单螺杆挤出机熔体输送与口模特性分析

螺槽内速度 压力分布
三.经典的熔体输送模型 1. 正流、拖曳流Qd计算：
有哪些假设 呢？
2 D 2 N h3 sin 2 1 Qd Wh3Vz 2 4
此处， W 螺槽法向宽度； h3 计量段螺槽高度； Vz 机筒在螺槽展开方向分速度； D 螺杆外径； N 螺杆转速； Ø 螺杆螺旋升角；
螺槽展开模型
Hale Waihona Puke Baidu
拖曳流示意图
三.经典的熔体输送模型
2. 压力反流 Qp计算：
Wh3 P2 P Dh3 sin 2 P2 P 1 1 Qp 121 L3 / sin 121 L3
3 3
压力流Qp是由机头、分流板， 滤网等对熔体的反压引起的流动， 此时相当于上板拖动速度为0，对 于牛顿流体，可以得到速度解析 解，是抛物线分布。
单螺杆挤出机熔体输送与口模特性分析
广东轻工职业技术学院高分子教研室 广东高校高分子材料加工工程技术开发中心
一.塑化的概念
单螺杆挤出机工作原理
一.塑化的概念
塑化和建压； 塑化的作用使塑料在组分、密度、温度及粘度等四方面达到均匀； 混合起到至关重要的作用，混合分为分布混合及分散混合。
混合过程示意图
静态混合器混合过程
二.熔体输送理论发展历程
熔体输送机理采用的方法是连续介质流体力学方法。
拖曳正流 解析解发现 1 1
螺棱间隙漏流
4
计算机数值 模拟方法
3 1929年，以牛顿流 体等温假设为基础 ，Rowell推导出z方 向速度的解析解；
2 横流的发现 1951年，Morgan 发现了螺槽内法向 截面内环流的存在 1959年，Maddock 分析了机筒螺杆间 隙对拖曳流的影响 ，认为当间隙量超 过螺槽深度15%时 ，螺杆将无法使用 。
挤出产量Q近似于螺杆的外径D的平方成正比， 螺杆转速越高，挤出产量越大； 均化段螺杆长度L3越大，压力反流和漏流均减 小，螺杆混合效果提高，产量Q提高，但L3受整 个螺杆分配长度的控制； 漏流与间隙的三次方成正比，当间隙值大于 1mm时，漏流将对挤出产量产生较大的影响； 粘度与材料的性质及加工温度有关。降低加工 温度，熔体的粘度、增加，挤出产量增大。
此处， W 螺槽法向宽度； D 螺杆外径； h3 计量段螺槽高度； L3 均化段螺杆长度； P2 均化段末端压力； P1 均化段开始处压力； u1 熔体粘度； Ø 螺杆螺旋升角；
压力反流示意图
三.经典的熔体输送模型 3. 机筒螺杆间隙漏流QL 计算：
W sin 3 P2 P 2 D2 3 sin 3 P2 P 1 W 1 QL 122 L3 e 122 e L3
此处， W 螺槽法向宽度； D 螺杆外径；
漏流示意模型
δ3 机筒螺杆间隙；
L3 P2 P1 u2 Ø 均化段螺杆长度； 均化段末端压力； 均化段开始处压力； 熔体粘度； 螺杆螺旋升角；
三.经典的熔体输送模型 4. 横流：不影响产量，但关乎混合
1.0 0.8 0.6
-0.0344 -0.0288 -0.0231 -0.0175 -0.0119 -0.00625 -6.25E-4
y
0.4 0.2 0.0 0 1 2 3 4 5
6
7
8
9
10 11 12 13
x
螺槽横截面内的横流
质点运动轨迹
四.影响熔体输送的主要因素 螺杆挤出特性：产量Q与挤出压力P的关系
Q Qd QP QL
2 D2 N h3 sin 2
4
Dh33 sin 2 P2 P 2 D2 3 sin 3 P2 P 1 1 121 L3 122 e L3
几点启示
螺杆挤出特性图
五.口模阻力特性
机头口模：是物料流经并获得一定几何形状、必要尺寸精度和表面光洁 度的部件。 造粒
型材
管材
吹膜
五.口模阻力特性
口模特性K：表征经过口模的产量Q与压力差的关系。
Q
此处， Q 通过口模的体积流率(m3／s)； K 是口模形状系数（m3），仅与 口模尺寸有关，计算方法下表； ∆P 为熔体通过口模时的压力降 （MPa）； μ 口模中物料的粘度（Pa.s）
K

P
五.口模阻力特性
口模特性K计算
多个口模 串联呢？
六.提高混合混炼措施
剪切与拉伸
混合动力学
结构创新
六.提高混合混炼措施
谢
谢！