聚合物顆粒的固態(tài)摩擦與塑性變形,在捏合區(qū),由于捏合盤的擠壓與剪切作用,聚合物顆粒間、顆粒與機筒內(nèi)壁、顆粒與捏合快表面之間均發(fā)生摩擦,產(chǎn)生變形。部分塑性變性能轉(zhuǎn)化成聚合物的內(nèi)能、促進粒料的熔融。島式熔融,在正向捏合快與反向捏合快之間,聚合物顆粒相間被其熔體所隔離,以固體為主的固液兩相混合物形式存在。
螺桿中捏合快的作用在于給物料提供足夠的剪切力,使物料發(fā)生變形與破碎,在兩捏合快吻合區(qū)物料運動發(fā)生改變的同時,還受到捏合快的擠壓,這種擠壓作用會使
塑料加工顆粒產(chǎn)生變形、拉長與破碎,使顆粒尺寸變小。捏合區(qū)由于捏合快無輸送能力,物料在捏合區(qū)受強大的剪切作用。物料沿軸向運動的推動力來自于捏合區(qū)前螺紋的強制推動力,螺紋將物料送至捏合區(qū)時,沿軸向運動受阻,部分物料運動轉(zhuǎn)向法向方向,另一部分物料還可能作返回運動,因此,在捏合區(qū)物料受到強烈的混煉作用。
部分充滿固體塞熔融,在小導(dǎo)程螺紋元件至捏合區(qū)交換處,由于捏合區(qū)對物料軸向流動的阻礙,在進入捏合快之前的小導(dǎo)程螺紋元件中,螺槽幾乎被充滿,聚合物顆粒開始初步壓實,并仍主要集中在上下嚙合區(qū),沿擠出方向逐漸增加壓縮的強度,聚合物表面與筒內(nèi)壁接融受熱,
塑料加工顆粒之間因擠壓摩擦生熱,表面層開始熔膜。
全充滿固體塞熔融,在進入捏合區(qū)附近,由于聚合物被進一步壓實,固體表面與機筒內(nèi)壁接觸處繼續(xù)受熱而發(fā)生熔融,形成一定厚度的熔膜,并向固體粒料堆積空隙中滲透,促進固體粒料表面的軟化與熔融。
固相稀疏海,在反向捏合區(qū),隨著固相為主的粘性耗散熔融過程的進行,殘留固相的溫度繼續(xù)升高,尺寸不斷減小,熔融速度不斷加快,最終達到完全熔融。聚合物從螺桿進口經(jīng)歷進料段、熔融段至反向捏合快處,物料完全熔融。
具有正反向螺紋混煉元件通過增加物料周向運動,特別是在兩螺紋契合區(qū)對物料產(chǎn)生強大的拉伸作用,比剪切混煉更具有混合效果。采用可視化技術(shù)研究不同構(gòu)型螺桿中聚合物的熔點與熔體輸送機理。顆粒的自由輸送與預(yù)熱,在大導(dǎo)程螺紋元件與中導(dǎo)程螺紋元件中,聚合物顆?;颈3止虘B(tài),大部分聚合物顆粒在機筒熱輻射、熱空氣對流、機筒與螺桿表面熱傳導(dǎo)的作用下預(yù)熱。極少部分顆粒進入嚙合區(qū)及推進螺紋的頂隙處,在機筒內(nèi)表面熱傳導(dǎo)與機械擠壓的共同作用下發(fā)生變形或顆粒表面熔融。
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