啮合同向双螺杆挤出机中组合螺杆性能的数值研究（Ⅰ）瞬态流场分析

采用聚合物流动分析软件POLYFLOW,数值模拟了聚合物熔体在组合式啮合同向双螺杆挤出机ZSK60的组合螺杆中的三维等温流动。在计算所得速度场和压力场的基础上,全面分析并讨论了由不同厚度和不同错列角的捏合块元件组成的组合螺杆的流场分布规律;研究了组合螺杆的输送性能和挤出稳定性;并分别采用平均剪切速率、平均特征剪切应力以及平均拉伸流动指数等瞬态混合指数表征了组合螺杆的瞬态混合特性。此外还考察了两种不同流变性质的聚合物熔体在组合螺杆中的瞬态流场分布规律。所得结论可为双螺杆挤出的数值模拟研究提供一定的方法指导,并为其工程实践提供一定的理论指导。     

螺杆组合对同向双螺杆挤出机能耗影响的研究

利用不同螺杆组合的双螺杆挤出机制备了超细碳酸钙填充聚丙烯试样,通过测量挤出机的功率来计算其能耗,并测试了试样的拉伸性能,研究了45°捏合盘厚度、塑化段捏合盘错列角、转子类螺纹元件位置及多组捏合盘连续排列形式对挤出机能耗和试样拉伸性能的影响。结果表明,45°捏合盘厚度为30 mm或45 mm、塑化段捏合盘错列角为30°或45°、转子类元件放在塑化混合段之后,均可在保持试样较高拉伸强度的条件下有效地降低挤出机能耗。多组捏合盘连续排列方式下的挤出机能耗并未大幅增加,可适用于需要高剪切物料的挤出生产。     

啮合同向双螺杆挤出机新型螺杆元件的结构和性能

概述了啮合同向双螺杆挤出机新型螺杆元件的结构和性能,并对螺杆元件今后的设计提出了看法。     

三螺杆挤出机与双螺杆挤出机混合性能的比较

利用聚合物流体分析软件Polyflow,对倒三角形排列的三螺杆挤出机和等规格的双螺杆挤出机的混合性能进行了深入分析。通过计算不同角度的拟稳态流场,采用示踪粒子法对聚合物熔体在流场中的动态混合情况进行三维等温数值模拟,在此基础上对粒子轨迹进行统计后处理,并分别采用混合指数、面积伸展率和停留时间分布表征流场的分散混合能力、分布混合能力和轴向混合能力,进而比较两种挤出机的混合性能。另外,在实验条件与模拟条件相同的情况下,进行了实验验证。模拟结果表明,三螺杆挤出机各方面的混合性能均优于双螺杆挤出机。实验结果表明,实验数据与模拟结果基本一致。     

三螺杆挤出机螺杆元件混合特性的数值研究

采用聚合物流体分析软件Polyflow对倒三角形三螺杆挤出机的6种螺杆元件的流道模型进行了三维等温数值模拟。使用Fieldview软件对结果进行统计处理,并采用不同的评价指标来表征混合性能,进而比较螺杆元件之间的混合特性。结果表明,捏合块的剪切和拉伸作用均强于螺纹元件;中性捏合块和左旋元件的回流效果好于其他元件;SME元件剪切弱于螺纹元件,但其拉伸作用和回流效果强于螺纹元件。因此,可根据物料对剪切的敏感性来合理地选择螺杆元件,以获得所期望的产品性能。     

啮合同向双螺杆挤出机偏心六棱柱元件混合性能的研究

提出了一种新型的偏心六棱柱元件,并对其混合流场进行三维非牛顿等温模拟;比较了六棱柱元件和偏心六棱柱元件的混合性能,同时通过添加10 %（质量分数,下同）玻璃纤维增强的聚碳酸酯共混改性实验,对两者的混合效果进行了评估和表征。结果表明,由于流场中引入了明显的拉伸流动,偏心六棱柱的分散和分布混合能力优于六棱柱元件,所制备的玻璃纤维增强材料的韧性提升超过40 %,并且热变形温度提高了7 ℃。     

三螺杆、双螺杆挤出机及其啮合块混合性能的比较

利用Polyflow聚合物流体分析软件,对三螺杆和双螺杆挤出机及不同参数啮合块的流道模型进行了等温数值模拟。经过统计后处理,引入加权平均剪切速率和剪切应力、回流系数等评价指标,深入分析了流场的混合行为。同时对倒三角形三螺杆挤出机和双螺杆挤出机的混合能力进行了对比,以此对三螺杆和双螺杆挤出机混合性能的优劣性加以探讨。     

啮合同向双螺杆挤出机中S型元件不同螺杆构型下的流场模拟

应用FEM模拟计算了啮合同向双螺杆挤出机新型螺杆元件——S型元件的正反向螺纹部分不同长度构型下的流场。考察了三种不同螺杆构型流场的特性，对比了流场的挤出特性、分散和分布混合能力。在相同操作条件下，三种构型具有相似的分散混合能力，不同之处主要在于分布性混合和输送能力，反向输送部分较长的构型具有良好的轴向分布混合能力、正反向输送部分等长的构型具有最好的周向分布混合，正向输送部分较长的构型具有最优异的输送能力。     

三螺杆挤出机啮合块混合特性的数值模拟

利用流场分析软件Polyflow对啮合块在不同参数下的等温稳态流场进行数值模拟。同时引入加权平均剪切应力,加权平均剪切、拉伸速率和回流系数等不同的评价指标以表征倒三角形三螺杆挤出机的混合性能。深入分析不同因素对啮合块混合特性的影响。结果表明:啮合块具有优异的分布和分散混合性能。啮合盘厚度增加导致流场中拉伸作用增强。增大错列角会使正向啮合块的剪切降低,拉伸增强,反向啮合块的趋势则与之相反;为啮合块的设计提供了依据。     

啮合同向双螺杆挤出机不同螺杆流场仿真分析

根据啮合同向双螺杆几何学,运用Solid Works三维建模软件建立螺杆的实体模型。采用190℃聚乳酸熔体作为流体,通过ANSYS软件划分网格得出有限元模型,然后在Polyflow里进行仿真,分别得到了两种不同截面的螺纹元件的流场模拟结果。分析对比了压力场,速度矢量场、剪切速率场和黏度场,得出螺棱厚度对流场的影响。结果表明,I型截面螺杆的建压能力强于II型截面螺杆。II型截面的剪切能力强于I型截面的剪切能力,II型截面增强了螺杆的分散混合能力。     

生物降解淀粉塑料加工中双螺杆挤出机螺杆组合

在介绍了啮合同向双螺杆挤出机特点的基础上,对其在生物降解淀粉塑料加工工艺中的关键问题——螺杆组合进行了探讨,结合双螺杆挤出机每个功能段的作用提出了螺杆最佳组合原则。     

同向双螺杆挤出机螺杆轴向力的数值模拟和实验研究

应用 POLYFLOW 软件模拟计算了组合螺杆元件在流场中受到的轴向力。模拟结果表明,轴向力随螺杆相位角的变化而波动;螺杆构型对轴向力的影响较大;操作条件会对轴向力产生影响。自行设计了拉杆应变测量系统对螺杆轴向力进行了间接测试,结果表明螺杆轴向力由机头静压力和附加轴向力组成,使用实验螺杆组合时,附加轴向力约为机头静压力的0.4～1.6倍。     

啮合同向三螺杆挤出机中三维等温流动的数值模拟

Three-dimensional isothermal flow of polymer melt in the kneading-disc element of an intermeshing co-rotating tri-screw extruder was simulated by using finite element package POLYFLOW. Based on the velocity fields calculated, flow patterns of the melt were analyzed, and particle trajectories were visualized. The numerical results indicated that, in intermeshing co-rotating tri-screw extruders, particles went through three intermeshing regions during one cycle around the screws, thus achieving better plasticating and mixing than intermeshing co-rotating twin-screw extruders. Flow in the central region was also studied by using particle tracking technique, and residence time distribution (RTD) and trajectories for particles in this region were presented. The simulation results showed that there was no stagnation in the central region. This study provided a clear insight into the flow mechanism of tri-screw extrusion. It also provided a new method for studies of flow mechanisms in other complicated mixers.     

啮合型同向旋转双螺杆挤出机的螺杆特征及其应用

介绍了啮合型同向旋转双螺杆挤出机的起源和发展，着重论述了该型挤出机挤压系统中的螺杆型式、螺纹元件和捏合元件的输送及混炼特性、螺杆组合型式和操作条件以及应用情况。     

同向双螺杆挤出机螺杆组合及喂料工艺在改性塑料中的应用

分析了不同螺杆组合方式及喂料工艺对增韧ABS挤出工艺和材料力学性能的影响，并设计了一种适合于增韧ABS加工的螺杆组合方式。结果表明，通过适当的螺杆组合和喂料工艺可改善增韧ABS的挤出工艺，提高材料的力学性能。     

同向双螺杆挤出机螺杆元件组合及其应用

介绍了啮合同向旋转双螺杆挤出机螺杆元件的特征，根据物理机械共混理论，设计出一种适用于玻纤增强PP的螺杆元件组合方式。实验结果表明：玻纤在PP中分散较好，长度均一，螺杆组合设计合理。     

啮合同向双螺杆挤出机新型混炼元件性能及应用

就全啮合同双向螺杆挤出机中的混合过程进行了分析讨论,分析了普通螺纹元件和捏合盘元件的混合特性和泵送特性,针对这些元件存在的问题讨论了新型混炼元件的特点（包括典型分散性混炼元件和典型分布性混炼元元件）,并作了深入的对比讨论,就上述元件在聚合物改性加工,共混和填充过程中典型的应用示例进行了分析讨论。     

适用于SPVC改性造粒加工的同向双螺杆挤出机螺杆组合设计

介绍ＳＰＶＣ改性造粒用同向双螺杆的螺杆设计及生产工艺实例。