2. 塑料挤出成型基础

要排查熔体破裂与鲨鱼皮，先得把“熔体从料斗到口模出口究竟经历了什么”这条路径看清楚。挤出成型本质上是把固体塑料连续地熔融、均化、加压，再通过口模赋予形状的过程。整条路径可以拆成三段：螺杆负责输送、熔融与建压；机头负责把螺旋流动整理成轴对称流动并分配熔体；口模负责最终成型，其出口处的剪切与拉伸条件直接决定表面质量。三段中任何一段的参数失配，都会在挤出物表面留下痕迹。

一、螺杆：从固体床到均化熔体

常规单螺杆按功能分为加料段、压缩段（熔融段）和计量段。加料段螺槽较深，靠摩擦拖曳输送固体颗粒；压缩段螺槽逐渐变浅，物料在机筒外加热与剪切内热共同作用下熔融，形成“固体床+熔池”的共存结构；计量段螺槽最浅，作用是均化温度、稳定压力和定量输出。螺杆几何的核心参数包括直径 D、长径比 L/D、螺距、螺槽深度 h 和压缩比。以 φ45 mm、L/D=25 的通用螺杆为例，加料段槽深约 6 mm、计量段约 2.5 mm，压缩比约 2.4，这类数值属于常见示例，实际应以螺杆图纸为准。

螺杆的输送能力可用拖曳流与压力流的叠加来理解：拖曳流正比于转速 N 与螺槽深度，压力流则与机头阻力造成的反压相关。转速提高会同时提高产量与剪切速率，但机头阻力大时反压升高，实际产量增长会放缓，熔体温度上升却更明显。这就是为什么“提转速解决产量”往往先带来表面问题而不是产量问题。

二、机头与口模：把螺旋流整理成可控流

熔体离开螺杆后仍是带旋转分量的螺旋流，机头的作用是通过收敛流道、分流梭、过滤网与多孔板把它整理为沿轴向的稳定流动，并建立足够的熔体压力。机头内的压力降与流量关系近似满足 Q ∝ ΔP/η，即黏度越低、流道阻力越小，同样压力下流量越大。口模是最终成型部件，其定型段长度 L 与间隙（或直径）D 之比 L/D 很关键：L/D 过短，熔体在出口前来不及松弛，出口膨胀与表面不稳定更明显；L/D 过长则压力降过大、产量受限。常见片材口模定型段 L/D 在 10～20 量级，吹膜模头则更关注周向流道分配的均匀性。

口模入口的收敛角同样重要。收敛过急会在入口处产生强烈的拉伸与再循环涡流，形成滞留和局部高剪切；收敛平缓则有利于应力松弛，但会延长熔体在高温区的停留时间。实际排查中，若鲨鱼皮只出现在制品某一侧，应优先怀疑口模唇口局部损伤、积料或加热不均，而不是整体配方问题。

三、剪切速率、压力与温度如何影响表面

口模壁面处的剪切速率是判断表面稳定性的第一参数。对圆孔口模，壁面剪切速率近似为 γ̇ = 4Q/(πR³)；对狭缝口模近似为 γ̇ = 6Q/(WH²)。以示例说明：某 LDPE 在 190 ℃ 下经直径 2 mm 圆孔口模挤出，产量 Q=3 cm³/s，则 R=0.1 cm，γ̇≈4×3/(π×0.001)=3820 s⁻¹。这一量级已接近许多聚烯烃出现鲨鱼皮的临界剪切速率区间（常见在 10³ s⁻¹ 量级，具体随材料与温度变化），此时若继续提转速，表面会先由光滑转为细密横向裂纹。

熔体压力本身不直接破坏表面，但它通过影响黏度、流速分布和出口膨胀间接起作用。压力过低往往意味着计量段未充满、输出脉动，表面出现周期性波纹；压力过高则可能使口模唇口处产生过量弹性变形能，出口后快速释放形成熔体破裂。温度分布的关键在于“均匀”而非“高”：机筒温度设置通常沿轴向递增，例如加料段 160 ℃、压缩段 185 ℃、计量段 195 ℃、机头 200 ℃、口模 205 ℃（示例值），若口模温度明显低于机头，唇口处熔体黏度骤升，局部剪切增大，鲨鱼皮更易出现。

四、把结构参数与工艺参数对应起来

实际排查时，可建立一张“结构—工艺—表面”对应关系表，把可调项与可观察项绑定。例如：计量段槽深决定建压能力，若更换浅槽螺杆后表面改善，说明原螺杆在高转速下建压不足导致输出脉动；口模定型段 L/D 由 8 提高到 15 后鲨鱼皮消失，说明原口模出口松弛不足；口模温度由 195 ℃ 提高到 210 ℃ 后临界剪切速率上移，说明原设定下熔体黏度过高。这些判断都需要在固定其他变量的前提下逐项验证，避免同时改动多个参数而无法归因。

需要强调的是，本节给出的转速、温度、剪切速率与 L/D 数值均为教学示例，用于说明参数之间的量级关系与变化方向，不代表某一具体机型的实测结果。真实排查应以设备图纸、材料流变数据和实际挤出观察为准，先记录基线状态，再单变量调整并复现，才能把“表面缺陷”稳定地追溯到螺杆、机头或口模的具体环节。