板材擠出工藝-靳文濤

1、 擠出成型是借助螺桿的擠壓作用 ，受熱熔化的塑料，強(qiáng)行通過口模而成為具有恒定截面的連續(xù)型材。 ： 絕大部分熱塑性塑料及部分熱固性塑料都可以通過擠出成型，如PVC、PS、PMMA,PET,ABS、PC、PE、PP、PA、丙烯酸樹脂、環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂及密胺樹脂等 擠出成型的特點(diǎn):l 連續(xù)化,效率高,質(zhì)量穩(wěn)定l 應(yīng)用范圍廣l 生產(chǎn)環(huán)境衛(wèi)生,勞動(dòng)強(qiáng)度低l 適于大批量生產(chǎn) 干燥熔融擠出壓延牽引腹膜裁切檢驗(yàn)打包 固體固體進(jìn)料的擠進(jìn)料的擠出過程，塑料要出過程，塑料要經(jīng)歷固體經(jīng)歷固體彈彈性體性體粘性液粘性液體的變化，變動(dòng)體的變化，變動(dòng)的溫度、壓力，的溫度、壓力，狀態(tài)變化和流動(dòng)狀態(tài)變化和流動(dòng)行為行為十分復(fù)雜十

2、分復(fù)雜，擠出理論擠出理論應(yīng)用最應(yīng)用最廣廣的是的是固體固體輸送理論輸送理論、熔融理論熔融理論熔熔體輸送理論體輸送理論 漸變螺桿漸變螺桿全長均起壓縮作用。全長均起壓縮作用。 突變螺桿突變螺桿壓縮段很短，甚至一個(gè)螺距。壓縮段很短，甚至一個(gè)螺距。 （結(jié)晶型塑料，熔融溫度范圍窄，如尼龍等）（結(jié)晶型塑料，熔融溫度范圍窄，如尼龍等） 1）螺桿的幾何結(jié)構(gòu)參數(shù) 直徑、長徑比、壓縮比、螺槽深度、螺旋角、間隙等a螺桿直徑Ds外徑（30200mm），最常見60150mm，隨Ds生產(chǎn)能力所以，擠出機(jī)規(guī)格常以Ds表示。b長徑比（L/DS） L/DS以25居多。 一一 ，加料，加料段段A螺桿排布思路有： a深槽正向螺紋 b

3、中等螺槽大導(dǎo)程正向螺紋，且螺槽容積由大變小，即螺紋導(dǎo)程由大向小漸變。B、溫度設(shè)定思路 a不宜太高，影響物料在此段輸送和受剪切的； 也不宜太低，螺桿受力過大或卡 死 b一般略接近熔融，按梯度排列。二，二，壓縮段壓縮段A、螺桿排布： 物料在此段要達(dá)到的目的是: 使加工物料獲得物理變化和部分化學(xué)變化所需的能量，分布均勻和初步分散,做到組分均質(zhì)化、粘度接近。一般要求物料承受較大的剪切和機(jī)筒傳熱，使之熔融 B、溫度設(shè)定a溫度太低，樹脂半融，到后段包覆性差；溫度太高，樹脂流動(dòng)提高，混煉與剪切作用變小，甚至出現(xiàn)高溫降解，其設(shè)定原則： 1、據(jù)基料不同和玻纖含量不同；2、扣除螺桿剪切輸入的熱量，略高于基料熔點(diǎn)范

4、圍內(nèi)；3、熔融段后段（即玻纖加入口）熔體流動(dòng)狀況。三三 熔融段熔融段A、螺桿組分排布物料在此段要達(dá)到的目的是： 1. 細(xì)化分散，形成理想的尺寸和結(jié)構(gòu)。 2. 注意保護(hù)成品理想的結(jié)構(gòu)不被破壞。B、溫度設(shè)定1、據(jù)基料和玻纖含量不同而不同。2、略筒于基料熔點(diǎn)范圍內(nèi)。 假設(shè)條件： 物料與螺槽和料筒壁緊密接觸形成固體塞（床），以恒速移動(dòng)； 略去物料重力、密度變化的影響； 磨擦系數(shù)恒定，壓力是螺槽長度的函數(shù)； 螺槽為矩形 經(jīng)過分析可看出物料的運(yùn)動(dòng)類似螺母運(yùn)動(dòng)。 提高固體輸送的措施 適當(dāng)提高螺桿轉(zhuǎn)數(shù)N和螺槽深度H; 采用錐形結(jié)構(gòu)料筒；在加料段料筒內(nèi)壁開設(shè)縱向溝槽（提高fb）；冷卻進(jìn)料段防止物料提前軟化； 冷

5、卻螺桿加料段（減小fs）,增加螺桿表面光潔度（減小fs） 1、研究目的： 預(yù)測螺槽中未熔化物料量 熔化全部物料所需螺桿長度 熔融與螺桿參數(shù)、物料特性、工藝參數(shù)間的關(guān)系2、冷卻試驗(yàn)和熔融機(jī)理： 冷卻試驗(yàn)：本色料+35%著色料擠出穩(wěn)定后停止并迅速冷卻螺桿和料筒取出螺桿、剝下物料切斷螺旋帶狀料并觀察截面形狀3、現(xiàn)象： 熔融料呈流線型，未塑化料始終呈固態(tài) 固液兩相有一明顯分界線 固相逐漸消失，固體塑化完全集中在熔膜處4、熔融機(jī)理：加料段壓實(shí)逐漸熔融成一層熔膜超過后邊螺槽刮落于前側(cè)形成熔體池固體床減小直至物料完全熔融 1、熔體有四種形式的流動(dòng)：正流： 正流(拖曳流)Qd(cm3/h)，沿螺槽向機(jī)頭方向的

6、流動(dòng)。由于螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)，塑料在螺桿根部與機(jī)筒間形成相對運(yùn)動(dòng)造成的，它決定擠出量的大?。荒媪鳎?逆流（反流）Qp，與Qd相反的流動(dòng)。由機(jī)頭、多孔板等阻力元件對熔體的反壓力造成，也叫壓力流，隨機(jī)頭壓力的升高而增加；環(huán)流： 橫流（環(huán)流）Qt,由分速度Vbx引起的在螺槽內(nèi)與正流垂直的流動(dòng)。對總擠出量影響不大，可忽略不計(jì)，但對熔體的混合、塑化、熱交換起重要作用；漏流： 漏流Ql，由機(jī)頭阻力元件引起的物料反向流動(dòng)，沿螺桿與料筒間隙向加料口方向流動(dòng)，可降低擠出量。正常情況很小0.10.6mm，Ql小，但磨損嚴(yán)重時(shí)，Ql的增加與平方成正比。 熔體的輸送 Q = Qd - Qp - Ql, 實(shí)際的流動(dòng)形式為：熔體沿

7、螺槽螺旋前進(jìn)。類似彈簧纏繞在螺槽內(nèi)。 忽略Ql，經(jīng)計(jì)算熔體輸送能力為： P-Q，機(jī)頭阻力加大，產(chǎn)量下降。 N-Q，轉(zhuǎn)數(shù)提高，剪切提高。 D-Q，直徑增加，產(chǎn)量明顯增加，所以要得到高的產(chǎn)量，這是最有效的手段之一。 L-Q，擠出穩(wěn)定性增加。 螺槽深度h增加，擠出穩(wěn)定性下降。 轉(zhuǎn)速越高，剪切越大，將分散相均勻分散于基體之中；剪切越大，分散相尺寸越細(xì)，但轉(zhuǎn)速過大，摩擦大易引起熱降解，同時(shí)停留時(shí)間變短，混合不均。 轉(zhuǎn)速越低，剪切越小，分散不均勻，同時(shí)停留時(shí)間長，對易分解聚合物不利。 轉(zhuǎn)速與螺桿結(jié)構(gòu)都是與剪切分散有關(guān)，因此必須兩者作為整體考慮。 一、影響高分一、影響高分子流體子流體剪切粘度的因素剪切粘度的

8、因素 影影響響因因素素實(shí)驗(yàn)條件和生產(chǎn)工藝條件的影響實(shí)驗(yàn)條件和生產(chǎn)工藝條件的影響（溫度（溫度T；壓力；壓力p；剪切速度或剪切應(yīng)力；剪切速度或剪切應(yīng)力等）等） 大分子結(jié)構(gòu)參數(shù)的影響大分子結(jié)構(gòu)參數(shù)的影響（平均分子量；分子量分布；長鏈支化度等）（平均分子量；分子量分布；長鏈支化度等） 物料結(jié)構(gòu)及成分的影響物料結(jié)構(gòu)及成分的影響（配方成分，如添料、軟化劑等）（配方成分，如添料、軟化劑等） 二二 實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)條件和生產(chǎn)工藝條件的影響條件和生產(chǎn)工藝條件的影響1、溫度和壓力的影響、溫度和壓力的影響圖圖1 1 PMMA的粘度與溫度和壓力的關(guān)系的粘度與溫度和壓力的關(guān)系 總的規(guī)律：溫度升高時(shí)，物料粘度下降；壓力升高時(shí)，物

9、料粘度上升。總的規(guī)律：溫度升高時(shí)，物料粘度下降；壓力升高時(shí)，物料粘度上升。 4、橡膠工業(yè)中常用門尼粘度表征材料的流動(dòng)性，塑料工業(yè)中常用熔融指數(shù)或流動(dòng)、橡膠工業(yè)中常用門尼粘度表征材料的流動(dòng)性，塑料工業(yè)中常用熔融指數(shù)或流動(dòng)長度表征塑料的流動(dòng)性，其實(shí)也是作為最簡單的方法用來判斷材料相對分子量的長度表征塑料的流動(dòng)性，其實(shí)也是作為最簡單的方法用來判斷材料相對分子量的大小。一般橡膠的門尼粘度值大，表示流動(dòng)阻力大，相對分子量高；塑料的熔融大小。一般橡膠的門尼粘度值大，表示流動(dòng)阻力大，相對分子量高；塑料的熔融指數(shù)大，表示流動(dòng)性好，相對分子量小。指數(shù)大，表示流動(dòng)性好，相對分子量小。1、從純粹加工的角度來看，降低

10、分子量肯定有利于改善材料的流動(dòng)性，、從純粹加工的角度來看，降低分子量肯定有利于改善材料的流動(dòng)性，橡膠行業(yè)采用大功率煉膠機(jī)破碎、塑煉膠料即為一例。但分子量降低后橡膠行業(yè)采用大功率煉膠機(jī)破碎、塑煉膠料即為一例。但分子量降低后必然影響材料的強(qiáng)度和彈性，因此需綜合考慮。必然影響材料的強(qiáng)度和彈性，因此需綜合考慮。2、不同的材料，因用途不同，加工方法各異，對分子量的要求不同?？傮w來看，、不同的材料，因用途不同，加工方法各異，對分子量的要求不同。總體來看，橡膠材料的分子量要高一些（約橡膠材料的分子量要高一些（約105 106 ），纖維材料的分子量要低一些（約），纖維材料的分子量要低一些（約104），），塑料

11、居其中。塑料居其中。3、塑料中，用于注射成型的樹脂分子量應(yīng)小些，用于擠出成型的樹脂分子量可大、塑料中，用于注射成型的樹脂分子量應(yīng)小些，用于擠出成型的樹脂分子量可大些，用于吹塑成型的樹脂分子量可適中。些，用于吹塑成型的樹脂分子量可適中。 說明說明 剪切速率和剪切應(yīng)力的影響剪切速率和剪切應(yīng)力的影響 表表1 各種加工方法對應(yīng)的剪切速率范圍各種加工方法對應(yīng)的剪切速率范圍加工方法加工方法剪切速率剪切速率/ s-1加工方法加工方法剪切速率剪切速率/ s-1壓制壓制100-101壓延壓延5X101-5X102開煉開煉5X101-5X102紡絲紡絲102-105密煉密煉5X102-103注射注射103-105擠出擠出101-103 高分子流體在加工中主要表現(xiàn)為高分子流體在加工中主要表現(xiàn)為“剪切變稀剪切變稀”效應(yīng)。該效應(yīng)對高分子材料加工效應(yīng)。該效應(yīng)對高分子材料加工具有重要意義。由于實(shí)際加工過程都在一定剪切速率范圍內(nèi)進(jìn)行（見表具有重