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。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。

Tadmor、Klein 和其他人在 1950 年代開發(fā)了一種無量綱關系來描述每單位向下通道距離的熔化速率。在這個等式中， 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；大多數(shù)術語與聚合物特性或機筒溫度有關。唯一未知的是粘度 (µ)，它會在整個螺桿中發(fā)生變化。這需要對熔體的平均粘度進行假設，這會引入一個變量，如果沒有大量經(jīng)驗和數(shù)據(jù)則很難量化。

進一步解釋，螺桿的熔化速率與機筒相對于螺桿速度的二分之一加上機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。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熔化。本質(zhì)上這就是障礙的運作方式。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）。

聚合物的導熱性差會大大降低傳遞到機筒或從機筒傳出的熱量。此外，機筒壁處的薄膜溫度通常接近機筒溫度，從而消除了顯著熱傳遞所需的溫差。這意味著進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筒加熱后立即啟動擠出機。相反，可能需要數(shù)小時才能達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：螺桿設計在醫(yī)療器械高效擠出中的作用

幸運的是，從 1950 年代開始，各種屏障設計和剪切混合器（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）的改進允許在不顯著增加螺桿速度或更大 L/D 的情況下進一步提高熔化速率。如果您仔細檢查這些設備中的每一個，您會發(fā)現(xiàn)每個設備都會將未熔化的聚合物移動到更靠近桶壁的位置，以實現(xiàn)更高的熔化率。

bhkuunee

有競爭才有進步嘛

scszucja

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祺珂技術

好好 學習了 確實不錯

zkesedqm

沒看完~~~~~~ 先頂，好同志