阻尼片材生产线

挤出过程原理

一．工作原理

挤出成型是在一定条件下将具有一定塑性的胶料通过一个口型连续压送出来，使它成为具有一定断面形状的产品的工艺过程。

胶料沿螺杆前移过程中，由于机械作用及热作用的结果，胶料的粘度和塑性等均发生了一定的变化，成为一种粘性流体。根据胶料在挤出过程中的变化，一般将螺杆工作部分按其作用不同大体上分为喂料段、压缩段和挤出段三部分。

各段工作特点如下：

1．喂料段：  又称为固体输送段，此段从喂料口起至胶料熔融开始。胶料进入加料口后，在旋转螺杆的推挤作用下，在螺纹槽和机筒内壁之间作相对运动，并形成一定大小的胶团。

2．压缩段： 又称为塑化段，此段从胶料开始熔融起至全部胶料产生流动止。压缩段接受由喂料段送来的胶团，将其压实、进一步软化，并将胶料中夹带的空气向喂料段排出。

3．压出段：  又称为计量段，把压缩段输送来的胶料进一步加压搅拌，此时螺纹槽中已形成完全流动状态的胶料。由于螺杆的转动促使胶料流动，并以一定的容量和压力从机头流道均匀挤出。

二．胶料在挤出段中的流动状态

一般把胶料在挤出段中的流动看成是顺流、倒流、漏流和环流的综合流动。

顺流：由于螺杆转动促使胶料沿着螺纹槽向机头方向的流动，它促使胶料挤出，又称为挤流。它的速度分布近似直线，在螺杆表面速度最大，在机筒内壁速度近似为零。顺流对挤出产量有利。

倒流：由于机头对胶料的阻力引起的，也称压力倒流或逆流。胶料顺着压力梯度沿螺杆通道而产生倒流。倒流引起挤出产量减少。

漏流：在螺杆螺峰与机筒内壁间缝隙，由于机头阻力而引起的，它与顺流方向相反，它引起挤出产量减少，见图3-1。

环流：又称为横流，由于螺杆旋转时产生的推挤作用引起的流动，它与顺流成垂直方向，促使胶料混合，对产量无影响，见图3-2。环流对胶料起着搅拌混炼、热交换和塑化的作用。

三．胶料在机头内的流动状态

胶料在机头内的流动，是指胶料在离开螺纹槽后，到达口型板之前的流动。

胶料在螺杆螺纹槽中的流动是呈螺旋状前进的，但从螺杆头端出来进入机头流道时，料流形状发生了急骤的变化，即由旋转运动变为直线运动，而且由于胶料具有一定的粘性，其流动速度在流道中心要比靠近机头内壁处快得多，其速度分布呈抛物线状。

机头压力：在机头流道所形成的对物料的压力，该压力在通过机头时，逐渐下降。当物料挤出口模时，下降为零。

机头压力的成因：（1）由过滤网和过滤板的阻力形成；（2）由机头口模流道内壁摩擦及流道收缩而形成。

机头的结构要使胶料在由螺杆到口型的整个流动方向上受到的推力和流动速度尽可能保持一致。为此，机头内的饿流道应呈流线型，无死角或停滞区，不存在任何湍流。

四．胶料在口型中的流动和压出膨胀

1．胶料在口型中的流动

胶料经机头流道进入口型后，通过口型时受到更强烈的剪切塑化后挤出口型外。因此，口型内的流动状态及口型结构尺寸决定了制品的最终形状和质量。

胶料是在机头所形成的流体静压力作用下流过口型的，因此，胶料在口型中的流动只表现为轴向运动。由于口型厚度一般很薄，胶料在口型中形成的压力梯度很大。

2．压出膨胀

胶料是粘弹性体，当它流过口型时，同时经历粘性流动和弹性变形。胶料由机头进入口型时，一般是流道变窄，流速增大，在流动方向上形成速度梯度。这种速度使胶料产生拉伸弹性变形。当口型流道较短时胶料拉伸变形来不及恢复，压出后产生膨胀现象。（即压出物的直径大于口型直径，而轴向出现回缩）。

压出膨胀量主要取决于胶料流动时可恢复变形量和松弛时间的长短。

影响压出膨胀的因素：

（1）工艺因素

口型形状、口型（板厚度）壁长度、机头口型温度、压出速度等。

（2）配方因素

生胶和配合剂的种类、用量、胶料可塑性等。

一般来说，胶料可塑性小、含胶率高、压出速度快，胶料、机头和口型温度低时，压出物的膨胀率（或收缩率）就大。

五．挤出机的生产能力

根据流动分析，影响挤出机生产能力的是顺流Qd、逆流Qp和漏流Ql。横流对挤出量没有影响，但对挤出过程中物料的混合和热交换的作用却很大。故挤出机的生产能力Q可表示为：

1．螺杆特性曲线

如果把胶料看成为牛顿型流体（即粘度不随剪切应力和剪切速率变化），在等温和层流条件下，不考虑螺纹侧壁的影响，可得出：式中  N—螺杆转速，r/s；P—螺杆末端胶料的压力（机头压力），Pa；η—胶料粘度，Pa.s；

α、β、γ—随螺杆规格尺寸而变的系数，cm3；

因此，挤出机的压出量为：当胶料得粘度η一定，挤出机规格一定（即α、β、γ为常数）时，由式（3-7）可知，压出量Q与螺杆的转速成正比，与机头压力成反比。将Q~P作图，得到一直线，该直线表达了螺杆的几何特性，称为螺杆特性曲线。

2．机头特性曲线

从螺杆输送来的胶料总要机头口型才能压出。当胶料流过机头口型时，可按流体力学在层流时的流量公式计算出压出量：式中  Q—通过机头口型的流量，cm3/min；P—机头压力，Pa；η—胶料粘度，Pa.s；

k—机头口型系数，cm3，与机头，口型大小和形状有关。k值越大，机头口型阻力越小。

若胶料粘度一定，口型尺寸一定，则机头的流量与机头压力成正比。式（3-8）是一个直线方程，它表达了机头口型的特性，称为机头特性曲线。

采用式（3-7）和（3-8）作图，见图3-4，当转速一定，k一定时，两直线的交点即为压出机的生产能力。

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