挤出成型过程分析和产品质量控制07.4.ppt

;第一章、单螺杆挤出过程分析 第二章、双螺杆挤出过程分析 第三章、挤出制品的质量控制;1.1.物料通过挤压系统的运动及物态变化;分析物料通过螺杆的挤出过程;压缩对物料的作用;普通的挤出机螺杆都可分为三个不同结构的区段;挤出理论——是研究物料在螺杆式挤出机中塑化挤出过程的状态变化及运动规律的工程原理。 概括为三个理论： 固体输送理论、 熔融理论、 熔体输送理论。/;1.2.分析加料段的固体输送;固体塞的输送角(前进角)θ;式中，M为等号右边后三项的总和。 当设θ为某一定值时，则M与K成直线关系，据此可作M与K的关系图 /;根据计算的K值与M值，直接查图2-ll，即可获得θ值。 再代入方程，便可计算固体输送率Q。/ ;1.2.1．输送角θ; ;1.2.2．摩擦因数f;将螺杆表面加工光洁度尽量提高。;(b)高聚物与金属的摩擦因数是温度的函数 在结晶高聚物的摩擦因数与温度的函数曲线上会出现二次转折，;3.1.3物料温度过高;;1.3.分析压缩段的物料熔融;通过分析压缩段的熔融过程，可以预测：;在展开的螺槽内(图a)和螺槽横截面(图b)熔融过程的一般情况。 熔膜 、熔池、固体床;直到熔融区终点B(相变点B)，固相完全消失，全部螺槽内充满熔融物料。 也就是固向宽度与螺槽宽度之比X/W从1变到0的过程。 /;它们均取决于： 物料的性质、 操作工艺条件、 螺杆的几何参数等。/;a 物料性质的影响 从熔融理论的有关公式可知，物料性质对流率G和熔融长度ZT的影响因素主要有： 物料的热性能(如热导率K、比热容c、熔化潜热λ、熔点Tm等)、 流变性能(如粘度η) 密度ρ。 对于比热容小、热导率和密度高，熔化潜热和熔化温度低的塑料，则其所需的熔化区长度ZT较小，或在相同的ZT下，能获得较高的生产能力。/;表中看出，加工PP的螺杆比加工HDPE的螺杆需要有较长的熔融段， 因PP的熔点高，而导热性差，它要经历一较长的吸热过程才能熔化，所以实际加工PP的螺杆都比较长。/;b 工艺条件的影响;对通常无背压控制的设备而言，提高n，会使ZT加长。;对通常无背压控制的设备而言，提高n所带来的剪切热增大的作用，不足以抵消G增加带来的影响，其结果是使ZT加长，;由于提高n时G可以控制， 可使剪切热增加的影响提高，并从而起到减少ZT的作用， 这就是提高n时需要增设背压设备的原因。/;②机筒温度Tb和固体塑料初温Ts：;适当提高Ts，一般都有利，它可使ZT减小， 但Ts过高，对加料段的固体输送能力不利。/;c、螺杆的几何参数;1.4分析均化段的熔体输送;1.4.1螺槽中熔体流动的速度分布;通常把物料在螺槽中的流动看成由下面四种类型的流动所组成： 正流：是物料沿螺槽方向(z方向)向机头的流动 逆流：沿螺槽与正流方向相反(—z方向)的流动， 横流：物料沿x轴和y轴两方向在螺槽内往复流动， 漏流：物料在螺杆和料筒的间隙沿着螺杆的轴向往料斗方向的流动。/;物料在螺杆均化段的实际流动是上述四种流动的组合，其输送流率就是挤出机的总生产能力： Q＝QD—QP—QL 即为正流、逆流、漏流的代数和。/;1.4.2、机头压力与生产率的关系;1.4.3、转速与生产率的关系;其原因是---n上升得很大时，熔融物由于剪切生热的热量大大增加，至使温度上升，粘度下降，使Qp、QL增加，导致生产率的增加缓慢； 同时，当n增加而造成剪切速率增加达到一定数值时，挤出物呈现熔体破裂现象，使制品表面质量下降。 所以完全靠增加转速来提高生产率是有限度的。/;1.4.4均化段螺槽深度h3对生产率的影响;从图2—30所示的直线3、4可以发现： 当机头压力小于P*时，深槽螺杆的生产率高； 当机头压力大于P*时，情况正好相反。;螺杆特性线比较硬，----是指产量随压力的变化较缓慢，即对不同的压力适应性比较强。 浅螺槽螺杆的特性线就比较硬，而深螺槽螺杆的特性线就比较软。 /;1.4.5、计量段长度L3的影响;由图可看出，L3增加时，使螺杆特性线趋于平坦。 曲线斜率变小，产量随压力变化的波动小，挤出过程比较稳定，有利于产品质量的保证。/;1.4.6、螺杆与机筒间隙对生产率的影响;1.4.7、物料的温度和粘度;;双螺杆挤出机的螺杆结构要比单螺杆挤出机复杂得多， 双螺杆挤出机有多种形式，主要差别在于螺杆结构的不同。诸如旋转方向、啮合程度等问题。;啮合异向旋转的双螺杆挤出机常用于PVC型材挤出，适宜在比较低的螺杆速度下操作。 啮合同向旋转式双螺杆挤出机用于混炼、排气造粒或作为连续化学反应器使用，这类挤出机最大螺杆速度范围在300～600r／mim。 非啮合型挤出机的输送机理与啮合型挤出机大不相同，比较接近于单螺杆挤出机的输送机理。/;;2.1.1非啮合型双螺杆挤出系统;2.1.2 啮合型异向旋转双螺杆挤出系统;沿螺杆