第七章挤出成型

一般 hs＝KD
K——常数
（hS为均化段螺槽深度）
取0.02～0.06
⑤螺距（s）螺旋角（￠）
螺距是两个相邻螺纹间的距离，螺旋角是螺旋 线与螺杆中心线垂直面之夹角。螺杆直径一定时， 螺距就决定了螺旋角或螺旋角就决定了螺距， s=πDtg￠.理论和实验证明，30º 的螺旋角最适合于细 粉状塑料；15º 左右适合子方块料；而17º 左右则适合 于球、柱状料。在计量段，根据公式推导，螺旋角 为30º 时产率最高。
螺杆的几种形式
等距不等深螺杆，等深不等距螺杆，不等深不等距螺杆
(2) 螺杆的分段及其作用
按塑料在螺杆上运转的情况可分为加料、熔化（压 缩）和均化（计量）三段，有时就称为三段式螺杆，这 种螺杆就是通用螺杆，或标准螺杆（计量螺杆），螺距 等于D。
① 加料段
加料段是自塑料入口向前延伸一段的距离，其长度 约为4—8D。在这段中，塑料依然是固体状态。 螺杆的主要作用是使塑料受热前移，向熔化段输送 物料，因而螺槽容积可以维持不变，一般做成等距等深 的。螺槽深度(H1)，一般为0.1-0.15D，螺距(S)为1一 1.5D。 另外，为使塑料有最好的输送条件，要求减少物料 与螺杆的摩擦而增大物料与料筒的切向摩擦， 为此可采取的方法有：在料筒与塑料接触的表面开 设纵向沟槽；提高螺杆表面光洁度，并在螺杆中心通水 冷却。
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
二、挤出成型在聚合物加工中的地位
突出的优点 （1）塑化能力强（一台φ200挤出机产量可达 700kg/ 小时，德国φ500挤出机产量高达20t/小时.） （2）生产效率高（适于大批量生产） （3）材料适应宽（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） （4）产品范围大，产品形状多样（能生产管材、棒 材、板材、薄膜、单丝、电线、电缆、异型材，以及中 空制品等截面形状单一的制品） 设备简单,投资少,见效快 近80 ％的塑料材料需要挤出成型，挤出设备广泛用 于塑料材料的塑化、熔体输送和泵送加压，从而成为其 他加工方法的基础。

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。
10
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。
39
（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
41
（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
42
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。

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。

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