典型的螺杆螺旋與筒體內腔的原始徑向間隙為0.001mm/螺杆直徑mm。隨著筒體內腔的磨損,間隙增加,同時使擠出機的輸出量減少,這是因為聚合物逆流穿過螺旋隙縫的泄漏量增加了。擠出機輸出量的這種非常緩慢的變化,隻有當將實際輸出量與理論輸出量相比較時才能發現。
擠出機的出口即為機頭,機頭包括承接管和口模,是擠出係統進入複合係統的一個過渡單元。擠出機為機頭提供塑化好了的具有一定溫度、壓力、黏度、和流動速度的聚合物熔融液,並由原來的螺旋運動轉變為直線運動,最後經口模成型為熔融薄膜。
2.承接管
聚合物熔融液離開擠出機後的承接管(adapter)裝置。熔流先經過一個破碎板(breaker plate)。在破碎板前安裝有篩網組,篩網組的用途是濾除熔融物中的雜質和凝膠塊並增加螺杆室的背壓力。篩網組的數量和網目大小可根據情況而定。典型的篩網組是由篩孔40~120目的三塊篩網所組成,最大的網目對著破碎板方向,以提供抗壓能力和增加聚合物熔流的有效孔眼麵積。破碎板是一塊開有許多1.5~3.5mm小孔的厚鋼板。破碎板支承篩網組,並使熔融物進入承接管時成為平穩的層流狀。
在操作中,篩網截留住外來雜物,雜物積累到一定程度就會阻滯聚合物的流通。當發生這種情況時,出口壓力增加。通常使用新篩網時,擠出機的壓力降為7000~14000kPa。然後壓力隨著時間逐步增加,直至達到17500~35500kPa的水平。此時流通量開始減少,熔融溫度增加到了過高水平,篩網組就應該更換了。
在篩網組的後麵裝有壓力傳感器,以便和螺杆下遊端的傳感器一起使操作工能檢查出壓力波動。
在破碎板的後麵,一般為承接管閥或稱背壓閥。它的作用是調節螺杆室的背壓。背壓的重要功能是通過形成筒體內壓力(該壓力明顯高於聚合物經過擠出機時發生的壓力波動,一般為4830~6900kPa)以消除擠出機的產量變化。適當的背壓還可使螺杆將機械能傳遞給聚合物。背壓力通常是在緊靠篩濾片組之前測量,而熔融物溫度則在承接管閥之後測量。
3.口模
在擠出機的出口有一個口模(die)。口模的集流管(manifold)將聚合物熔流均勻分配到口模唇板(簡稱模唇),使熔流形成寬幅熔融狀薄膜排出。調節唇板開度,可維持所要求的熔融物溫度和使聚合物均勻分布。模唇孔口的典型寬度為0.5~1.0mm。合理的口模設計應避免有死角,因為死角會阻滯聚合物的流動並使其發生降解。口模根據其結構和形狀,可分為T形模和衣架形模兩種。
在T形模中,口模有一個筆直的等直徑集流管。采用大容量集流管可大大降低流至口模端部的阻力。集流管之後的預分布管有足夠的壓力降以確保從口模來的熔流均勻地通過口模的全寬。操作者可通過人工改變唇板調節螺栓以校準橫幅厚度。對於自控口模,則用微處理器自動控製調節裝置。
在衣架形模中,從口模中心到兩邊逐漸增加的聚合物熔流受到相同的阻力。從口模中心到兩邊的集流管橫截麵積一般呈線性降低。這保證了聚合物的停留時間最短。
根據Cramm的研究,下列情況比較適合於選用衣架形模:即①使用高黏度的熔液時;②集流管的壓力降較大時;③使用共擠出口模進料時;④熔液要求極端均一時。
(二)多層共擠出機
多層共擠出(co-extrustion)技術在最近一二十年獲得很大發展。多層共擠出機是將兩台以上的單螺杆擠出機或雙螺杆擠出機和1個複合機頭組成。各台擠出的聚合物熔流在同一口模中彙聚成一個多層薄膜。
共擠出機的進料單元(即承接管裝置)比較複雜,共擠出法的兩種具有不同進料單元的綜合承接管裝置。共擠出法可在一個工序內完成多層複合材料的擠出成型,而用其他方法生產則需要多個工序才能完成。在某些特定情況下(如0.25mm以下的多層薄膜)很難用共擠出法以外的其他方法生產,因此共擠出法在開發新產品中頗有吸引力。用共擠出法製取複合薄膜時,同一個時間內通過一個口模即可同時擠出具有多種獨特性能的複合薄膜。采用共擠出法無需用膠黏劑粘接基材,生產成本低,能耗少,生產效率高。複合材料能夠把具有不同性能的材料合理組合,互相取長補短,從而提高複合製品的整體性能,以更好滿足消費者要求。
因此總的說,共擠出法的優點可歸納為:
①通過選擇適當的聚合物黏合到基材上或使用較高的溫度,即可起到黏合作用,不需要膠黏劑,性能提高,成本降低。
②因有承托層包繞主體聚合物,可使用塗層較薄的聚合物,從而將昂貴的聚合物用量減至最少。
③塗層中針眼較少,使阻隔性能增加。在共擠塑作業中,同一組分的聚合物可形成雙層結構,與單層結構相比,改善了抗針眼性能。
④較好的熱封合性:選擇具熱封合性的聚合物(例如離子鍵聚合物)作為麵層可提供良好的熱封合性能。