超高分子量聚乙烯挤出原理分析

物料通过螺杆的挤出过程
由于螺杆旋转,使得物料与螺杆、机筒表面的相对运动而形成摩擦作用,强行将物料向前输送;又由于实际挤出机螺杆结构尺寸的特点(螺槽体积从加料斗处的较大体积逐渐变小,到机筒出口处,螺槽体积最小),使物料从一个大容积的空间强行走向小容积的空间;再由于在螺杆前端安装有过滤板和分流板等阻力元件,所以造成了沿螺杆长度方向上物料的压力上升。
这种压力的增加,对固体物料来说,可以使从加料斗加入的松散物料逐渐压实,致使粘附于固体表面的
气体沿料斗排出。固体料压实后,能改善机筒给予物料的热量在物料内部的热传导,也有利于加速固体物料的熔融。当物料从螺杆进入口模成型时,由于物料本身的压力存在,使挤出的制品密实,并对制品的表面形状和光洁度均有益处。
当物料沿螺杆前进时,由机筒的加热,压实后的固体吸收外界的热量,同时在前进时,物料与机筒、螺杆
表面的摩擦产生大量的热量,使靠近机筒的那一层物料首先熔融,在输送过程中,熔体与机筒表面及熔体层之间的剪切摩擦作用,也能转化为热量,使机筒内的物料进一步熔融,在到达口模之前的一段过程中,物料已全部完成了由固体状态(玻璃态或高弹态)向粘流状态的熔体转变,具备了成型前物理状态的要求。当熔融的物料继续沿螺杆前进时,熔融流体不仅具有顺着螺槽方向的正流流速,而且在垂直于螺槽的方向上有横流流动,因而形成了螺槽内环流和转角处的涡流,促使物料在熔融后得到充分的搅拌和混合。
从以上分析来看,物料通过螺杆的挤出包括了输送、熔融和混合的复杂过程,这个过程能否得以圆满完
成,挤压系统的螺杆结构起着关键的作用。
一般螺杆在挤出机中要完成三个基本职能,即:固体输送、熔融和熔体输送。可以想像,各个不同职能对螺杆的结构和尺寸要求是不同的,因而普通的挤出机螺杆都可以分为三个不同结构的区段,即⑴加料段—进行高分子物料的输送;⑵压缩段—压缩物料并使物料熔融;⑶计量段—对熔融物料进行搅拌和混合(也可称为均化段),并定量定压地将熔体向口模输送。