Ludovic-螺杆构型对挤出的影响

螺杆构型是双螺杆挤出工艺的核心，直接决定物料输送、熔融、混合、排气、建压与停留时间，最终影响产量、能耗、产品质量与工艺稳定性。

双螺杆挤出机的螺杆构型主要包括螺杆旋转方向与啮合形式、整体长径比、螺纹元件类型（正向螺纹元件、反向螺纹元件、不同错列角和盘数的捏合块、齿形剪切元件等各类功能元件）及各类螺纹元件的排布位置与组合方式，同时还涉及各段螺纹导程大小、元件长度等关键参数。

输送元件是双螺杆挤出机的基础功能元件，主要作用是沿机筒轴向稳定输送物料，并实现物料压实、熔融推进、熔体均化、压力建立以及为排气段提供低压空间，同时控制物料在螺杆内的停留时间与填充程度，保证挤出过程连续、平稳，为后续混炼、排气、建压等工序奠定基础。输送元件按照螺纹旋向分为右旋元件（Right-handed，正向）和左旋元件（Left-handed，反向），按照螺纹头数又可分为单头输送元件、双头输送元件、三头输送元件。

捏合块是双螺杆挤出机中实现熔融与混合的核心功能元件，其主要作用是对物料产生强烈的剪切作用，实现高效的分散混合与分布混合，促进固相破碎与熔体均化，同时可建立局部高压、调节物料停留时间，强化剪切热生成与熔体更新，为填料分散、共混改性、反应挤出及脱挥前熔体预处理提供关键的动力学条件，是决定挤出物料的塑化质量与混合均匀性的关键性元件。捏合块按照输送方向可分为正向、中性及反向输送捏合块，按照螺纹头数可分为单头、双头、三头捏合块。另外捏合块可按照错列角可分为 30°、45°、60°、90° 等不同错列角捏合块。

Ludovic是专门用于同向啮合双螺杆挤出的 1D 全局仿真软件，核心作用是在计算机上快速、量化、可视化地探究螺杆构型对挤出全过程的影响，替代大量试机、缩短研发周期、降低成本。

Ludovic在探究螺杆构型对挤出影响的作用可体现在下面3个方面：

DOE功能：在软件中搭建螺杆构型，输入物料与工艺参数，一键计算整条螺杆的温度、压力、剪切、混合、停留时间、能量分布。

量化分析：把“螺杆构型影响”从经验判断变成可计算、可对比、可优化的数值结果。

高效性：数秒内完成一次仿真，可快速对比多种螺杆构型，筛选最优方案。

• 提高熔融段的约束性并将其向上游移动，可使温度升高。

• 挤出制品在高温下的停留时间会相应延长。
  
  

• 在混合区采用更高约束性的结构元件，可使温度进一步升高。
  
  

与标准构型（01）相比，采用更“强效”的熔融段（02）或增设混合元件（03、04 及 05）会产生两项影响：

• 机械耗散能（即物料接收的能量）增加。

• 挤出机的能耗上升。

4.4 停留时间分布