擠出成型技術(shù)

1、 擠出成型加工技術(shù)主要內(nèi)容主要內(nèi)容 概述 單螺桿擠出機基本結(jié)構(gòu)及作用 擠出成型原理 擠出機的發(fā)展 擠出成型是使高聚物熔體（或粘性流體）在擠出 機的螺桿或柱塞的擠壓作用下通過一定形狀的口模而連續(xù)成型，制品為具有恒定斷面形狀的連續(xù)型材。 用于擠出塑料制品，如管材、片材、各種異型材以及塑料和其它材料的復(fù)合物等，也常用于塑料的著色、混煉、塑化、造粒及塑料的共混改性等。 橡膠擠出壓出 合成纖維螺桿擠出紡絲 塑料擠出主要以熱塑性塑料為主概述概述 1 1 擠出成型的特點擠出成型的特點（1）操作簡單，工藝易控，可連續(xù)化、工業(yè)化、自動化生產(chǎn)，生產(chǎn)效率高、應(yīng)用范圍廣。（2）擠出吹塑成型，中空吹塑制品 擠出拉幅成型

2、，雙軸拉伸薄膜 （3）產(chǎn)品形狀多樣（4）設(shè)備簡單，投資少，占地面積小 2 2 擠出成型基本過程擠出成型基本過程（1）塑化：在擠出機內(nèi)將固體塑料加熱并依靠塑料之間的內(nèi)摩擦熱使其成為粘流態(tài)物料。（2）成型：在擠出機螺桿的旋轉(zhuǎn)推擠作用下，通過具有一定形狀的口模，使粘流態(tài)物料成為連續(xù)的型材。（3）定型：用適當(dāng)?shù)姆椒ǎ箶D出的連續(xù)型材冷卻定型為制品。擠出成型工藝流程擠出成型工藝流程 加料加料在螺桿中熔融塑化在螺桿中熔融塑化機頭口模擠出機頭口模擠出定型定型冷卻冷卻牽引牽引切割（卷曲）切割（卷曲） 3 3 擠出成型設(shè)備擠出成型設(shè)備 螺桿式擠出機螺桿式擠出機 連續(xù)成型，用途最多。連續(xù)成型，用途最多。 柱塞式擠

3、出機柱塞式擠出機 間歇成型，一般不用。間歇成型，一般不用。 單螺桿單螺桿 單螺桿擠出機單螺桿擠出機 螺桿式擠出機螺桿式擠出機 雙螺桿雙螺桿 雙螺桿擠出機雙螺桿擠出機 多螺桿多螺桿 行星螺桿擠出機行星螺桿擠出機 其中以單螺桿最常用，也較為簡單。其中以單螺桿最常用，也較為簡單。柱塞式擠出機柱塞式擠出機 借助柱塞的推擠壓力，將事先塑化好的或由擠出機料筒加熱塑化的物料從機頭口模擠出成型的。物料被擠完后柱塞退回，再進行下一次操作，擠出機對物料沒有攪拌混合作用。 擠出機能夠產(chǎn)生較大的壓力，一般來說，其操作是間歇進行，物料的塑化程度和均勻性不如螺桿式擠出機，因此應(yīng)用范圍受限制。適用于聚四氟乙烯，超高相對分子

4、質(zhì)量聚乙烯等塑料的擠出。螺桿式擠出機螺桿式擠出機 借助螺桿旋轉(zhuǎn)時螺紋所產(chǎn)生的推動力將物料推向口模。這種擠出機中通過螺桿強烈的剪切作用，促進物料的塑化和均勻分散，同時使擠出過程連續(xù)進行，因此可以提高擠出制品的質(zhì)量和產(chǎn)量。適用于絕大多數(shù)熱塑性塑料的擠出。 傳動系統(tǒng) 擠出系統(tǒng)擠出成型系統(tǒng)的關(guān)鍵部分 加料裝置、料筒、螺桿、機頭、口模 加熱系統(tǒng)：采用電阻絲加熱，也可電感應(yīng)加熱， 蒸汽或油加熱。 冷卻系統(tǒng)：空冷或水冷，其作用是防止進料口處 的物料過熱發(fā)粘，出現(xiàn)搭橋現(xiàn)象，使 物料供料不足。另外在緊急停車時， 避免物料過熱降解。 單螺桿擠出機基本結(jié)構(gòu)及作用單螺桿擠出機基本結(jié)構(gòu)及作用置裝動傳置裝料加筒料桿螺模口

5、和頭機 加料裝置及作用加料裝置及作用 有些加料斗還配備真空裝置或加熱裝置，以便防止物料從空氣中吸收水分。有些料斗有振動攪拌器，并能自動上料與加料。 料斗底部有冷卻夾套，防止“架橋”。 主要是指料斗，大多數(shù)設(shè)備用的加料斗是圓錐形的，其容量至少要求能容納1h的用料。底部有截斷裝置，以便調(diào)整和切斷料流。側(cè)面有玻璃視鏡和標(biāo)定計量的裝置。 料筒料筒 作用：輸送、塑化、壓縮 工作溫度：180-290 壓力：55MPa 設(shè)有分段加熱和冷卻裝置 制造材料：耐磨、耐腐蝕、高強度的合金鋼等 料筒除了可以用45號鋼、40Cr、38CrMoAL外，還可以 用鑄鋼和球墨鑄鐵制造。帶襯套的加料段可以用優(yōu)質(zhì) 鑄鐵制成。 螺

6、桿螺桿（1）作用：輸送、擠壓、剪切（2）用耐熱、耐腐蝕、高強度的合金鋼制作（3）表面高硬度、高光潔度（4）轉(zhuǎn)速10-120 rpm、無級變速1 1 螺桿的結(jié)構(gòu)螺桿的結(jié)構(gòu)如下圖如下圖1 1H H加料段螺槽深度加料段螺槽深度2 2H H計量段落槽深度 計量段落槽深度 D D螺桿直徑螺桿直徑e e螺棱寬度螺棱寬度角角旋旋螺螺S S螺距螺距壓料段壓料段螺桿長度螺桿長度H HS S1 1H H2 2L L2 2L L加料段加料段1 1L L3 3L L段段量量計計壓料段壓料段螺桿長度螺桿長度H HS S1 1H H2 2L L2 2L L加料段加料段1 1L L3 3L L段段量量計計表征螺桿結(jié)構(gòu)的基本

7、參數(shù)表征螺桿結(jié)構(gòu)的基本參數(shù)螺桿直徑D：Db螺桿外徑 Ds螺桿根徑 D 螺桿平均直徑螺桿長度L：L 螺桿有效工作部分長度 L1加料段長度 L2壓縮段長度 L= L1 + L2 + L3 L3均化段長度 螺桿長徑比L/D 2 螺桿的幾何參數(shù) (1) 螺桿直徑DS 外徑：30-300mm之間，常見：60-150mm (2) 螺桿的長徑比 一般15-25，以25居多，最大可達45 ?。簩λ芰系幕旌虾退芑焕?大：改善塑料的溫度分布，混合均勻，減少擠出時的漏流和逆流，提高擠出機的生產(chǎn)能力；適應(yīng)性強，可用于多種塑料的擠出。 過大：熱敏性塑料因受熱時間太長而容易分解，螺桿的自重增加，制造和安裝都困難，擠出機

8、的功率消耗增大。（3）螺桿的壓縮比A 定義：加料段第一個螺槽容積：均化段最后一個螺槽 容積，表示物料通過螺桿的全過程被壓縮的程 度一般是25獲得方法：采用等距變深、等深變距、變深變距螺槽（4）螺槽深度H 決定塑料的塑化及擠出效率 小：剪切速率高，利于傳熱和塑化，但擠出生產(chǎn)效率低熱敏性塑料深槽螺桿熱穩(wěn)定性較高、熔體粘度低淺槽螺桿H10.1 DS H3=0.020.06 DS（5）螺旋角 1030 定義：螺紋與螺桿橫截面之間的夾角 大，擠出機的生產(chǎn)能力提高，但螺桿對塑料的 剪切擠壓作用減小 1030 實驗證明： 30適合細(xì)粉狀物料；均化段的擠出產(chǎn)率 提高 15適合方塊狀物料 17適合圓柱狀物料 常

9、用螺桿的17.7（6）螺桿與料筒的間隙 大，生產(chǎn)效率低，剪切作用小，不利于熱傳導(dǎo)，不利于物料的熔融和混合小，剪切作用大，容易引起物料熱力學(xué)降解小直徑螺桿0.005 DS大直徑螺桿0.002 DS0.1-0.65mm 3 3 螺桿的作用螺桿的作用 連續(xù)穩(wěn)定地運輸（固體、熔體） 熔融、塑化（固體熔體） 混合、均化（溫度、組成分布均勻） 增壓有利于排氣、傳熱，使制品密實(1) 加料段L1(固體輸送段) 作用：加熱送來的物料并輸送到壓縮段(2) 壓縮段L2(熔融段) 作用：擠出和剪切加料段送來的物料，加熱物料使其轉(zhuǎn)變?yōu)槿廴隗w，趕走塑料中的空氣及其它揮發(fā)成分，增大塑料的密度。無定形塑料，熔融溫度范圍寬，

10、漸變螺桿結(jié)晶型塑料，熔融溫度范圍窄, 突變螺桿(3) 均化段（計量段) 作用：將塑化均勻的物料在均化段螺槽和機頭回壓作用下進一步攪拌塑化均勻，并定量定壓的通過機頭口模擠出成型。一般無壓縮作用。 4 4 螺桿的形式螺桿的形式 普通螺桿: 采用等距變深、等深變距、變深變距螺槽 高效專用螺桿: L/ DS 大、熔融效率低、塑化混合均勻 機頭和口模機頭和口模 （1）使粘流態(tài)物料從螺旋運動變?yōu)槠叫兄本€運動，并穩(wěn) 定地導(dǎo)入口模而成型（2）產(chǎn)生回壓，使物料進一步均化，提高制品質(zhì)量（3）產(chǎn)生必要的成型壓力，獲得結(jié)構(gòu)密實和形狀準(zhǔn)確的 制品 粗濾器、過濾網(wǎng) 作用：使物料流由旋轉(zhuǎn)運動變?yōu)橹本€運動，阻止雜質(zhì)和 未塑化

11、物料通過并增加料流背壓，使制品更加密 實。其中粗濾器還起支撐過濾網(wǎng)的作用，但在擠 出硬聚氯乙烯等粘度大而穩(wěn)定性差時，一般不用 過濾網(wǎng)。 其它輔助設(shè)備其它輔助設(shè)備 擠出機輔助設(shè)備大致可分為以下三類： (1)擠壓前物料處理的設(shè)備(如預(yù)熱、干燥等)。 一般用于吸濕性塑料。干燥設(shè)備有烘箱或沸騰干燥器等。 有的干燥設(shè)備直接設(shè)置在加料斗上。（2）擠出物的處理設(shè)備如用作冷卻、牽引、卷取、切斷和檢驗設(shè)備。（3）控制生產(chǎn)條件的設(shè)備指各種控制儀表，如溫度控制器、電動機啟動裝置、電流表、螺桿轉(zhuǎn)數(shù)表和測定機頭壓力的裝置等。 擠出成型原理擠出成型原理根據(jù)塑料在擠出機中的物理狀態(tài)變化和流動行為，建立了 固體輸送理論 熔化

12、理論 熔體輸送理論（1）正流Qv,D塑料熔體在料筒和螺桿之間沿著螺槽方向朝機頭方向的流動。它是由旋轉(zhuǎn)螺桿的擠壓所造成的，其體積流量用Qv,D表示。（2）逆流Qv,p 其流動方向與正流相反，它是由機頭、多孔板、過濾板等阻力引起的壓力梯度所造成，又稱為壓力倒流，其體積流率以Qv,p表示。 （3）橫流Qv,T 它是熔體沿著垂直于螺紋壁的流動，它使物料在螺槽內(nèi)產(chǎn)生翻轉(zhuǎn)運動，而形成環(huán)流。它對擠出量的影響可忽略，但對擠出過程中熔體的混合和熱交換作用卻很大。 （4）漏流Qv,L由于壓力梯度在螺桿與料筒間隙處所形成的倒流，其方向是沿著螺桿的軸向,其體積流率Qv,L表示。根據(jù)流動分析，影響擠出機生產(chǎn)能力的是正流、逆流、漏流，橫流對擠出量沒有影響擠出機的生產(chǎn)能力表示為 Qv=Qv,D -Qv,p - Qv,L 影響擠出機生產(chǎn)率的因素影響擠出機生產(chǎn)率的因素1.機頭壓力當(dāng)機頭壓力p0 可獲最大擠出量當(dāng)機頭口模封閉時無擠出量 機頭最大壓力降 2 螺桿轉(zhuǎn)速機頭和螺桿的尺寸一定時，擠出量與螺桿轉(zhuǎn)速成正比。 3 螺桿幾何尺寸 生產(chǎn)率qv 螺桿直徑 D2 正流qvD 螺槽深度H qvp H3 4 物料溫度溫度的變化直接影響物料的粘度，從我們前面推導(dǎo)出