1.機(jī)械原則    

　　擠出的基本機(jī)理很簡單——一個(gè)螺桿在筒體中轉(zhuǎn)動并把塑料向前推動逐样。螺桿實(shí)際上是一個(gè)斜面或者斜坡灭返，纏繞在中心層上。其目的是增加壓力以便克服較大的阻力涵叮。就一臺擠出機(jī)而言惭蹂，有3種阻力需要克服：固體顆粒（進(jìn)料）對筒壁的摩擦力和螺桿轉(zhuǎn)動前幾圈時(shí)（進(jìn)料區(qū)）它們之間的相互摩擦力；熔體在筒壁上的附著力割粮；熔體被向前推動時(shí)其內(nèi)部的物流阻力盾碗。   

　　牛頓曾解釋說，如果一個(gè)物體沒有向一個(gè)給定的方向運(yùn)動舀瓢，那么這個(gè)物體上的力就在這個(gè)方向中平衡廷雅。螺桿不是以軸向運(yùn)動的，雖然在圓周附近它可能橫向快速轉(zhuǎn)動籍勘。因此城搀，螺桿上的軸向力被平衡了，而且如果它給塑料熔體施加了一個(gè)很大的向前推力那么它也同時(shí)給某物體施加了一個(gè)相同向后推力挤胃。在這里诞茶，它施加的推力是作用在進(jìn)料口后面的軸承——止推軸承上。

　　多數(shù)單螺桿是右旋螺紋君博，像木工和機(jī)器中使用的螺桿和螺栓哆幸。如果從后面看，它們是反向轉(zhuǎn)動慧贩，因?yàn)樗鼈円M力向后旋出筒體凫体。在一些雙螺桿擠出機(jī)中，兩個(gè)螺桿在兩個(gè)筒體中反向轉(zhuǎn)動并相互交叉抡悼，因此一個(gè)必須是右向的卿俺，另一個(gè)必須是左向的。在其它咬合雙螺桿中篮烈，兩個(gè)螺桿以相同的方向轉(zhuǎn)動因而必須有相同的取向颜说。然而，不管是哪種情況都有吸收向后力的止推軸承汰聋，牛頓的原理依然適用门粪。

　　2.熱原則

　　可擠出的塑料是熱塑料——它們在加熱時(shí)熔化并在冷卻時(shí)再次凝固喊积。熔化塑料的熱量從何而來？進(jìn)料預(yù)熱和筒體/模具加熱器可能起作用而且在啟動時(shí)非常重要玄妈，但是乾吻，電機(jī)輸入能量——電機(jī)克服粘稠熔體的阻力轉(zhuǎn)動螺桿時(shí)生成于筒體內(nèi)的摩擦熱量——是所有塑料最重要的熱源，小系統(tǒng)拟蜻、低速螺桿绎签、高熔體溫度塑料和擠出涂層應(yīng)用除外。

　　對于所有其他操作酝锅，認(rèn)識到筒體加熱器不是操作中的主要熱源是很重要的辜御，因而對擠出的作用比我們預(yù)計(jì)的可能要小（見第11條原則）屈张。后筒體溫度可能依然重要，因?yàn)樗绊扆X合或者進(jìn)料中的固體物輸送速度袱巨。模頭和模具溫度通常應(yīng)該是想要的熔體溫度或者接近于這一溫度讽益，除非它們用于某具體目的像上光、流體分配或者壓力控制遥喘。

　　3.減速原則

　　在多數(shù)擠出機(jī)中泞叉，螺桿速度的變化通過調(diào)整電機(jī)速度實(shí)現(xiàn)。電機(jī)通常以大約1750rpm的全速轉(zhuǎn)動纯殖，但是這對一個(gè)擠出機(jī)螺桿來說太快了嫡决。如果以如此快的速度轉(zhuǎn)動，就會產(chǎn)生太多的摩擦熱量而且塑料的滯留時(shí)間也太短而不能制備均勻的动荚、很好攪拌的熔體坷疙。典型的減速比率在10：1到20：1之間。第一階段既可以用齒輪也可以滑輪組悉通，但是第二階段都用齒輪而且螺桿定位在最后一個(gè)大齒輪中心涕肪。

　　在一些慢速運(yùn)行的機(jī)器中（比如用于UPVC的雙螺桿），可能有3個(gè)減速階段并且最大速度可能會低到30rpm或更低（比率達(dá)60：1）滤填。另一個(gè)極端是锌烫，一些用于攪拌的很長的雙螺桿可以以600rpm或更快的速度運(yùn)行，因此需要一個(gè)非常低的減速率以及很多深冷卻认扼。

　　有時(shí)減速率與任務(wù)匹配有誤——會有太多的能量不能使用——而且有可能在電機(jī)和改變最大速度的第一個(gè)減速階段之間增加一個(gè)滑輪組啸盏。這要么使螺桿速度增加到超過先前極限或者降低最大速度允許該系統(tǒng)以最大速度更大的百分比運(yùn)行。這將增加可獲得能量骑祟、減少安培數(shù)并避免電機(jī)問題回懦。在兩種情況中，根據(jù)材料和其冷卻需要曾我，輸出可能會增加粉怕。4.進(jìn)料擔(dān)當(dāng)冷卻劑

　　擠出是把電機(jī)的能量——有時(shí)是加熱器的——傳送到冷塑料上健民，從而把它從固體轉(zhuǎn)換成熔體。輸入進(jìn)料比給料區(qū)中的筒體和螺桿表面溫度低贫贝。然而秉犹，給料區(qū)中的筒體表面幾乎總是在塑料熔化范圍之上。它通過與進(jìn)料顆粒接觸而冷卻稚晚，但熱量由熱前端向后傳遞的熱量以及可控制加熱而保持崇堵。甚至當(dāng)前端熱量由粘性摩擦保持并且不需要筒體熱量輸入時(shí)，可能需要開后加熱器客燕。最重要的例外是槽型進(jìn)料筒鸳劳，幾乎專用于HDPE。

　　螺桿根表面也被進(jìn)料冷卻并被塑料進(jìn)料顆粒（及顆粒之間的空氣）從筒壁上絕熱张鸟。如果螺桿突然停止念澜，進(jìn)料也停止，并且因?yàn)闊崃繌母鼰岬那岸讼蚝笠苿优贫龋輻U表面在進(jìn)料區(qū)變得更熱禾样。這可能引起顆粒在根部的粘附或搭橋。

　　5.在進(jìn)料區(qū)內(nèi)揖蜒，粘到筒體上滑到螺桿上

　　為了使一臺單螺桿擠出機(jī)光滑筒體進(jìn)料區(qū)的固體顆粒輸送量到達(dá)最大怨瑰，顆粒應(yīng)該粘在筒體上并滑到螺桿上。如果顆粒粘在螺桿根部升诡，沒有什么東西能把它們拉下來惨琼；通道體積和固體的入口量就減少了。在根部粘附不好的另一個(gè)原因是塑料可能會在此處熱煉并產(chǎn)生凝膠和類似污染顆粒页函，或者隨輸出速度的變化間歇粘附并中斷涧馋。

　　多數(shù)塑料很自然地在根部滑動，因?yàn)樗鼈冞M(jìn)入時(shí)是冷的蕴来，而且摩擦力還沒有把根部加熱到和筒壁一樣熱沪识。一些材料比另一些材料更可能粘附：高度塑化PVC，非晶體PET娱局，和某些最終使用中想要的有粘附特性的聚烯烴類共聚合物彰亥。

　　對于筒體，塑料有必要粘附在這里以便它被刮掉并被螺桿螺紋向前推動衰齐。顆粒和筒體之間應(yīng)該有一個(gè)高的摩擦系數(shù)任斋，而摩擦系數(shù)反過來也受后筒體溫度的強(qiáng)烈影響。如果顆粒不粘附耻涛，它們只是就地轉(zhuǎn)動而不向前移動——這就是為什么光滑的進(jìn)料不好的原因废酷。

　　表面摩擦并非影響進(jìn)料的唯一因素。很多顆粒永遠(yuǎn)都不接觸筒體或螺桿根部抹缕，因此在顆粒物內(nèi)部必須有摩擦和機(jī)械與粘度連鎖澈蟆。

　　帶槽筒體是一種特殊情況墨辛。槽在進(jìn)料區(qū)，進(jìn)料區(qū)與筒體其余部分是熱絕緣的并是深度水冷的趴俘。螺紋把顆粒推入槽內(nèi)并在一個(gè)相當(dāng)短的距離內(nèi)形成一個(gè)很高的壓力睹簇。這增加了相同輸出較低螺桿轉(zhuǎn)速的咬合允量，從而前端產(chǎn)生的摩擦熱量減少寥闪，熔體溫度更低太惠。這可能意味著冷卻限制吹制膜生產(chǎn)線中更快的生產(chǎn)。槽特別適合于HDPE椭梁，它是除過氟化塑料之外最滑的普通塑料逼读。

　　6.材料的花費(fèi)最大

　　在某些情況下，材料成本可以占到產(chǎn)成本的80%——多于其他所有因素之和——除過少數(shù)質(zhì)量和包裝特別重要的產(chǎn)品比如醫(yī)用導(dǎo)管捻奉。這個(gè)原則自然引出兩個(gè)結(jié)論：加工商應(yīng)該盡可能多地重復(fù)使用邊角料和廢品來代替原材料青先，并盡可能嚴(yán)格地遵守容差以免背離目標(biāo)厚度及產(chǎn)品出現(xiàn)問題。

　　7.能源成本相對來說并不重要

　　盡管一個(gè)工廠的吸引力和真正問題和上升的能源成本在同一水平線上九站，運(yùn)行一臺擠出機(jī)所需的能源仍然是總生產(chǎn)成本中很少一部分矫震。情況總是這樣的因?yàn)椴牧铣杀痉浅８撸瑪D出機(jī)是一個(gè)有效的系統(tǒng)艰膀，如果引入了過多能量那么塑料就會很快變得非常熱以致于無法正常加工。

　　8.螺桿末端的壓力很重要

　　這個(gè)壓力反映螺桿下游所有物體的阻力：過濾網(wǎng)和污染扎碎機(jī)板区蛹、適配器輸送管辫田、固定攪拌器（如果有）以及模具自身。它不但依賴于這些組件的幾何圖形還依賴于系統(tǒng)中的溫度艺挽，這反過來又影響樹脂粘度和通過速度嚎论。它不依賴于螺桿設(shè)計(jì)，它影響溫度麦撵、粘度和通過量時(shí)除外刽肠。就安全原因來說，測量溫度是很重要的——如果它太高免胃，模頭和模具可能爆炸并傷害附近人員或機(jī)器音五。

　　壓力對于攪拌是有利的，特別在單螺桿系統(tǒng)的最后區(qū)域（計(jì)量區(qū)）羔沙。然而躺涝，高壓力也意味著電機(jī)要輸出更多的能量——因而熔體溫度更高——這可以規(guī)定壓力極限。在雙螺桿中扼雏，兩個(gè)螺桿相互咬合是一種更加有效的攪拌器坚嗜，因此用于這種目的時(shí)不需要壓力。

　　在制造空心部件時(shí)诗充，比如使用支架對核心定位的蜘蛛模具制造的管子苍蔬，必須在模具內(nèi)產(chǎn)生很高的壓力來幫助分開的物流重新組合诱建。否則，沿焊接線的產(chǎn)品可能較弱并且在使用時(shí)可能出現(xiàn)問題碟绑。

　　9.輸出=最后一個(gè)螺紋的位移+/-壓力物流和泄漏

　　最后一個(gè)螺紋的位移叫做正流武骆，只依賴于螺桿的幾何形狀、螺桿速度和熔體密度螺喂。它由壓力物流調(diào)節(jié)侦需，實(shí)際上包括了減少輸出量的阻力效果（由最高壓力表示）和增加輸出量的進(jìn)料中的任何過咬合效果。螺紋上的泄漏可能是兩個(gè)方向中的任意一個(gè)方向范咖。

　　計(jì)算每個(gè)rpm（轉(zhuǎn)）的輸出量也是有用的坊蕴，因?yàn)檫@表示某時(shí)間螺桿的泵出能力的任何下降。另外一個(gè)相關(guān)的計(jì)算是所用每馬力或千瓦的輸出量鳄盗。這表示效率并能夠估計(jì)一臺給定電機(jī)和驅(qū)動器的生產(chǎn)能力扫觅。

　　10.剪切率在粘度中起主要作用

　　所有普通塑料都有剪力下降特性，意思是在塑料運(yùn)動得越來越快時(shí)粘度變低送写。一些塑料的這個(gè)效果表示得特別明顯硅枷。例如一些PVCs在推力增加一倍時(shí)流速會增加10倍或更多。相反婉劲，LLDPE剪力下降得不是太多太迈，推理增加一倍時(shí)其流速只增加3到4倍。減少了的剪力降低效果意味著擠出條件下的高粘度便锨，這反過來又意味著需要更多的電機(jī)功率围辙。這可以解釋為什么LLDPE運(yùn)行時(shí)溫度比LDPE高。流量以剪切率表示放案，在螺桿通道中時(shí)大約是100s-1姚建，在多數(shù)模具口型中是100和100s-1之間，在螺紋與筒壁間隙和一些小模具間隙中大于100s-1吱殉。熔體系數(shù)是粘度的一個(gè)常用的測量方法但卻是顛倒的（比如是流量/推力而不是推力/流量）掸冤。可惜友雳，其測量是在剪切率在10s-1或更小時(shí)而且在熔體流速很快的擠出機(jī)中可能不是一個(gè)真實(shí)的測量值稿湿。

　　11.電機(jī)與筒體對立，筒體與電機(jī)對立

　　為什么筒體的控制效果并非總是和期望的一樣押赊，特別是在測量區(qū)內(nèi)缎罢？如果對筒體加熱，筒壁處的材料層粘度變小考杉，電機(jī)在這個(gè)更加光滑的筒體內(nèi)運(yùn)行需要的能量更少策精。電機(jī)電流（安培數(shù)）下降。相反地，如果筒體冷卻求旷，筒壁處的熔體粘度增大惶芒，電機(jī)必須更加用力地轉(zhuǎn)動，安培數(shù)增加赊手，通過筒體時(shí)除去的一些熱量又被電機(jī)送回赠搓。通常，筒體調(diào)節(jié)器的確對熔體產(chǎn)生效果猫乃，這是我們所期望的验沮，但是任何地方的效果都沒有區(qū)域變量大。最好是測量熔體溫度來真正了解發(fā)生了什么情況责祥。

　　第11條原則不適用于模頭和模具牡增，因?yàn)槟抢餂]有螺桿轉(zhuǎn)動。這就是為什么外部溫度變化在那里更加有效壳坞「贪遥可是，這些變化是從里到外因而不均勻搂瓣，除非在一個(gè)固定攪拌器中攪勻雷鸟，這對于熔體溫度變化以及攪拌都是一個(gè)有效的工具。

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