【文章內(nèi)容簡介】 混合均化小結(jié) 常用混煉設(shè)備的應(yīng)用特點(diǎn)高速混合機(jī) 高速旋轉(zhuǎn)、分布混合，熱歷程短，特別適用于熱敏性塑料。捏合機(jī) 兩轉(zhuǎn)子異向差速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生分散剪切(滲透)混合，轉(zhuǎn)子曲面軸向分力驅(qū)動物料對流分布混合。開煉機(jī) 輥隙是開煉混合工作空間，物料經(jīng)開煉機(jī)輥隙時，在高溫作用下受兩個輥筒徑向擠壓和差速剪切作用，主要發(fā)生分散混合，組分材料之間相互滲透。 混煉設(shè)備技術(shù)分類、技術(shù)特征及其工作原理練習(xí)題一、思考題1．為什么要對塑料原材料進(jìn)行混合?2．簡述混合所需要的力學(xué)，物理和化學(xué)條件。3．簡述簡單混合（分布混合）與分散混合的基本概念并概括兩者的差異。4．簡述初混與塑煉的基本概念并概括兩者的差異。5．初混設(shè)備為什么屬于低能耗設(shè)備。6．為什么反向雙螺帶混合機(jī)可以增強(qiáng)軸向混合作用？7．總結(jié)概括捏合機(jī)工作原理，并解釋為什么性能良好的捏合機(jī)可以用于塑煉？8．為什么高速混合機(jī)特別適用于熱敏性材料？9．簡述物料在開煉機(jī)雙輥之間的剪切混合原理并用速度場進(jìn)行描述。10．為什么捏合機(jī)，開煉機(jī)，密煉機(jī)的轉(zhuǎn)子或滾筒均為差速運(yùn)動？二、概念題1．什么是簡單混合（分布混合），什么是分散混合？2．列表說明出初混合與塑煉在物理，力學(xué)條件和幾何形態(tài)上的差異。三、填空題1．實(shí)現(xiàn)分布混合需要塑料物料各組分之間發(fā)生 濃度擴(kuò)散 和 對流運(yùn)動 。2．實(shí)現(xiàn)分散混合需要物料各組分的微粒之間發(fā)生 剪切變形 和 相互滲透 。3．對成型物料進(jìn)行混合時，物理上需要對物料提供 熱量 ，力學(xué)上需要賦予物料 對流 的動力，化學(xué)上需要避免物料 發(fā)生化學(xué)反應(yīng) 。4．初混合是在聚合物 固 態(tài)下的混合，塑煉是在聚合物 粘流 態(tài)下的混合。5．固、液兩態(tài)原料之間的混合與浸漬稱為 捏合 。6．捏合機(jī)工作時，兩轉(zhuǎn)子反向差速旋轉(zhuǎn)，從運(yùn)動形式上對物料產(chǎn)生 撕捏 作用，從力學(xué)上使物料發(fā)生 剪切變形 ，從原料粉粒界面處彼此發(fā)生 相互滲透 ，從工藝上可以實(shí)現(xiàn) 分散 混合。7．高速混合時，塑料接受的熱歷程比較短，這種混合特別適用于 熱敏性 塑料。8．開煉機(jī)對塑料成型物料的剪切塑煉功能源于高溫作用下兩個輥筒在輥隙處對物料產(chǎn)生的擠壓力，以及兩個輥筒的差速旋轉(zhuǎn)。9．密煉機(jī)兩轉(zhuǎn)子的差速異向旋轉(zhuǎn)，以及上、下頂栓的阻滯作用，可使物料在密煉機(jī)兩轉(zhuǎn)子之間接受 剪切 ， 擠捏 ， 撕拉 ， 分流 和 換位 等不同作用。四、判斷題1．初混合后物料的幾何形態(tài)不發(fā)生變化，塑煉后塑料的幾何形態(tài)發(fā)生變化。2．塑煉后各組分之間的剪切變形不會誘使它們相互滲透，因此無法促使材料性能均勻變化。3．捏合機(jī)對物料的分散作用比螺帶機(jī)好。4．高速混合機(jī)不適用于混合熱敏性塑料。5．一般情況下，塑煉設(shè)備不使用未經(jīng)初混合的原材料。6．開煉機(jī)以徑向分散混合為主。7．物料經(jīng)開煉機(jī)輥隙時，只發(fā)生對流和分布混合。8．對捏合機(jī)的兩個轉(zhuǎn)子設(shè)定速比（或轉(zhuǎn)差），是為了使物料在混合室的不同部位具有速度差，從而使物料之間發(fā)生剪切作用。五、從物理和力學(xué)意義出發(fā)，歸納總結(jié)分布混合和分散混合性質(zhì)及其技術(shù)應(yīng)用特點(diǎn)。六、從技術(shù)物理意義出發(fā)，歸納總結(jié)塑料成型物料的混合與混煉的物理概念與技術(shù)特點(diǎn)。七、對開煉機(jī)工作原理進(jìn)行理論建模和分析。第4章擠出機(jī)——教學(xué)內(nèi)容及目標(biāo)——知識結(jié)構(gòu)：擠出成型工藝流程；擠出工藝過程描述；溫度輪廓曲線與機(jī)筒分段加熱；壓力輪廓曲線與機(jī)筒設(shè)計(jì)創(chuàng)新；螺桿的區(qū)段功能及劃分；擠出螺桿的結(jié)構(gòu)形式與應(yīng)用特點(diǎn)；螺桿的軟硬特性；口模的高低壓特性；螺桿與口模的選用與匹配；擠出熔體流動的模型；擠出機(jī)的工作點(diǎn)、工作圖以及有效工作區(qū)間能力要求：熟悉了解擠出機(jī)的工藝流程，掌握擠出機(jī)分段加熱的技術(shù)原理，深刻理解擠出螺桿的區(qū)段功能，從螺桿混料工藝原理和螺桿加工制造兩個方面協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)、加工和應(yīng)用之間的關(guān)系，具有選擇匹配螺桿口模的能力，以擠出機(jī)的工作點(diǎn)、工作圖、有效工作區(qū)間的理論推導(dǎo)為基礎(chǔ)，建立擠出機(jī)調(diào)試概念，結(jié)合擠出理論，培養(yǎng)理論聯(lián)系實(shí)際的創(chuàng)新思維方法——教學(xué)重點(diǎn)—— 擠出成型工藝流程(工步順序，工藝環(huán)節(jié)的順序)與擠塑機(jī)和成型模具工作部位的關(guān)系（擠出成型工藝流程的各個工藝環(huán)節(jié)所處的設(shè)備模具部位） 擠出機(jī)的傳動鏈 多孔板——擠出機(jī)與機(jī)頭的連接零件 擠塑機(jī)在機(jī)筒和機(jī)頭之間需要安裝多孔板，這種機(jī)械零件可以把塑料熔體的螺旋狀流態(tài)轉(zhuǎn)變成 直線平動狀 流態(tài)，以便把塑料熔體以穩(wěn)定的層流模式輸入機(jī)頭。 溫度輪廓曲線與螺桿溫度控制溫度輪廓曲線 描述物料在機(jī)筒和螺桿區(qū)內(nèi)各點(diǎn)穩(wěn)態(tài)溫度變化規(guī)律的曲線。加料段機(jī)筒溫度輪廓曲線斜率大，物理上對熱量需求大，技術(shù)上要求加熱速度快；壓縮段溫度輪廓曲線趨于平穩(wěn)，物理上既要求具有穩(wěn)定的熱量保證物料熔融，技術(shù)上要求外熱供給必須與內(nèi)熱平衡，以避免物料發(fā)生過熱或分解、降解；計(jì)量段溫度輪廓曲線幾何趨勢與壓縮段相似，技術(shù)物理方面的熱量需求與控制也相似，但還要求能夠?qū)ξ锪蠈?shí)現(xiàn)恒溫或近似恒溫輸出。由于溫度輪廓曲線特性各段幾何特性不同，故機(jī)筒需要分段加熱、分段控溫。 壓力輪廓曲線及其改進(jìn)壓力輪廓曲線 描述物料在機(jī)筒和螺桿區(qū)內(nèi)各點(diǎn)穩(wěn)態(tài)壓力變化規(guī)律的曲線。（1） 壓力輪廓曲線的特征相似性 物料與機(jī)筒螺桿結(jié)構(gòu)確定時，壓力輪廓曲線的坐標(biāo)位置取決于機(jī)頭壓力，不同的機(jī)頭壓力可以產(chǎn)生幾何形態(tài)相似、坐標(biāo)位置不同的壓力輪廓曲線。 可變性 改變物料、機(jī)筒和螺桿結(jié)構(gòu)之一，均會導(dǎo)致壓力輪廓曲線的幾何形態(tài)發(fā)生改變。階段性 壓力輪廓曲線的幾何形態(tài)與機(jī)筒和螺桿的工作位置相關(guān),即壓力輪廓曲線在螺桿的加料段、壓縮段和計(jì)量段等不同部位，其幾何形態(tài)不同（沿螺桿全長，其壓力輪廓曲線具有階段性，各段壓力輪廓曲線具有不同的變化規(guī)律）。（2）普通螺桿的技術(shù)物理缺陷加料段壓力輪廓曲線梯度比較平緩，不能對固態(tài)粉體物料進(jìn)行有效地壓實(shí)致密，從生產(chǎn)效率上不利于固態(tài)物料輸送，從傳熱原理上不利于即將發(fā)生的物料熔融；壓縮段壓力輪廓曲線仍具一定斜度，意味著物料熔融前期未獲得足夠、有效的壓力能量來保證物料從非致密固態(tài)轉(zhuǎn)變成致密粘流態(tài)，同時也不能發(fā)揮壓力等效溫度的內(nèi)熱效應(yīng)；擠出壓力的峰值發(fā)生在計(jì)量段始端或壓縮段與計(jì)量段交界處，因壓力峰值距離壓力輸出點(diǎn)較近，容易引起輸出壓力波動和流量不穩(wěn)定。（3）BASF機(jī)筒的壓力輪廓曲線的特征加料段曲線斜度急劇增大,且壓力峰值亦出現(xiàn)在加料段。壓縮段壓力稍許向下傾斜,但基本上能維持在峰值附近。計(jì)量段壓力較壓縮段下降幅度大，壓縮段高壓對輸出流量波動影響相對減小?！輻U與機(jī)筒 螺桿的區(qū)段功能及劃分?jǐn)D出螺桿的三個物理職能區(qū)長度連續(xù)，但三個幾何加工段之間具有明確的幾何界分，因此兩者之間沒有對應(yīng)相等長度，但這種現(xiàn)象并不影響擠出螺桿物理職能區(qū)的長度連續(xù)性。普通三段式螺桿物理幾何區(qū)段劃分與幾何結(jié)構(gòu)特征幾何分段物理分區(qū)幾何結(jié)構(gòu)特征加料段固體輸送區(qū)加料區(qū)①螺槽根徑、外徑及其深度不變②全螺桿上此段此區(qū)螺槽最深、容積最大輸送區(qū)遲滯區(qū) 壓縮段熔融區(qū)螺桿外徑不變，根徑逐漸增大，即螺槽深度逐漸減小容積不斷縮減 計(jì)量段（均化段）熔體輸送區(qū)①螺槽根徑、外徑及其深度不變②全螺桿上此段此區(qū)螺槽最淺、容積最小 擠出螺桿結(jié)構(gòu)分類等距變深 等深變距 變深變距 等距變深螺桿的3種常規(guī)形式 a) b) c)a) 全長漸變型(常規(guī)的變異形式) 螺槽深度及其容積沿螺桿全長平緩漸變；幾何壓縮比小，螺桿對物料的剪切力小，但剪切混合作用均勻；對非結(jié)晶型與結(jié)晶型塑料均能適用，特別適于熱敏性塑料。b) 熔融段漸變型 壓縮段長度較長，物料可以在較長的幾何壓縮過程中完成熔融相變過程，適用于熔融溫度較寬的各種非結(jié)晶型塑料，但實(shí)踐證明，對于有些結(jié)晶型塑料也同樣適用c) 等距突變型螺桿 壓縮段長度很短，物料只能在很短的幾何壓縮過程中完成熔融相變過程，理論上適用于熔融溫度范圍很窄的結(jié)晶型塑料。注意理論與實(shí)際的差異：對于結(jié)晶型塑料，因其固液相態(tài)轉(zhuǎn)變過程中具有溫度范圍很窄的熔點(diǎn)，理論上需要使用熔融段螺槽深度突變型螺桿； 對于非結(jié)晶型塑料，因其固液相態(tài)轉(zhuǎn)變過程中具有溫度范圍較寬的熔限，理論上需要使用熔融段螺槽深度漸變型螺桿。但實(shí)際上熔融段螺槽深度漸變型螺桿對結(jié)晶和非結(jié)晶塑料都適用。 機(jī)筒普通機(jī)筒：整體式，分段式和組合式BASF機(jī)筒的創(chuàng)新思想：固體輸送理論中的摩擦影響。練習(xí)題一、思考題1．對比說明整體式，分段式和組合式三種機(jī)筒的優(yōu)缺點(diǎn)。2．為什么高粘度塑料熔體需要采用錐角小于300而且長度比較大的機(jī)筒與機(jī)頭過渡區(qū)，而對于低粘度的塑料熔體則可以采用錐角大與450且長度比較短的機(jī)筒與機(jī)頭過渡區(qū)。二、填空1．普通機(jī)筒分為 整體式 、 分段式 、 組合式 三大類型。2．襯套式機(jī)筒之本體與襯套之間的組合性質(zhì)屬于 機(jī)械聯(lián)接 ，澆鑄式機(jī)筒之本體與內(nèi)壁之間的組合性質(zhì)屬于 物理結(jié)合 。3．多孔板（分流板）安裝在 機(jī)筒 和 機(jī)頭 之間。三、對比教材中的普通機(jī)筒與BASF機(jī)筒壓力輪廓線，根據(jù)普通機(jī)筒壓力輪廓曲線的幾何特征，簡述其技術(shù)物理缺陷，以及設(shè)計(jì)BASF機(jī)筒的創(chuàng)新思路和設(shè)計(jì)效果。 螺桿與機(jī)筒材料(略) 練習(xí)題一、思考題1．簡述擠出成型的基本概念。2．塑化和塑煉的概念有何差異？3．什么是溫度輪廓曲線？它可以從哪個角度描述或表征擠出過程？4．什么是壓力輪廓曲線？它可以從哪個角度描述或表征擠出過程？5．簡述三類五種普通螺桿的名稱、幾何特征及應(yīng)用特點(diǎn)。6．按教材所示螺桿頭結(jié)構(gòu)，分別說明它們的名稱與應(yīng)用特點(diǎn)。7．加工普通螺桿時通?？刹捎媚膬煞N方法改變螺槽容積？8．歸納總結(jié)組合式螺桿的基本概念及其優(yōu)缺點(diǎn)。二、填空1．在擠出機(jī)和注射機(jī)等成型設(shè)備中，通過熱能和機(jī)械能的作用，對松散的固態(tài)成型物料進(jìn)行擠壓、和熔融的均勻混合工藝稱為 塑化 。2．物料經(jīng)過塑化，不僅要求其從 固 態(tài)轉(zhuǎn)變成為 粘流 態(tài)，而且還要求實(shí)現(xiàn) 組分 均勻、 密度 均勻、 溫度 均勻、 粘度 均勻，同時在模內(nèi)具有 流動性 和 可模塑性 。3．?dāng)D出流量波動的源發(fā)于 螺桿壓力波動 、 物料溫度波動 和 螺桿轉(zhuǎn)速波動 。 4．普通擠出螺桿的物理職能區(qū)分為 固體輸送區(qū) 、 熔融區(qū) 、 熔體輸送區(qū) ； 幾何加工段分為 加料段 、 壓縮段 、 計(jì)量段 。5．物料與機(jī)筒螺桿結(jié)構(gòu)確定時，擠出過程壓力輪廓曲線的坐標(biāo)位置取決于 機(jī)頭壓力 。6．在普通三段式漸變型螺桿的熔融區(qū)段或壓縮段，螺槽容積由 大 變 小，目的為了 壓實(shí)致密 成型物料。7．普通螺桿分為 等距變深 、 等深變距 、 變距變深 等三大類型，以及全長漸變型 、 熔融段漸變型 、 熔融段突變型 、 等深變距型 、 變深變距型 等五種形式。8．螺桿長徑比反映擠出機(jī)的 塑化能力 和 塑化效果 。9．一根螺桿上的最大螺槽容積與最小螺槽容積的比值稱為 幾何壓縮比 ，制品密度與塑化前物料密度的比值稱為 物理壓縮比 。11．對于結(jié)晶型塑料，因其固液相態(tài)轉(zhuǎn)變過程中具有溫度范圍很窄的熔點(diǎn)，理論上需要使用熔融段螺槽深度突變型螺桿； 對于非結(jié)晶型塑料，因其固液相態(tài)轉(zhuǎn)變過程中具有溫度范圍較寬的熔限，理論上需要使用熔融段螺槽深度漸變型螺桿