了解螺桿幾何形狀對熔化速率的影響

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聚合物加工螺桿已被廣泛使用多年，但對于每天使用它們的人來說，它們的性能仍然有點(diǎn)神秘。一方面，熔化速率并不像許多人所懷疑的那樣與螺桿幾何形狀密切相關(guān)。相反，它與螺桿的圓周速度、料筒的溫度以及聚合物的熱和粘度特性更密切相關(guān)。

Tadmor、Klein 和其他人在 1950 年代開發(fā)了一種無量綱關(guān)系來描述每單位向下通道距離的熔化速率。在這個(gè)等式中， F的值越高，熔化速率越高：
F ={V bx r m [K m (T b -T m )+( µ÷2 V j 2 )] / 2[C s (T m -T s )+ l ] } 0.5

簡而言之，該方程式是熔化所需熱量除以螺桿旋轉(zhuǎn)提供的熱量的平方根。請注意，此方程式中沒有顯示螺桿幾何項(xiàng)；大多數(shù)術(shù)語與聚合物特性或機(jī)筒溫度有關(guān)。唯一未知的是粘度 (µ)，它會在整個(gè)螺桿中發(fā)生變化。這需要對熔體的平均粘度進(jìn)行假設(shè)，這會引入一個(gè)變量，如果沒有大量經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)則很難量化。

進(jìn)一步解釋，螺桿的熔化速率與機(jī)筒相對于螺桿速度的二分之一加上機(jī)筒粘度的四分之一乘以薄膜粘度的平方根除以從桶到薄膜，熱量從薄膜傳遞到固體。由于聚合物的導(dǎo)熱性差，后兩者通常很低。

螺桿幾何形狀對熔化速率的影響在典型的螺桿中，剪切速率（熔化速率）在機(jī)筒壁處最大，在通道底部為零。這就是為什么屏障螺桿和剪切型混合器重新定位未熔化的固體，使其更接近桶壁。
這意味著對于沒有剪切型混合段或屏障螺紋的“普通”螺桿，熔化速率 ( F) 在很大程度上與螺桿幾何形狀無關(guān)。這些裝置已經(jīng)開發(fā)出來，通過簡單地重新分布通道中的聚合物來提高其與桶的接近度來增強(qiáng)熔化。本質(zhì)上這就是障礙的運(yùn)作方式。他們重新定位來自通道的熔體，以改善與桶壁的接近程度，從而改善截留在固體通道中不斷減少的體積中的固體的剪切加熱。

“剪切型混合器”也是如此，例如著名的 Maddock 型混合器的各種配置，其中固體通過幾何形狀被迫到達(dá)桶壁附近的位置。同樣，未熔化的聚合物越靠近筒壁，熔化速率就越大。剪切速率（熔化速率）在桶壁處最大，在通道底部為零（見圖）。

聚合物的導(dǎo)熱性差會大大降低傳遞到機(jī)筒或從機(jī)筒傳出的熱量。此外，機(jī)筒壁處的薄膜溫度通常接近機(jī)筒溫度，從而消除了顯著熱傳遞所需的溫差。這意味著進(jìn)入薄膜的大部分熱量來自螺桿旋轉(zhuǎn)在通道中產(chǎn)生的剪切力。

如果那不是真的，您幾乎可以在打開機(jī)筒加熱后立即啟動擠出機(jī)。相反，可能需要數(shù)小時(shí)才能達(dá)到允許啟動的熔化條件。這意味著對于簡單的螺紋螺桿，更高的熔化速率需要更高的螺桿速度或更長的熔化段。

閱讀：螺桿設(shè)計(jì)在醫(yī)療器械高效擠出中的作用

幸運(yùn)的是，從 1950 年代開始，各種屏障設(shè)計(jì)和剪切混合器（將熔化物和未熔化物分開以選擇性地向未熔化物施加剪切力）的改進(jìn)允許在不顯著增加螺桿速度或更大 L/D 的情況下進(jìn)一步提高熔化速率。如果您仔細(xì)檢查這些設(shè)備中的每一個(gè)，您會發(fā)現(xiàn)每個(gè)設(shè)備都會將未熔化的聚合物移動到更靠近桶壁的位置，以實(shí)現(xiàn)更高的熔化率。

zkesedqm

沒看完~~~~~~ 先頂，好同志

祺珂技術(shù)

好好 學(xué)習(xí)了 確實(shí)不錯(cuò)

scszucja

有競爭才有進(jìn)步嘛

bhkuunee

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