直径较小者，H1取大值，反之，取小值。 47,均化段长度L3是另外一个重要参数。 L3长一些，可以使物料得到相对长一些的均化时间，也可以减少温度，压力，产量的波动。 但是L3不能过长，否则会导致压缩段和加料段在全长的比例变小，不利于物料的熔融。 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。均化段的尺寸决定了它的均化能力。 有实验证明，在其他不变的情况下，均化段螺杆深度稍为增加就会使均

5、化质量大大下降；相反，h3稍微减少产量会大大减少（50%）。而均化段的长度减少太多，同样会引起塑化质量的下降。附带说明一下，有一种习惯的计算方法，当压缩比 和均化段槽深h3决定后，h1可以用下式计算： 以上仅是一个几何关系，压缩比不应作为决定加料段螺槽深度的标准。,均化段螺杆几何尺寸,h3=（0.025-0.06）Db L3=(0.2-0.25)L （PVC等短,甚至不要）；长径比大，相应取大 Db螺杆直径 L螺杆总长 h3螺槽深度 L3均化段长度,48,螺杆的压缩比,压缩比：螺杆进出料端螺槽容积之比。压缩比的存在是产生挤出压力的前提。,螺杆的压缩比值大小，对挤出塑化原料的工艺控制条件有较大影

6、响。它是由塑料的物理压缩比即制品的密度与进料的表现密度之比来决定的。使挤塑机压缩比较大，目的是为了使颗粒状塑料能充分塑化、压实。挤出不同树脂时，应根据不同塑料的物理性能来选用螺杆的压缩比。,47,挤出不同塑料的螺杆压缩比,熔体输送理论,46,熔体输送理论,46,46,46,180190: 均化段温度上升，透水率上升 190以后：均化段温度上升，透水率急剧降低，甚至几乎不透水。 原因：实验所选取发泡剂的分解温度为190200 ，当挤出 机均化段温度超过发泡剂的分解温度时 ，发泡剂完全分解，失去作用，只能得到泡孔 体积和数量都小的泡孔 ，导致透水 速率减小。因此 ， 均化段温度不可高 于发泡剂的分

7、 解温度。,下面为某实验得出的均化段温度对开孔型橡塑共混材料的影响,45,均化段温度对开孔型橡塑共混材料的影响,如图， 材料的拉伸弹性模量先随着均化 段温度的升高而增加， 于 2 0 0 时出现极大值， 而后 逐渐降低。这是因为温度升高使得整个体系流动性变好，体系中各组分混合均匀， 材料的拉伸弹性模量有所提高；到 2 0 0 左右时， 由于均化段温度高于发泡剂的分解温度，使发泡剂大量分解已基本失去了应有的作用，造成试样的泡孔体积小而且数量少，材料的拉伸弹性模量不再增加，达到极大值；当温度高于2 0 0 以 后，体系粘度急剧降低，不足以抵抗形成的气泡的内 压而导致泡孔塌陷，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弹性模量。,均化段温度对开孔型橡塑共混材料的影响,45,均化段温度对拉伸弹性模量的影响,均化段温度要设在发泡剂分解温度区的低 温段。若温度过低则发泡剂不分解，过高则 导致泡孔塌陷、破裂、气体逃逸，无法形成 较多的均匀泡孔 ，并且会导致材料刚性降低。,结论：,均化段温度对开孔型橡塑共混材料的影响,45,传统均化段存在问题 ：因为均化段还存有固体物料，仍要熔融物料，故混料作用削减，影响了