目前常用的關于擠出過程的理論,是在常規全螺紋螺桿中建立起來的。根據實驗,物料自料斗加入到由機頭擠出,要通過幾個職能區:固體輸送區、熔融區和熔體輸送區。
(1)固體輸送區 通常限定在自加料斗開始算起的幾個螺距中,在該區,物料向前輸送并被壓實,但仍以固體狀存在。
(2)熔融區 在該區,物料開始熔融,已熔的物料和未熔的物料以兩相的形式共存,未熔物料最終全部轉變為熔體。
(3)熔體輸送區在該區,螺槽全部為熔體充滿,它一般限定在螺桿的最后幾圈螺紋中。
這幾個區不一定完全和前面介紹過的螺桿的加料段、壓縮段、均化段相一致。目前應用最廣的擠出理論,就是分別在以上三個職能區中建立起來的,它們分別是固體輸送理論、熔融理論、熔體輸送理論(也叫計量段流體理論)。下面將分別介紹這幾種理論。
關于固體輸送區的理論有幾種,下面將重點介紹較有代表性的達涅耳( Darnel)和莫耳(Mol)于1956年提出的以固體對固體摩擦的靜力平衡為基礎建立起來的固體輸送理論。
(1)假設條件
①物料與螺槽和料筒壁緊密接觸形成固體塞(床),以恒速移動。
②略去物料重力、密度變化的影響。
③摩擦系數恒定,壓力是螺槽長度的函數。
④螺槽為矩形。
經過分析可以看出,物料的運動類似螺母運動。
(2)核心問題核心問題是提高固體的輸送能力。要想提高固體的輸送能力,可采取以下措施:
①適當提高螺桿轉數N和螺槽深度H。
②采用錐形結構料筒;在加料段,料筒內壁開設縱向溝槽(提高fb);冷卻進料段,防止物料提前軟化。
③加大固體輸送區的長度。
④冷卻螺桿加料段(減小fs),增加螺桿表面光潔度(減小fs)。