了解單螺桿擠出機中的熔化

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您可以通過“翻轉(zhuǎn)”觀察點來更好地觀察熔化過程，使機筒看起來圍繞固定螺桿順時針旋轉(zhuǎn)。
多年來，我與許多在擠出方面具有豐富經(jīng)驗的人交談過，他們不了解單螺桿如何熔化聚合物，或者擠出機驅(qū)動器如何提供能量。許多人認(rèn)為機筒加熱器提供了進(jìn)入聚合物的大部分能量，這讓我感到困惑……而且完全錯誤。

平心而論，由于幾何形狀的原因，很難用機筒中的螺桿轉(zhuǎn)動來想象熔化。但是如果你翻轉(zhuǎn)觀察點——想象一下槍管繞著螺桿轉(zhuǎn)動——你可以更清楚地看到所涉及的力。當(dāng)我們知道情況恰恰相反時，這與想象太陽繞著地球轉(zhuǎn)沒有什么不同。在實際的擠出機中，從驅(qū)動端看（或從出料端看是順時針），螺桿通常逆時針轉(zhuǎn)動，而機筒是靜止的。但是，如果我們翻轉(zhuǎn)觀察點，使我們“坐在”螺桿上，則機筒似乎在圍繞固定螺桿順時針旋轉(zhuǎn)。
融化是難以想象的。但是，如果您通過想象槍管圍繞螺桿轉(zhuǎn)動來“翻轉(zhuǎn)”觀察點，您可以更清楚地看到所涉及的力。（插圖：J. Frankland）

啟動前首先需要對料筒進(jìn)行加熱，以使螺桿充滿熔化的聚合物，并獲得聚合物粘附在料筒上的表面溫度。從那時起，幾乎所有進(jìn)入聚合物的能量都來自相對于機筒轉(zhuǎn)動螺桿所需的能量——或者在我們“翻轉(zhuǎn)”的情況下，機筒相對于螺桿。由于初始加熱，聚合物粘在機筒上并被螺桿螺紋的角度向前推動。一旦螺桿開始旋轉(zhuǎn)，聚合物幾乎完全被剪切熔化。

“剪切”被定義為施加使物體的一個表面相對于另一個表面變形的力。剪切物體會將熱量引入其中。在擠出機中，剪切聚合物的扭曲力需要能量來旋轉(zhuǎn)粘性聚合物層中的螺桿。來自驅(qū)動器的旋轉(zhuǎn)能量通過剪切將熱量轉(zhuǎn)化為熱能，從而將熱量轉(zhuǎn)化為聚合物。

一旦螺桿旋轉(zhuǎn)開始，機筒加熱器幾乎不會對熔化產(chǎn)生任何影響。

剪切速率與旋轉(zhuǎn)速度和物體厚度成正比，在機筒表面附近達(dá)到最大值，在螺桿根部達(dá)到零，如圖1所示。剪切量與物體的粘度成正比剪切過程中不同溫度下的聚合物。在螺桿的“壓縮部分”使用逐漸減小的通道深度，迫使任何未熔化的聚合物更靠近機筒壁，在那里它獲得最大剪切力。

在單螺桿擠出機中熔化
（插圖：J. Frankland）

在圖2所示的序列1-5中：

1. 螺桿通道充滿未熔化的聚合物，離開進(jìn)料口。

2. 由于機筒加熱，機筒壁上形成一層薄薄的熔體膜。

3.薄膜因機筒和螺桿的相對旋轉(zhuǎn)而被剪切。

4. 隨著通道深度的減小（壓縮部分），該過程在螺桿設(shè)計的幫助下進(jìn)行，這迫使未熔化物向上抵靠機筒，從而使未熔化物的剪切最大化。

5. 通過為該聚合物設(shè)計適當(dāng)?shù)穆輻U，所有未熔化物都可以在適當(dāng)?shù)募庸囟认乱允芸胤绞睫D(zhuǎn)化為熔化物。

即使在達(dá)到熔點或軟化點后，由于熔體的粘度，剪切仍在繼續(xù)。單螺桿擠出機中的大部分驅(qū)動力用于旋轉(zhuǎn)聚合物中的螺桿。驅(qū)動功率的典型分配是 85-90% 用于熔化，其余用于混合、加壓和輸送。一旦螺桿旋轉(zhuǎn)開始，機筒加熱器幾乎不會對熔化產(chǎn)生任何影響。事實上，對于許多擠壓操作，機筒加熱器大部分時間都處于冷卻模式。

kymmhiit

幫你頂下哈??！

scszucja

相當(dāng)不錯，感謝無私分享精神！

rsluabnx

學(xué)習(xí)了，謝謝分享、、、

修行

不錯不錯，樓主您辛苦了。。。

fatmjzil

我是來刷分的，嘿嘿

zetvxthg

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