尼龍塑料擠出加工的11項基本原則
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發(fā)表時間：2022-12-30 14:38:22
尼龍（，PA612，PA12，PA1010，PA1012，PA66，PA6）塑料擠出加工的11項基本原則 ： 
熱原則
可擠出的塑料是熱塑料——它們在加熱時熔化并在冷卻時再次凝固。熔化塑料的熱量從何而來？進料預熱和筒體/模具加熱器可能起作用而且在啟動時非常重要，但是，電機輸入能量——電機克服粘稠熔體的阻力轉(zhuǎn)動螺桿時生成于筒體內(nèi)的摩擦熱量——是所有塑料最重要的熱源，小系統(tǒng)、低速螺桿、高熔體溫度塑料和擠出涂層應用除外。
在進料區(qū)內(nèi)，粘到筒體上滑到螺桿上
為了使一臺單螺桿擠出機光滑筒體進料區(qū)的固體顆粒輸送量到達最大，顆粒應該粘在筒體上并滑到螺桿上。如果顆粒粘在螺桿根部，沒有什么東西能把它們拉下來；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，或者隨輸出速度的變化間歇粘附并中斷。
電機與筒體對立，筒體與電機對立
為什么筒體的控制效果并非總是和期望的一樣，特別是在測量區(qū)內(nèi)？如果對筒體加熱，筒壁處的材料層粘度變小，電機在這個更加光滑的筒體內(nèi)運行需要的能量更少。電機電流（安培數(shù)）下降。相反地，如果筒體冷卻，筒壁處的熔體粘度增大，電機必須更加用力地轉(zhuǎn)動，安培數(shù)增加，通過筒體時除去的一些熱量又被電機送回。通常，筒體調(diào)節(jié)器的確對熔體產(chǎn)生效果，這是我們所期望的，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。
材料的花費最大
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)用導管。這個原則自然引出兩個結(jié)論：加工商應該盡可能多地重復使用邊角料和廢品來代替原材料，并盡可能嚴格地遵守容差以免背離目標厚度及產(chǎn)品出現(xiàn)問題。
機械原則
擠出的基本機理很簡單——一個螺桿在筒體中轉(zhuǎn)動并把塑料向前推動。螺桿實際上是一個斜面或者斜坡，纏繞在中心層上。其目的是增加壓力以便克服較大的阻力。就一臺擠出機而言，有3種阻力需要克服：固體顆粒（進料）對筒壁的摩擦力和螺桿轉(zhuǎn)動前幾圈時（進料區(qū)）它們之間的相互摩擦力；熔體在筒壁上的附著力；熔體被向前推動時其內(nèi)部的物流阻力。
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，意思是在塑料運動得越來越快時粘度變低。一些塑料的這個效果表示得特別明顯。例如一些PVCs在推力增加一倍時流速會增加10倍或更多。相反，LLDPE剪力下降得不是太多，推理增加一倍時其流速只增加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，這反過來又意味著需要更多的電機功率。
這可以解釋為什么LLDPE運行時溫度比LDPE高。流量以剪切率表示，在螺桿通道中時大約是100s-1，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。
熔體系數(shù)是粘度的一個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）?？上?，其測量是在剪切率在10s-1或更小時而且在熔體流速很快的擠出機中可能不是一個真實的測量值。
螺桿末端的壓力很重要
這個壓力反映螺桿下游所有物體的阻力：過濾網(wǎng)和污染扎碎機板、適配器輸送管、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，這反過來又影響樹脂粘度和通過速度。它不依賴于螺桿設計，它影響溫度、粘度和通過量時除外。就安全原因來說，測量溫度是很重要的——如果它太高，模頭和模具可能爆炸并傷害附近人員或機器。
能源成本相對來說并不重要
盡管一個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，運行一臺擠出機所需的能源仍然是總生產(chǎn)成本中很少一部分。情況總是這樣的因為材料成本非常高，擠出機是一個有效的系統(tǒng)，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。
輸出=最后一個螺紋的位移+/-壓力物流和泄漏
最后一個螺紋的位移叫做正流，只依賴于螺桿的幾何形狀、螺桿速度和熔體密度。它由壓力物流調(diào)節(jié)，實際上包括了減少輸出量的阻力效果（由最高壓力表示）和增加輸出量的進料中的任何過咬合效果。螺紋上的泄漏可能是兩個方向中的任意一個方向。
計算每個rpm（轉(zhuǎn)）的輸出量也是有用的，因為這表示某時間螺桿的泵出能力的任何下降。另外一個相關的計算是所用每馬力或千瓦的輸出量。這表示效率并能夠估計一臺給定電機和驅(qū)動器的生產(chǎn)能力。 
減速原則
在多數(shù)擠出機中，螺桿速度的變化通過調(diào)整電機速度實現(xiàn)。電機通常以大約1750rpm的全速轉(zhuǎn)動，但是這對一個擠出機螺桿來說太快了。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間也太短而不能制備均勻的、很好攪拌的熔體。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，但是第二階段都用齒輪而且螺桿定位在最后一個大齒輪中心。
進料擔當冷卻劑
擠出是把電機的能量——有時是加熱器的——傳送到冷塑料上，從而把它從固體轉(zhuǎn)換成熔體。輸入進料比給料區(qū)中的筒體和螺桿表面溫度低。然而，給料區(qū)中的筒體表面幾乎總是在塑料熔化范圍之上。它通過與進料顆粒接觸而冷卻，但熱量由熱前端向后傳遞的熱量以及可控制加熱而保持。甚至當前端熱量由粘性摩擦保持并且不需要筒體熱量輸入時，可能需要開后加熱器。最重要的例外是槽型進料筒，幾乎專用于HDPE。
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可擠出的塑料是熱塑料——它們在加熱時熔化并在冷卻時再次凝固。熔化塑料的熱量從何而來？進料預熱和筒體/模具加熱器可能起作用而且在啟動時非常重要，但是，電機輸入能量——電機克服粘稠熔體的阻力轉(zhuǎn)動螺桿時生成于筒體內(nèi)的摩擦熱量——是所有塑料最重要的熱源，小系統(tǒng)、低速螺桿、高熔體溫度塑料和擠出涂層應用除外。
在進料區(qū)內(nèi)，粘到筒體上滑到螺桿上
為了使一臺單螺桿擠出機光滑筒體進料區(qū)的固體顆粒輸送量到達最大，顆粒應該粘在筒體上并滑到螺桿上。如果顆粒粘在螺桿根部，沒有什么東西能把它們拉下來；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，或者隨輸出速度的變化間歇粘附并中斷。
電機與筒體對立，筒體與電機對立
為什么筒體的控制效果并非總是和期望的一樣，特別是在測量區(qū)內(nèi)？如果對筒體加熱，筒壁處的材料層粘度變小，電機在這個更加光滑的筒體內(nèi)運行需要的能量更少。電機電流（安培數(shù)）下降。相反地，如果筒體冷卻，筒壁處的熔體粘度增大，電機必須更加用力地轉(zhuǎn)動，安培數(shù)增加，通過筒體時除去的一些熱量又被電機送回。通常，筒體調(diào)節(jié)器的確對熔體產(chǎn)生效果，這是我們所期望的，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。
材料的花費最大
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)用導管。這個原則自然引出兩個結(jié)論：加工商應該盡可能多地重復使用邊角料和廢品來代替原材料，并盡可能嚴格地遵守容差以免背離目標厚度及產(chǎn)品出現(xiàn)問題。
機械原則
擠出的基本機理很簡單——一個螺桿在筒體中轉(zhuǎn)動并把塑料向前推動。螺桿實際上是一個斜面或者斜坡，纏繞在中心層上。其目的是增加壓力以便克服較大的阻力。就一臺擠出機而言，有3種阻力需要克服：固體顆粒（進料）對筒壁的摩擦力和螺桿轉(zhuǎn)動前幾圈時（進料區(qū)）它們之間的相互摩擦力；熔體在筒壁上的附著力；熔體被向前推動時其內(nèi)部的物流阻力。
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，意思是在塑料運動得越來越快時粘度變低。一些塑料的這個效果表示得特別明顯。例如一些PVCs在推力增加一倍時流速會增加10倍或更多。相反，LLDPE剪力下降得不是太多，推理增加一倍時其流速只增加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，這反過來又意味著需要更多的電機功率。
這可以解釋為什么LLDPE運行時溫度比LDPE高。流量以剪切率表示，在螺桿通道中時大約是100s-1，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。
熔體系數(shù)是粘度的一個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）?？上?，其測量是在剪切率在10s-1或更小時而且在熔體流速很快的擠出機中可能不是一個真實的測量值。
螺桿末端的壓力很重要
這個壓力反映螺桿下游所有物體的阻力：過濾網(wǎng)和污染扎碎機板、適配器輸送管、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，這反過來又影響樹脂粘度和通過速度。它不依賴于螺桿設計，它影響溫度、粘度和通過量時除外。就安全原因來說，測量溫度是很重要的——如果它太高，模頭和模具可能爆炸并傷害附近人員或機器。
能源成本相對來說并不重要
盡管一個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，運行一臺擠出機所需的能源仍然是總生產(chǎn)成本中很少一部分。情況總是這樣的因為材料成本非常高，擠出機是一個有效的系統(tǒng)，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。
輸出=最后一個螺紋的位移+/-壓力物流和泄漏
最后一個螺紋的位移叫做正流，只依賴于螺桿的幾何形狀、螺桿速度和熔體密度。它由壓力物流調(diào)節(jié)，實際上包括了減少輸出量的阻力效果（由最高壓力表示）和增加輸出量的進料中的任何過咬合效果。螺紋上的泄漏可能是兩個方向中的任意一個方向。
計算每個rpm（轉(zhuǎn)）的輸出量也是有用的，因為這表示某時間螺桿的泵出能力的任何下降。另外一個相關的計算是所用每馬力或千瓦的輸出量。這表示效率并能夠估計一臺給定電機和驅(qū)動器的生產(chǎn)能力。
在多數(shù)擠出機中，螺桿速度的變化通過調(diào)整電機速度實現(xiàn)。電機通常以大約1750rpm的全速轉(zhuǎn)動，但是這對一個擠出機螺桿來說太快了。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間也太短而不能制備均勻的、很好攪拌的熔體。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，但是第二階段都用齒輪而且螺桿定位在最后一個大齒輪中心。
進料擔當冷卻劑
擠出是把電機的能量——有時是加熱器的——傳送到冷塑料上，從而把它從固體轉(zhuǎn)換成熔體。輸入進料比給料區(qū)中的筒體和螺桿表面溫度低。然而，給料區(qū)中的筒體表面幾乎總是在塑料熔化范圍之上。它通過與進料顆粒接觸而冷卻，但熱量由熱前端向后傳遞的熱量以及可控制加熱而保持。甚至當前端熱量由粘性摩擦保持并且不需要筒體熱量輸入時，可能需要開后加熱器。最重要的例外是槽型進料筒，幾乎專用于HDPE。
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