嚙合同向雙螺桿擠出機不同螺桿構(gòu)型對其流場的影響

張雪晨 張麗梅 黃志剛 劉忠堯 李 賀

(1. 北京工商大學(xué)人工智能學(xué)院，北京 100048；2. 塑料衛(wèi)生與安全質(zhì)量評價技術(shù)北京市重點實驗室，北京 100048)

聚乳酸(PLA)具有良好的生物可降解性，常被應(yīng)用于包裝、醫(yī)療等領(lǐng)域[1-2]。由于PLA材料安全無毒性,在食品包裝材料、盛裝食品的器具等領(lǐng)域也有著廣泛的應(yīng)用[3]。嚙合同向雙螺桿擠出機常被作為PLA加工及改性的主要設(shè)備。在PLA擠出過程中，不同的螺桿構(gòu)型會對其流場有一定的影響，會影響擠出料的材料性能[4]。

韓亞南等[5]對嚙合同向雙螺桿擠出機中單/雙頭螺紋元件的熔體輸送與混合特性進行了對比發(fā)現(xiàn)，在計量輸送段放置一段單頭螺紋元件時，回流量小，正向輸送能力較高，擠出料的材料性能較好。Sun等[6]研究發(fā)現(xiàn)，增加捏合塊錯列角會提高材料的溫度，有利于提高轉(zhuǎn)化率，同時還可提高擠出料的拉伸效率，延長材料在擠出機中的停留時間，有利于強化混合及反應(yīng)。彭濤等[7]發(fā)現(xiàn)，與常規(guī)螺紋元件相比，開槽螺紋元件的建壓輸送能力較低，分散混合性能較弱，但其分布混合性能優(yōu)于常規(guī)螺紋元件。

目前，有關(guān)螺桿構(gòu)型的研究多集中在幾何形狀、嚙合塊參數(shù)以及新型螺桿的設(shè)計上，對于螺紋元件螺槽深度對PLA流道內(nèi)流場的影響尚未見報道。研究擬針對PLA在嚙合同向雙螺桿擠出機中的流道進行數(shù)值模擬，根據(jù)嚙合同向雙螺桿幾何學(xué)[8-9]，應(yīng)用Solidworks軟件建立不同螺槽深度的雙頭螺紋元件物理模型，利用Ansys軟件中的Polyflow模塊對模型進……