内容: 1.押出螺旋简介:

1.1.传统押出螺旋:一般为单牙螺旋,优点为设计及製造较容易,同一螺旋对相近之不同材料押出较有弹性,缺点为部份不完全融化颗粒,易带出于线缆表面,因此沟深不能加深,押出量也受到限制

1.2.混练式螺旋(Mixing Type Screw):包括PVC押出常用的双牙螺旋(BM Type Screw),PE押出用的凹槽型螺旋(MADDOCK Type Screw),其他还有较特殊的如Mixing Pin Type,Buster Ring Type…等,无奇不有,其最大的优点是可以阻绝未融化粒子,使其继续停留在螺缸内至融化后押出,线缆外观较不会有未融颗粒,因此沟深设计可以加大,押出量也可增加;缺点为螺旋设计及加工较一般单牙螺旋复杂,单一螺旋适用之押出材料范围较窄,目前国内对于PVC押出用的双牙螺旋(BM Type Screw),已很成熟,螺旋加工也没有困难,太平洋在国内也是领先同业,使用BM Type Screw已有十五年以上的经验

2.一般螺旋设计要点:(民国七十二年个人撰写过一份押出螺旋设计方法的技术资料,内有详细说明,对初学之生技同仁,应有参考价值)

2.1.三段式螺旋:一般螺旋分进料段(Feed Section),压缩段或称移转段(Transition Section),及计量段(Metering Section),进料段之沟深最深,压缩段沟深呈锥度由深变浅,计量段的沟深固定,深度最小

2.2.长径比(L/D):螺旋长度与直径比,一般PVC及PE螺旋常用的L/D值为20~24,特殊材料也有更长或更短的设计,一般言L/D值较大,混练效果较好,料温也较均匀,早期太平洋PVC及PE押出设备L/D值大部份为20/1,后来逐渐改为24/1

2.3.螺旋压缩比:压缩比为螺旋进料段沟深与计量段沟深的比值,是影响螺旋性能的重要因素,不同材料有不同的压缩比,相同材料不同软硬度,压缩比也不同,除了理论值外,经验值也非常重要,例如一般PVC螺旋常用押缩比约为2.5,但是太平洋长久以来设计一般PVC螺旋常选择3.5的压缩比,依其使用经验效果良好,因此螺旋设计理论与实际经验需并重

2.4.螺旋的沟深:一般设计计量段沟深,再依压缩比计算即可求出其他段沟深,此项与压缩比同样是影响螺旋性能最重要的因素,以不同材料而言,融化后黏性系数(Viscosity)较高之材料,选择较大之沟深,例如押出PVC比PE选择较大的沟深,以相同材料言,较大沟深可以得到较大的押出量,较小沟深可以得到较佳的混练效果,此与螺旋之剪切率(Shear Rate)有关,也是这篇文章讨论的重点

2.5.除了上述几点,螺旋设计还包括三段式各段长度,螺纹节距,螺峰宽度,螺峰双边角,螺旋螺缸间隙,螺旋材质,螺旋角…..等,在本人所写押出螺旋设计方法中,均有详述并提供相关数据,有兴趣之技术同仁均可参考

3.螺旋剪切率(Shear Rate):

3.1.我们都知道材料押出靠的就是温度和混练,什么是混练不足或是混练过度呢?最主要就是剪切率的影响,可见螺旋剪切率对押出而言是非常重要的一环,但从事押出生产技术同仁,对剪切率有深入了解并能实际应用的并不多,以往一般PVC或PE押出时,较为单纯,但随著押出材料多样化,为达性能要求在材料中的添加物种类也更多,如果对螺旋剪切率没有进一步的认识,会常遇到押出问题而无法解决

3.2.剪切率的计算: r =(3.14*D*N)/(d*60)

   D:代表螺旋外径

   N:代表螺旋转数

   d: 代表计量段沟深

3.3.混练式螺旋(Mixing Screw)的迷思:混练式螺旋对于未融颗粒流出造成线缆外观不良的问题,提供了很好的解决方案,也因此沟深加大,又可提高押出量,可说一举两得,但也造成很多人误以为Mixing Screw 的混练一定比传统螺旋好,实际上由3.2的公式就可以了解,混练度或是Shear Rate 与螺旋转数成正比,与沟深成反比,而混练式螺旋的设计是利用第二道螺旋,挡住未融材料使其延缓流出,增加材料均匀性,并未增加剪切率,且将沟深增加,反而降低材料的混练度,对于部份需要高Shear Rate的材料就可能面临押出困难的窘境,因此Mixing Screw之沟深设计仍需考虑不同材料所需的Shear Rate不可一味的加大沟深

在上缆所的挤朔工艺里都有的