目前常用的关于挤出过程的理论,是在常规全螺纹螺杆中建立起来的。根据实验,物料自料斗加入到由机头挤出,要通过几个职能区:固体输送区、熔融区和熔体输送区。
(1)固体输送区 通常限定在自加料斗开始算起的几个螺距中,在该区,物料向前输送并被压实,但仍以固体状存在。
(2)熔融区 在该区,物料开始熔融,已熔的物料和未熔的物料以两相的形式共存,未熔物料最终全部转变为熔体。
(3)熔体输送区在该区,螺槽全部为熔体充满,它一般限定在螺杆的最后几圈螺纹中。
这几个区不一定完全和前面介绍过的螺杆的加料段、压缩段、均化段相一致。目前应用最广的挤出理论,就是分别在以上三个职能区中建立起来的,它们分别是固体输送理论、熔融理论、熔体输送理论(也叫计量段流体理论)。下面将分别介绍这几种理论。
关于固体输送区的理论有几种,下面将重点介绍较有代表性的达涅耳( Darnel)和莫耳(Mol)于1956年提出的以固体对固体摩擦的静力平衡为基础建立起来的固体输送理论。
(1)假设条件
①物料与螺槽和料筒壁紧密接触形成固体塞(床),以恒速移动。
②略去物料重力、密度变化的影响。
③摩擦系数恒定,压力是螺槽长度的函数。
④螺槽为矩形。
经过分析可以看出,物料的运动类似螺母运动。
(2)核心问题核心问题是提高固体的输送能力。要想提高固体的输送能力,可采取以下措施:
①适当提高螺杆转数N和螺槽深度H。
②采用锥形结构料筒;在加料段,料筒内壁开设纵向沟槽(提高fb);冷却进料段,防止物料提前软化。
③加大固体输送区的长度。
④冷却螺杆加料段(减小fs),增加螺杆表面光洁度(减小fs)。