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挤出过程
来源: | 作者:长虹 | 发布时间: 374天前 | 354 次浏览 | 分享到:
塑料成型加工依赖于其内在结构与性能,热塑性塑料存在玻璃态、高弹态和黏流态三种物理状态,成型加工在黏流态下进行。挤出机工作过程中,物料经历加料段、熔融段和均化段三个阶段。加料段主要对物料进行压实和输送,熔融段使物料进一步压实和塑化,均化段则通过混合与剪切作用,使熔体进一步塑化和均匀化,最终定压、定量和定温地从机头挤出。

1.聚合物的三态变化

塑料之所以能进行成型加工,是由其内在结构与性能决定的,热塑性塑料一般存在着玻璃态、高弹态和黏流态三种物理状态,在一定条件下,这三种物理状态将发生相互转化,塑料的成型加工(压制、压延、挤出、注射等)是在黏流态下进行的。

2.物料在螺杆中的运动

普通挤出机的工作过程如图4-3所示,物料从料斗加入机筒,随着螺杆的旋转被逐渐推向机头方向。此运动过程可以通过挤出机工作时螺杆各段的基本职能,以及塑料在挤出机中的物理变化过程分成三段加以描述。

(1)加料段 加料段由加料区(又称冷却料斗区)、固体输送区以及一个过渡的迟滞区组成,其职能主要是对物料进行压实和输送。此段的工作过程是:物料自加入料斗进入螺杆以后,在旋转着的螺杆作用下,通过机筒内壁和螺杆表面的摩擦作用向前输送和压实。物料在加料段是呈固态向前输送的。根据实验观察,通常在接近加料段的末端,由于摩擦热的作用,与机筒内壁相接触的物料已达到黏流态温度,开始熔融。

(2)熔融段 其作用是使物料进一步压实和塑化,使包围物料的空气压回到加料口处排出,并改善塑料热传导性能,这一段的螺槽是压缩型的,其工作过程是:当物料从加料段进入熔融段后,随着物料从冷却料斗区向熔融区、熔体输送区的继续输送,并由于螺杆螺槽的逐渐变浅,以及过滤网、分流板和机头的阻挡作用,物料逐渐形成高压,并进一步被压实。与此同时,物料受到来自机筒的外部加热和螺杆与机筒的强烈搅拌、混合和剪切等作用。塑料温度不断升高,熔融物料(称为液相或熔池)量不断增加,而未熔融的固态物料(称为固相或固体床)则不断减少,至熔融段末端,物料全部或大部分熔融而转变为黏流态。

(3)均化段 也叫熔体输送段,熔体在此阶段通过螺杆与机筒强烈的混合与剪切作用,进一步塑化和均匀化,并使之定压、定量和定温地从机头挤出。