常规全螺纹三段螺杆存在的问题:熔融效率低、塑化混炼(染色、加填充物)不均匀
1) 传热途径
由熔融理论知,固体床熔融的热源有两个:
一是来自加热器的外热。
一是发生在熔膜中的剪切热,
后者是主要的。
如果能使固体床在其消失之前始终能以最大的面积与料筒壁相接触,则可以获得最大的熔融效率。
2) 固体床变窄,传热面积减少,熔融效率低, 挤出量不高
在常规三段螺杆中,熔融段同时有固体床和熔池同居一个螺槽中,熔池不断增宽,固体床逐渐变窄,从而减少了固体床与料筒壁的接触面积,减少了料筒壁直接传给固体床的热量,降低了熔融效率,致使挤出量不高。
3) 固体床易破碎,固体碎片传热慢,剪切力小,不易熔融
a. 固体床易破碎 在常规三段螺杆中,当固体床宽度减少至它的初始宽度的10%时。其物理性质极不稳定,由于某种原因,固体床出现缝隙,熔体不断挤入其内,当外力(由于工作条件变化及聚合物物理状态改变而形成的张力)超过了固体床的抗张强度时,固体床便解体,形成固体碎片。
b. 固体碎片被融体所包围,不能直接获得外部热量,传热慢 固体碎片混到已熔的塑料中,为熔体所包围,形成内部是压实的固体而外部是熔体的状态。固体碎片不能直接与料筒壁接触而获得外部加热器的热量,只能从包围它们的熔体中获得热量。由于熔融聚合物传热性能很差,完全将这些碎片熔融将是很困难的,也是很慢的。
c.漂浮在熔体中的固体碎片受的剪切力很小,很难从剪切获得热量 有资料报道,自螺槽底部向上算起的螺槽深度的三分之二处,剪切速率几乎为零。且固体碎片被融体所包围,成漂浮状态,基本上没有剪切发生。
4)部分物料得不到彻底熔融,另一部分物料则过热,导致温度、塑化极不均匀。
综合上述因素,使固体床不能彻底地熔融。相反,已熔的物料由于与料筒壁相接触,仍能从料筒壁和熔膜中的剪切获得热量,使温度继续升高。这样一来,就形成一部分物料得不到彻底熔融,另一部分物料则过热,导致温度、塑化极不均匀。