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第七章-挤出成型

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挤出成型工艺—挤出成型原理(塑料成型加工课件)

挤出成型工艺—挤出成型原理(塑料成型加工课件)

二、挤出成型过程
既有混合过 程，也有成 型过程
树脂原料 加热黏流 塑料熔体
助剂
混合过程
加压 挤出连续体
一定规格的 制品
切割 成型连续体
冷却定型
成型过程
以 管 材 挤 出 原料 成型为例
挤出连续体
熔体
定型连续体
制品
三、挤出成型特点
1. 可以连续化生产，生产效率高。 2. 设备自动化程度高，劳动强度低。 3. 生产操作简单，工艺控制容易。 4. 原料适应性强，适用大多数热塑性树脂和少数热固性 树脂。 5. 可生产的产品广泛，同一台挤出机，只要更换不同的 辅机，就可以生产不同的制品。
挤出成型
挤出成型特点
一、挤出成概述
挤出成型又叫挤出模塑，是利用加热使塑料熔融塑化成 为流动状态，然后在机械力（螺杆或柱塞的挤压）的作用下， 使熔融塑料通过一定形状的口模制成具有恒定截面连续的制 品，适用于绝大部分热塑性树脂和部分热固性树脂。
除了用于挤出造粒、染色、树脂掺和等共混改性，还可用于塑 料薄膜、网材、带包覆层的产品、截面一定、长度连续的管材、板 材、片材、棒材、打包带、单丝和异型材等塑料制品的生产。
料表面接近或达到黏流温度，表面发黏。
要求：输送能力要稍高于熔融段和均化段。
2. 压缩段 （熔融段）
位置：螺杆中部一段。 作用：输送物料，使物料受到热和剪切作用熔 融塑化，并进一步压实和排出气体。 特点：物料逐渐由玻璃态转变为粘流态，在熔 融段末端物料为粘流态。 要求：螺杆结构逐渐紧密，使物料进一步压实。
（3）横流（环流） 由垂直于螺棱方向的分速
度引起的使物料在螺槽内产生翻 转运动。对生产能力没有影响， 但能促进物料的混合和热交换。
（4）漏流 由机筒与螺棱间隙处形成的

挤出成型工艺及模具设计_课件

挤出成型工艺及模具设计_课件
9
二、挤出成型机头概述
1. 挤出机头的作用 使熔融塑料由螺旋运动变为直线运动； 产生必要的成型压力，保证制品密实； 使塑料通过机头得到进一步塑化； 通过机头口模以获得截面形状相同、连续的塑料制品。
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2. 机头的分类
按机头的几何形状分类 圆环机头：管材机头、棒材机头、造粒机头等 平板状机头：平模机头、板材机头、异型材机头等
内装置电热器时导入导线。
38
2. 管材的定径和冷却
为了使管材获得较低的表面粗糙值、准确的尺寸和几何 形状，管材离开口模时，必须立即进行定径和冷却，由定 径套来完成。
有两种方法： ❖ 外径定型 ❖ 内径定型
我国塑料管材标 准大多规定外径为基 本尺寸，故国内较常 用外径定型法。
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（1）外径定型 适用于管材外径尺寸精度要求高、外表面粗糙度要求低的
按机头进出料方向分类 水平直通式机头 直角式机头
按机头的用途分类 吹膜机头、管材机头、板材机头、棒材机头、异型材 机 头等。
11
3.挤出机头的组成（以直通式管材机头为例）
口模 芯棒 分流器和分流器支架 机头体 过滤网和过滤板 连接部分 定径套
12
① 口模和芯棒 ② 挤出模的主要成型零件，口模用来成型塑件的外表
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（2）内径定型
通过定径套内的循环水冷却定型 特点：保证管材内孔圆度，操作方便；宜用于直角式挤管机头
和旁侧式挤管机头。
适用：内径尺寸要求准确、圆度要求高的情况。
1-管材 2-定径芯模 3-芯棒 4-回水流道
5-进水管 6-排水管 7-进水嘴
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定径芯长度：与管材壁厚及牵引速度有关，一般取80～ 300mm，牵引速度和壁厚大时，取大值。反之，取小值。 定径芯直径：一般比管材内径直径大2%～4%，始端比终端 直径大，锥度为0.6:100～1.0:100。

第七章 挤出成型

第七章 挤出成型

机头与口模的组成部件： 过滤网，多孔板，分流器，模芯，口模和机颈等。 机头中还有校正和调整装置，能调整和校正模芯与口 模的同心度、尺寸和外观。
机头可分为： 直向机头——用于挤管、片、其他型材。 角式机头——挤薄膜、线缆包复物、吹塑制品。
挤出成型原理
热塑性塑料在挤出过程中的变化：
静态变化：
二、料筒
是一个受压的金属圆筒，其外层有加热和冷却系统。
料筒的作用：
（3～4段）
∗ 对塑料加热；
∗ 配合螺杆使塑料塑化。
对塑料冷却的目的：防止停车时，因过热造成分解。
2、螺杆的几何结构参数
∗ 螺杆的直径D； ∗ 螺杆的长径比L／Ds ∗ 螺杆的压缩比A ∗ 螺槽深度H ∗ 螺旋角θ ∗ 螺纹棱部宽E ∗ 螺杆与料筒的间隙δ
挤出成型是高分子材料加工领域中，是一个变化 众多，用途最广，比重最大的成型工艺。 挤出过程是使高分子材料的熔体在挤出机的螺杆挤 压作用下，通过具有一定形状的口模而连续成型，所得 的制品为恒定截面的连续型材。 三大合成材料的挤出，没有本质上的区别，所用设 备加工原理大同小异。挤出理论、工艺以塑料为多，故 本节主要讨论塑料的挤出成型。
螺杆特性曲线： 由式 Q＝An－B·P/η，A、B为常数， η与温度有关。 指定挤出机，在等温条件下操作，用不同的螺杆速率n， 可作Q－p坐标图，得一系列具有负斜率的平行直线—— 螺杆特征曲线。
。
两组曲线的交点 是操作点。 利用这种图，可 以求出指定挤出机， 配合不同的机头口模 时的挤出量。
如 果考虑塑料的非牛顿型性，若删去QL，应为：
Q
π 2 D2 h⋅sinθcosθ 2
n
−
πDhm+2 sinm+1θ (m + 2)2m+1

挤出成型工艺课件

挤出成型工艺课件

• ３、冷却装置：水槽式、喷淋式。 • ４、牵引装置 • ５、切割装置
二、管材成型工艺要点： 温度控 制
几种制品的挤出工艺：拉伸产 品
• 拉伸产品生产工艺过程：熔融挤出→冷却→热拉伸→热处 理。 • 生产塑料单丝、撕裂膜、打包带的共同特点是采用热拉 伸的方法，通过分子取向，提高制品的强度。生产单丝的 主要原料有聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺等。单丝 主要用途是作织物和绳索，如窗纱、滤布、绳索、渔网、 缆绳、刷子等。塑料单丝可以大量代替棉、麻、棕、钢材 而广泛用于水产、造船、化学、医疗、农业、民用等各部 门。 撕裂膜是挤出薄膜经热拉伸后的窄带，根据宽度和厚度 的不同可制造编织袋和绳。厚度0.04～0.07毫米，宽1．5 ～1.7毫米的窄带主要用作编织带，制绳的窄带称扁丝。
普通单螺杆挤出机的工作过程
单螺杆种类
双螺杆挤出
• (一)双螺杆挤出机的结构
（二）双螺杆挤出的特点
• 和单螺杆挤出机相比，双螺杆挤出机的特 点是：
1、较高的固体输送能力和挤出产量； 2、自洁能力； 3、混合塑化能力高； 4、较低的塑化温度，减小分解可能； 5、结构复杂，成本高。
几种制品的挤出工艺：吹塑薄 膜
• （四）不正常现象的分析
几种制品的挤出工艺：管材
管材
生产管材的流程
• 管材是塑料挤出成型的主要产品之一。挤管就是将粒状 或粒状塑料从料斗加入挤出机，经加热成熔融的料流， 螺杆旋转的推力使熔融料通过机头的环形通道形成管状 物，经冷却定型成为管材的生产过程。
• 可供生产管材的塑料原料有：
聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、ABS、聚酰胺；聚 碳酸酯等。目前国内生产的管材以聚氯乙烯、 聚乙烯、聚丙烯等材料为主。
• 适用的树脂材料：

第七课 挤出成型

第七课 挤出成型

按照加压方式的不同， 按照加压方式的不同，挤出工艺又可分为连续和间歇两 种。前一种所用设备为螺杆式挤出机；后一种为柱塞式挤出 前一种所用设备为螺杆式挤出机； 机。 螺杆式挤出机又可分为单螺杆挤出机和多螺杆挤出机。 螺杆式挤出机又可分为单螺杆挤出机和多螺杆挤出机。 螺杆式挤出机是借助于螺杆旋转产生的压力和剪切力， 螺杆式挤出机是借助于螺杆旋转产生的压力和剪切力， 使物料充分塑化和均匀混合，通过型腔(口模)的成型； 使物料充分塑化和均匀混合，通过型腔(口模)的成型；因而 使用一台挤出机就能完成混合、塑化和成型等一系列工序， 使用一台挤出机就能完成混合、塑化和成型等一系列工序， 进行连续生产。 进行连续生产。 柱塞式挤出机主要是借助拄塞压力， 柱塞式挤出机主要是借助拄塞压力，将事先塑化好的物 料挤出口模而成型。料筒内物料挤完后柱塞退回， 料挤出口模而成型。料筒内物料挤完后柱塞退回，待加入新 的塑化料后再进行下一次操作，生产是不连续的．而且对物 的塑化料后再进行下一次操作，生产是不连续的． 料不能充分搅拌、混合，还得预先塑化， 料不能充分搅拌、混合，还得预先塑化，故一般已不采用此 法，仅用于粘度特别大、流动性较差的塑料，如硝酸纤维素 仅用于粘度特别大、流动性较差的塑料， 塑料等成型。
压缩段(迁移段)的作用是压实物料， 压缩段(迁移段)的作用是压实物料，使物料由固体转化为熔融 并排除物料中的空气；为适应将物料中气体推回至加料段、 体，并排除物料中的空气；为适应将物料中气体推回至加料段、压 实物料和物料熔化时体积减小的特点， 实物料和物料熔化时体积减小的特点，本段螺杆应对塑料产生较大 的剪切作用和压缩。为此，通常是使螺槽容积逐渐缩减， 的剪切作用和压缩。为此，通常是使螺槽容积逐渐缩减，缩减的程 度由塑料的压缩率(制品的比重／塑料的表观比重)决定。 度由塑料的压缩率(制品的比重／塑料的表观比重)决定。压缩比除 与塑料的压缩率有关外还与塑料的形态有关，粉料比重小， 与塑料的压缩率有关外还与塑料的形态有关，粉料比重小，夹带的 空气多，需较大的压缩比(可达4—5)，而粒料仅2．5—3。 5)， 空气多，需较大的压缩比(可达4 5) 而粒料仅2 3 压缩段的长度主要和塑料的熔点等性能有关。 压缩段的长度主要和塑料的熔点等性能有关。熔化温度范围宽 的塑料，如聚氯乙烯150℃以上开始熔化，压缩段最长， 的塑料，如聚氯乙烯150℃以上开始熔化，压缩段最长，可达螺杆全 150℃以上开始熔化 100％ 渐变型) 熔化温度范围窄的聚乙烯(低密度聚乙烯105 105— 长100％(渐变型)，熔化温度范围窄的聚乙烯(低密度聚乙烯105 120℃，高密度聚乙烯125—135℃) 45—50 120℃，高密度聚乙烯125 135℃)等，压缩段为螺杆全长的45 50 125 135℃)等 压缩段为螺杆全长的45 ％；熔化温度范围很窄的大多数聚合物如聚酰胺等， ％；熔化温度范围很窄的大多数聚合物如聚酰胺等，压缩段甚至只 熔化温度范围很窄的大多数聚合物如聚酰胺等 有一个螺距的长度。 有一个螺距的长度。

挤出成型—挤出理论(高分子成型课件)

挤出成型—挤出理论(高分子成型课件)
塔莫尔（Tadmor）研究结果： 计算出熔融区长度，但与实际值有一定差距。
四、挤出机的挤出理论
3 熔体输送理论 流动流动状态：
①正流Qd：沿正轴向口模/机头方向流动。由旋转螺杆挤压造成。 ②逆流Ｑp：沿正方向相反，由机头压力引起。 ③横流Ｑt：环流。不影响总流量。但对熔体的混合、塑化、热交换起重要 作用。 ④漏流Ｑc 物料在螺杆与机筒之间间隙向加料口方向回流，可降低挤出量 。一般情况下漏流Ｑc很小，但磨损严重时，漏流Ｑc增加急剧增加。
p在挤出过程中，由于螺杆 和料筒机构、机头、过滤 网以及过滤板的阻力，使 塑料内部存在压力。
p压力可以提高挤出熔体的混合均匀性和稳定性，提高产品致密 度， 是塑料变为均匀熔体并得到致密塑件的重要条件之一。 p螺杆转速的变化，加热、冷却系统的不稳定都对产生压力波动 产生影响，对制品质量产生不利影响。 p为保证制品质量，应尽可能减少压力的波动。
六、挤出工艺的影响因素
3 挤出速率
p挤出速率因素影响较多（机头阻力、螺杆与料筒结构、螺杆转速、 加热冷却系统和塑料特性等）但主要与螺杆转速有关，提高转速，可 提高挤出产量，但塑化质量不高，因而挤出速率要大小合适。 p挤出速率在生产过程中也存在波动现象，挤出速率的波动影响制品 几何形状和尺寸。生产中应保证挤出速率的稳定。
LDPE 15~20 3~4 90~100 100~140 140~160 140~160
PP
22~25 2.5~4 140~160 165~185 180~200 160~185
PC
16~25 2.5~3 200~240 240~250 230~255 200~22100
六、挤出工艺的影响因素
2 压力
tan tanb
四、挤出机的挤出理论

《挤出成型技术》课件

《挤出成型技术》课件
模具结构设计
根据制品形状和尺寸进行结构设计，确保制品成型质量、提高生产 效率。
冷却系统
设计合理的冷却系统，控制模具温度，减小制品成型后的收缩率。
挤出成型设备的操作与维护
01
操作规程
制定严格的设备操作规程，确保 操作人员熟悉设备性能和安全操 作要求。
维护保养
02
03
故障排除
定期对设备进行维护保养，检查 各部件磨损情况，及时更换易损 件。
高分子材料在挤出成型技术中的优势在于其可塑性强、加工温度低、成型周期短 等，使得制品具有轻量化、高强度、耐腐蚀等优良性能。同时，高分子材料在挤 出成型过程中易于实现自动化和智能化生产，提高了生产效率和产品质量。
新型挤出成型技术的研发与推广
随着科技的不断发展，新型挤出成型技术不断涌现，如微孔塑料挤出技术、异型截面管材挤出技术、 反应挤出技术等。这些新型技术的研发和应用，极大地丰富了挤出成型制品的种类和性能，满足了不 同领域的需求。
挤出成型技术的应用领域
挤出成型技术广泛应用于塑料加工行业，如管材、型材、薄膜、板材等产品的生产 。
除了塑料加工行业，挤出成型技术还应用于橡胶、陶瓷、玻璃纤维等材料的加工。
随着科技的发展，挤出成型技术的应用领域不断扩大，如3D打印技术的出现，使得 挤出成型技术也可以用于制造个性化的定制产品。
02
挤出成型设备
挤出成型工艺的控制要素
温度控制
温度是挤出成型工艺的重要控制要素之一，包括 机筒温度、模具温度等。温度的控制直接影响着 塑料的塑化和产品质量。
速度控制
速度控制包括挤出速度、注射速度等，它影响着 产品的产量和质量。合理地调整速度参数，可以 提高生产效率和产品质量。
压力控制
压力也是挤出成型工艺的重要控制要素之一，包 括挤出压力、注射压力等。压力的控制对于塑料 的流动性和产品的致密性至关重要。

挤出成型原理及工艺

挤出成型原理及工艺

挤出成型原理及工艺挤出成型是目前比较普遍的塑料成型方法之一，适用于所有的热塑性塑料及部分热固性塑料，可以成型各种塑料管材，棒材，板材、电线电缆及异形截面型材等，还可以用于塑料的着色、造料和共混等。

挤出型材的质量取决于挤出模具，挤出模具主要是由机头和定型装置两部分组成，其结构设计的合理性是保证塑件成型质量的决定性因素。

一挤出成型原理及特点1.挤出成型原理挤出成型主要用于成型热量性塑料，其成型原理如图2-4所示（以管材的挤出为例）。

首先将粒状或粉状塑料加入料斗中，在挤出机旋转螺杆的作用下，加热的塑料沿螺杆的螺旋槽向前方输送。

在此过程中，塑料不断地接受外加热和螺杆与物料之间、物料与物料之间及物料与料筒之间的剪切磨擦热，逐渐熔融呈粘流态，然后在挤压系统的作用下，塑料熔体通过具有一定形状的挤出模具（机头）口模以及一系列辅助装置（定型、冷却、牵引、切割等装置），从而获得截面形状一定的塑料型材。

图2-4挤出成型原理1－挤出机料筒；2－机头；3－定径装置；4－冷却装置；5－牵引装置；6－塑料管；7－切割装置2.挤出成型特点挤出成型所用的设备为挤出机，结构比较简单，操作方便，应用非常广泛，所成型的塑件均为具有恒定截面形状的连续型材。

挤出成型的特点如下：1）生产过程连续，可以挤出任意长度的塑件，生产效率高。

2）模具结构也较简单，制造维修方便，投资少、收效快。

3）塑件内部组织均衡紧密，尺寸比较稳定准确。

4）适应性强，除氟塑料外，所有的热塑性塑料都可采用挤出成型，部分热固性塑料也可采用挤出成型。

变更机头口模，产品的截面形状和尺寸可相应改变，这样就能生产出各种不同规格的塑件。

二挤出成型工艺热塑性塑料的挤出成型工艺过程可分为三个阶段。

第一阶段是塑料原料的塑化塑料原料在挤出机的机筒温度和螺杆的旋转压实及混合作用下，由粉准或粒状变成粘流态物质。

第二阶段是成型粘流态塑料熔体在挤出机螺杆螺旋力的推动作用下，通过具有一定形状的机头口模，得到截面与口模形状一致的连续型材。

挤出成型和注射成型PPT课件

挤出成型和注射成型PPT课件
43
塑料工艺
螺杆头部结构
• 要注意防止出现 熔融塑料积存、 回流现象。
• 一般η大的塑料， 用锥行尖头；η小 的塑料，必须装 止逆环以防回流。
44
塑料工艺
• 作用：
–保持较高注射压 力和速度，使物 料进一步塑化．
• 类型：
–直通式、自锁式、 杠杆针阀式等。 物料粘度大，热 稳性差，用大口 径直通式；粘度 小，用自锁式和 杠杆针阀式。
34
塑料工艺
注射成型产品示例
35
塑料工艺
二、注射成型原理
36
塑料工艺
注射机的分类
根据塑化方式不同分为： 柱塞式注射机 螺杆式注射机
37
塑料工艺
• 螺杆式注射机
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塑料工艺
• 柱塞式注射机特点： – 结构简单、但压力损失大、塑化不均匀以， 不适合热敏性塑料。
• 实际应用： – 目前工厂中广泛使用的是螺杆式注射机， 60g以下的小型制件多用柱塞式。
波动， 由于熔融过程的不稳定性产生低频波动， 温控系统的稳定性差或环境因素的变化引起的 波动。 3. 混合效果差
不能很好适应一些特殊塑料的加工或混炼、 着色工艺过程。
20
四、新型螺杆
塑料工艺
1、排气式螺杆 用于含水和易产生挥发组分的物料 排气原理：物料到排气段时已基本塑化，由于该段 螺槽突然加深，压力骤降，气体从熔体中逸处，从 排气口排出。
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塑料工艺
熔体输送能力的分析
• 熔体的输送 Q = Qd - Qp - Ql, 实际的流动形式为：熔 体沿螺槽螺旋前进。类似弹簧缠绕在螺槽内。
• 忽略Ql，经计算熔体输送能力为：
① 机头阻力加大P↑，Q↓产量下降。 ② 转速N↑，Q↑提高。 ③ 螺杆直径增加D↑，Q↑↑产量明显增加。所以要得 到

挤出成型

挤出成型

挤出成型5.0 本章介绍1、主要内容：概论、单螺杆挤出机的基本结构、挤出理论和几种制品的挤出工艺。

2、重点：挤出理论、粒料的制备3、难点：挤出理论。

4、教学要求：（1）掌握挤出理论，单螺杆挤出机的结构。

（2）掌握几种制品的挤出工艺。

挤出成型又称挤出模塑，是塑料重要的成型方法之一，绝大多数热塑性塑料均可用此法成型。

这种成型方法的特点是具有很高的生产率且能生产连续的型材，如管、棒、板、薄膜、丝、电线、电缆以及各种型材，还可用来混合、塑化、造粒和着色等。

挤出成型过程分两个阶段进行。

第一阶段将物料加热塑化，使呈粘流状态并在加压下通过一定形状的口模而成为截面与口模形状相仿的连续体；第二阶段将这种连续体用适当的方法冷却、定型为所需产品。

物料的塑化和加压过程一般都是在挤出机内进行。

挤出机按其加压方式可分为螺杆式和柱塞式两种。

前者的特点是，借助螺杆旋转时螺纹所产生的推动力将物料推向口模。

这种挤出机中通过螺杆强烈的剪切作用，促进物料的塑化和均匀分散，同时使挤出过程连续进行，因此可以提高挤出制品的质量和产量，它适用于绝大多数热塑性塑料的挤出。

柱塞式挤出机中，通过粒筒加热塑化的物料，由柱塞推向口模。

这种挤出机能够产生较大的压力，一般来说，其操作是间歇进行，物料的塑化程度和均匀性不如螺杆式挤出机，因此应用范围受限制。

它适用于聚四氟乙烯，超高相对分子质量聚乙烯等塑料的挤出。

本章以螺杆式挤出机的挤出工艺及有关辅助设备为重点加以介绍。

5.1 单螺杆挤出机的基本结构和辅机一、单螺杆挤出机基本结构单螺杆挤出机基本结构，主要由传动系统、加料系统、挤压系统、加热系统、冷却系统以及机头和口模等部分组成1、传动系统传动系统是挤出机的重要组成部分之一。

它的作用是在给定的工艺条件(如机头压力、螺杆转数、挤出量、温度等)下使螺杆具有必要的扭矩和转数均匀地回转而完成挤出过程。

传动系统由电动机、减速装置、变速器及轴承系统组成。

常用的挤出机电动机有交流整流子电动机和直流电动机。

挤出成型工艺学习培训资料(课件)

挤出成型工艺学习培训资料(课件)
决定塑料的塑化及挤出效率
小：剪切速率高，利于传热和塑化，但挤出生产效率低
热敏性塑料——深槽螺杆 热稳定性较高、熔体粘度低——浅槽螺杆 H1≥0.1 DS H3=0.02－0.06 DS
（5）螺旋角 θ＝10°－30°
定义：螺纹与螺杆横截面之间的夹角 θ大，挤出机的生产能力提高，但螺杆对塑料的剪切
我国各塑料机械厂生产之挤出机料筒壁厚
我国生产的挤出机的料筒壁厚
螺杆直径：30 45 60 90 120 150 200 料筒壁厚：20—25 20～25 30－45
40—45 40－50 40一50 50—60
锥形双孔机筒
三. 螺杆
作用：输送、挤压、剪切 用耐热、耐腐蚀、高强度的合金钢制作 表面高硬度、高光洁度 转速10-120 rpm、无级变速
用于挤出塑料制品，如管材、板材、棒材、片材、 薄膜。各种异型材以及塑料和其它材料的复合物等， 也常用于塑料的着色、混炼、塑化、造粒及塑料的 共混改性等。
橡胶挤出——压出 合成纤维——螺杆挤出纺丝 塑料挤出——主要以热塑性塑料为主
2 挤出成型的特点
操作简单，工艺易控，可连续化、工业化、自动化生产， 生产效率高
第一节 单螺杆挤出机基本结构及作用
传动系统 挤出系统——挤出成型系统的关键部分
加料装置、料筒、螺杆、机头、口模 加热系统：采用电阻丝加热，也可电感应加热，
蒸汽或油加热。 冷却系统：空冷或水冷，其作用是防止进料口处
的物料过热发粘，出现搭桥现象，使 物料供料不足。另外在紧急停车时， 避免物料过热降解。
应用范围广，广泛应用于塑料、橡胶、合成纤维的成型 加工，也常用于塑料的着色、混炼、塑化、造粒及塑料 的共混改性等。
挤出—吹塑成型，中空吹塑制品 挤出—拉幅成型，双轴拉伸薄膜

8第八章 挤出成型

8第八章 挤出成型
23
49
24
螺杆挤出机
（1）螺杆的直径（D）长径比（L/D）
① 螺杆直径（D）
根据所制制品的形状、大小及需要的生产 率来决定的。
一般45～150mm，螺杆直径增大，加工 能力提高，挤出机的生产率与螺杆直径D 的平方成正比。
25
② 长径比（L/D）
螺杆工作部分有效长度与直径之比。 通常为18～25。 L/D大，能改善物料温度分布，有利于塑 料的混合和塑化，并能减少漏流和逆流， 提高挤出机的生产能力。 L/D大，螺杆适应能力强，能用于多种塑 料的挤出。
均化段(熔体输送区)
在机头口模阻力造成的回压作用下被进 一步塑化均匀，定量的从口模挤出 螺杆完成对熔体的输送
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由于塑料品种很多、性质各异，因此为适应 加工不同塑料的需要，螺杆的种类很多，结 构上也有差异，以便能对塑料产生较大的输、 压缩比、螺距、螺槽深度、螺旋角、螺杆与料 筒的间隙等。
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挤出过程和螺杆各段的职能
加料段(固体输送区) 压缩段(熔融区) 均化段(熔体输送区)
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加料段(固体输送区)
自塑料入口向前延伸一段的距离(视挤出 机的情况不同可有2～10D的变化)为送 料段 在该段，螺杆的职能主要是对塑料进行 输送和压实 物料仍然以固体状态存在 末端称为迟滞区，是固体输送区结束到 最开始出现熔融的过渡区
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在挤出较大截面尺寸的制品时，常因挤出物内外冷却速率 相差较大而使制品内有较大的内应力，这种挤出制品成型后
应在高于制品的使用温度 10∼20℃或低于塑料的热变形温度 10∼20℃的条件下保持一定时问，进行热处理以消除内应力。 有些吸湿性较强的挤出制品，如聚酰胺，在空气中使用或 存放过程中会吸湿而膨胀，而且这种吸湿膨胀过程需很长时间

挤出成型工艺讲义

挤出成型工艺讲义
但
1） 长径比加大后，因自重而弯曲，功耗增大；螺杆、 料筒的加工和装配都比较困难和复杂， 2） 长径比加大后，物料可能发生热降解
单螺杆的长径比有一个由小到大的发展趋势，50年代一般为 18—20，60年代为25—28，目前为30左右。
压缩比（2—5）
作用：是将物料压缩，排除气体，建立必要的压力，保证物 料到达螺杆末端时有足够的致密度。
机头
挤压系统
传动系统
一 单螺杆挤出机基本结构及作用
(1) 挤压系统
保证螺杆按需 要的扭矩和转 速均匀旋转
料功斗能、：机使筒粒、料螺加杆入组机成筒；(2) 传动系统
后，经搅拌、塑化，然
后由机头挤出。
(3) 加热和冷却系统
评价挤出机，从两个方面考虑： (1) 生产能力的高低，适
用范围是否广泛
(2) 应具有较完善的控制系统
加料段的长度一般取(3—10）D，与物料种类有关：结晶 性塑料＞硬质无定形塑料＞软质无定形塑料。对于结晶性塑 料，加料段长度一般取为螺杆全长的60—65%。
加料段的核心问题是输送能力。由固体输送理论得知， 螺杆的输送能力与螺杆的几何参数和固体输送角有关。
压缩段
压缩段的作用是压实物料（压缩比），排出空气以及 熔化物料。
挤出成型工艺
定义
挤出成型又叫挤塑、挤压、挤出模塑.是借助 螺杆和柱塞的挤压作用,使塑化均匀的塑料强行通 过模口而成为具有恒定截面和连续制品的成型方法.
三大合成材料塑料、橡胶（压出）和纤维（纺 丝）均可采用挤出成型，涉及的设备和原理等内容 大体相同.其中又以塑料应用最多.
适用对象、成型制品和用途
适用的树脂材料：绝大部分热塑性塑料及部分热 固性塑料，如PVC、PS、ABS、PC、PE、PP、PA、丙烯 酸树脂、环氧树脂、酚醛树脂及密胺树脂等。

挤出成型原理1.

挤出成型原理1.
为了使加入的物料熔融呈粘流态，必须供给 热能；为使物料压实并得以成型，物料必须具有
一定的压力，即必须供给压力能。
热能和压力能是由加热器的电能和驱动螺杆 的机械能转化而来。这些能量的一部分为熔融
物料、成型制品所利用。其余部分作为热损失
而损失掉。
其能量平衡方程式如下:
Z+HJ=Qv(T2-T0)ρCvJ+Qv∆P+H’
得到成型好的制品。
参变量
描写这一过程的参量有温度、压力、流率（或挤
出量、产量）和能量（或功率）。有时也用物料的 粘度，因其不易直接测得，而且它与温度有关，故 一般不用它来讨论挤出过程。
1、温度
温度是挤出过程得以进行的重要条件之一。如前
所述，物料从加入料斗到最后成型为制品是经历了一
个复杂的温度过程的。 （如果我们以物料沿料筒方向的位移为横坐标。而 以温度为纵坐标，将沿料筒方向测得的各点的物料温 度值连成曲线，就会得 到所谓温度轮廓曲线，如图
挤出成型设备
主机部分 以螺杆挤出机为主
挤出成型设备
辅机部分
口模以后部分
控制系统
1. 主机、辅机速度 匹配； 2. 控制温度和压力等
挤出机的分类 挤出机的分类：随着挤出机用途的增加，出现
了各种挤出机，分类方法很多。 1、 按螺杆数目的多少，可以分为单螺杆挤出 机和多螺杆挤出机； 2、 按可否排气，分为排气挤出机和非排气挤
用途：成型连续形状的制品（管材、板材、片材、 棒材、打包带、单丝、线缆包覆层、薄膜和异型材）、 塑化造粒（混炼）、着色、共混和反应挤出；以挤出 为基础，配合吹张和双轴拉伸，还可用于吹塑成型和 拉幅成型。
挤出成型工艺流程
挤出机
口模
定型装置
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▲ 连续成型，产量大，生产效率高。 ▲ 制品外形简单，是断面形状不变的连续型材。 ▲ 制品质量均匀密实，各向异性小，尺寸准确性较好。 ▲ 适应性很强：
▲ 几乎适合除PTFE外所有热塑性塑料。 ▲ 只要改变机头口膜，就可改变制品形状。 ▲ 可用来塑化、造粒、染色、共混改性，也可同其他方
法混合成型。此外，还可做压延成型的供料 挤出压延
图7-8
机头与口模的组成部件：
过滤网、多孔板、分流器、模心，口模和机颈等。 机头中还有校正和调整装置，能调整校正和模芯 与口模的同心度、尺寸和外观。
机头可分为： 直通式机头 直角式机头 偏移式机头
挤管材、片材、其它型材。 挤薄膜、线缆包复物、吹塑制品。 共挤薄膜、共挤型材、共挤吹塑。
五、传动系统
合均匀、塑化完全。
螺杆沿长度方向一般分为三段，各段的作用和结构 是不同的：
（1）加料段L1 靠近料斗一端，在该段对物料主要起传热软化、输
送作用。无压缩作用。是固体输送。
L1长度： 结晶型塑料：熔点前，难压缩， ▲ L1较长。 无定形塑料：随T ，形变 ，有压缩， ▲ L1不长。
（2）压缩段L2
螺杆的中段。物料在此段继续吸热软化、熔融，直到最 后完全塑化，塑料在该段内可以进行较大程度的压缩。
螺纹棱部宽度E 影响漏流，进而影响产量
螺杆与料筒的间隙
3、螺杆的作用
输送物料 螺杆转动时，物料在旋转的同时受到轴向压力，向机
头方向流动以挤出成型。
传热塑化物料 与料筒配合，使物料接触传热面并不断更新，在料筒
外加热与螺杆摩擦作用下软化、熔融为粘流态。
混合与均化物料 与料筒和机头相配合产生强大的剪切作用，使物料混
A＝螺杆第一螺槽的容积/螺杆最后螺槽的容积 A的获得：等距变深，等深变距，变深变距。 A ，制品致密，排除物料中所含空气的能力大。
螺槽深度H
正比于挤出量。 H小，产生的剪切速率大，塑化效果好，但生产率低。 H3＝KD，K＝0.02～0.06，D小K取大值，D大K取小值。 螺旋角 θ（10～30o） θ ，出料快，生产率 ，但停留时间短，塑化效率 。 螺杆在 螺距＝直径 时最容易加工，此时，θ ＝17o41’。
均化段要维持较高的而且稳定的压力，以保持料流稳定， 因此应有足够的长度，可为螺杆全长的20～25%。
4、螺杆的形式
等距变深 渐变型
普通型 螺杆
等深变距 突变型－螺杆分三段
高效专用
图7-5
螺杆头部
锥型
可避免物料分解
鱼雷头
混合和受热效果好
Байду номын сангаас图7-6
5、螺杆的选用
（1）材料
对结晶型塑料：突变型螺杆
等距不等深
压缩作用的来源：渐变形：螺距变化、螺槽深度变化。
突变型：等深等距深槽
等深
等距浅槽 （1～2个螺距过渡） 压缩段的长度：结晶型塑料：Tm很窄，到Tm后η ，
▲ L2很短即可。
无定型塑料：Tf较宽， ▲ L2较长。
（3）均化段L3
靠机头口模一端。为等距等深的浅槽螺纹，其作用是把 压缩段送来的已塑化的物料，在均化段的浅槽和机头回压下 搅拌均匀，成为质量均匀的熔体，并且为定量定压挤出成型 创造必要条件。（也称计量段）
二、料筒
是一个受压的金属圆筒，其外层有加热冷却系统。 料筒的作用： （3～4段）
▲ 对塑料加热： ▲ 配合螺杆使塑料塑化 对塑料冷却的目的：防止停车时，因过热造成分解。
三、螺杆
是挤出机最主要的部件，其结构对挤出工艺有重要影 响，挤出不同高聚物有不同结构形式的螺杆。
1、螺杆的结构
2、螺杆的几何结构参数
（UHMWPE、PTFE）
单螺杆 单螺杆挤出机 螺杆式挤出机 双螺杆 双螺杆挤出机
多螺杆 行星螺杆挤出机
其中以单螺杆最常用，也较为简单。
第一节 单螺杆挤出机的基本结构及其作
用原理
加料装置
传动系统
料筒
单螺杆挤出机
挤出系统 加热和冷却系统
螺杆 机头
控制系统
口模
附属装置
单螺杆挤出机的基本结构
一、料斗
即加料装置，以保证物料向料筒供料。 有冷却夹套，有定时定量自动加料装置。
螺杆的直径D 螺杆的压缩比A 螺杆角θ
螺杆与料筒的间隙
螺杆的长径比L/Ds 螺槽深度H
螺纹棱部宽度E
▲ 螺杆的直径D 代表挤出机的规格。D ，挤出机的生产能力 。
▲ 螺杆的长径比L/Ds （15～25） 影响挤出机的产量和挤出质量（衡量塑化效率）。
L/Ds ，塑料的停留时间 ，混合塑化效果 。 ▲ 螺杆的压缩比A （2～5）
三、挤出成型基本过程
1、塑化 在挤出机内将固体塑料加热并依靠塑料之间的内摩
擦热使其成为粘流态物料。 2、成型
在挤出机螺杆的旋转推挤作用下，通过具有一定形状 的口模，使粘流态物料成为连续的型材。
3、定型 用适当的方法，使挤出的连续型材冷却定型为制品。
四、挤出成型设备
螺杆式挤出机 连续成型，用处最多。 柱塞式挤出机 间歇成型，一般不用。
对无定型塑料：渐变型螺杆
等距不等深
（2）L/D 对硬塑料，塑化时间长，L/D大些；对粉末料，要
求多塑化一些时间， 应L/D大；对结晶型塑料， L/D大。
（3）A 根据不同的塑炼选用不同的压缩比。
例：硬料，A小；软料，A大。
（硬质PVC，A=2~3; 软质PVC，A=3~4）
四、机头和口模
可以作为一个整体来看。 机头和口模作用： ▲ 使料流从螺旋运动变为平直运动。 ▲ 产生回压，利于进一步塑化，均化粘流态物料。 ▲ 产生必要的成型压力，使制品致密。 ▲ 成型制品，更换口模可改变制品断面的形状。
橡胶挤出 压出； 合成纤维 螺杆挤出纺丝； 塑料 主要是热塑性塑料的挤出，现也有热固性
挤出成型的塑料制品都是连续的型材。如：管材、棒 材、板材、片材、带、薄膜、单丝、电线电缆包层、异型 材等。 挤出造粒
塑炼上色，混炼，塑化造粒，共混改性等。
以挤出为基础的配合吹胀和双轴拉伸：吹塑成型和拉 幅成型。
二、工艺特点
第七章 挤出成型
一、概述
挤出成型在高分子材料加工领域中，是一个变化众多， 用途最广，比重最大的成型工艺。
挤出过程是使高分子材料的熔体在挤出机的螺杆挤压 作用下，通过具有一定形状的口模而连续成型，所得制品 为恒定截面的连续型材。 挤出成型制品
三大合成材料的挤出，没有本质上的区别，所用设备加 工原理大同小异。挤出理论、工艺以塑料为多，故本节主要 讨论塑料的挤出成型。
包括带动螺杆转动的电机和机械传动部件。