擠出基礎培訓

擠出基礎培訓塑料擠出概述擠出過程材料特性主講：陳威第一節(jié)塑料擠出概述1.1概述擠出成型是橡膠塑料成型加工的重要成型方法之一。大部分熱塑性塑料和橡膠都能用此法進行加工。1、擠出成型的特點與其它成型方法相比，擠出成型有下述特點：1)生產(chǎn)過程是連續(xù)的，因而其產(chǎn)品都是連續(xù)的；即可連續(xù)化生產(chǎn)2)

生產(chǎn)效率高，一臺φ200擠出機700kg/小時，德國φ500擠出機20t/小時；3)

應用范圍廣，能生產(chǎn)管材、棒材、板材、薄膜、單絲、電線、電纜、異型材，以及中空制品等；4)投資少，收效快。5)結(jié)構(gòu)簡單，易操作。用擠出成型生產(chǎn)的產(chǎn)品廣泛地應用于人民生活及農(nóng)業(yè)、建筑業(yè)、石油化工、機械制造、國防等工業(yè)部門。擠出成型在擠出機上進行，擠出機是橡膠、塑料成型加工機械的重要機臺之一。分類與應用分類：單螺桿、雙螺桿應用：橡膠、塑料、合成纖維。

o塑料加工中的應用：單螺桿擠出機幾乎能成型所有的熱塑性塑料和部分熱固性塑料,用于成型管材、棒材、板材、薄膜、單絲、電線電纜、異型材等，也可用于塑料的混合。造粒及塑料的共混改性等，以擠出為基礎，配合吹塑、拉伸等工藝的擠出吹塑和擠出拉幅可成型中空制品和雙向拉伸膜等。擠出成型是塑料成型最重要的方法之一，目前擠出成型制品約占熱塑性塑料制品的50%。擠出設備

2、擠出機的組成擠出過程是這樣進行的：將塑料加熱，使之呈粘流狀態(tài)，在加壓的情況下，使之通過具有一定形狀的口模而成為截面與口模形狀相仿的連續(xù)體，然后通過冷卻，使其具有一定幾何形狀和尺寸的塑料由粘流態(tài)變?yōu)楦邚棏B(tài)，最后冷卻定型為玻璃態(tài)，得到所需要的制品。（玻璃態(tài)----粘流態(tài)----高彈態(tài)----玻璃態(tài)）

為使成型過程得以進行，一臺擠出機一般由主機、輔機、控制系統(tǒng)等各部分組成擠出機動畫之一1）主機擠壓系統(tǒng)：主要由料筒和螺桿組成。塑料通過擠壓系統(tǒng)而塑化成均勻的熔體，并在這一過程中所建立的壓力下，被螺桿連續(xù)地定壓定量定溫地擠出機頭。傳動系統(tǒng)：它的作用是給螺桿提供所需的扭矩和轉(zhuǎn)速。加熱冷卻系統(tǒng)：其功用是通過對料筒（或螺桿）進行加熱和冷卻，保證成型過程在工藝要求的溫度范圍內(nèi)完成。2）輔機機頭：熔融塑料通過它獲得一定的幾何截面和尺寸。定型裝置：它的作用是將從機頭中擠出的塑料的既定形狀穩(wěn)定下來．并對其進行精整，從而得到更為精確的截面形狀、尺寸和光亮的表面。通常采用冷卻和加壓的方法達到這一目的。冷卻裝置：由定型裝置出來的塑料在此得到充分的冷卻，獲得最終的形狀和尺寸。牽引裝置：其作用為均勻地牽引制品。并對制品的截面尺寸進行控制，使擠出過程穩(wěn)定地進行。切割裝置：將連續(xù)擠出的制品切成一定的長度或?qū)挾?。卷取裝置：將軟制品（薄膜、軟管、單絲等）卷繞成卷。

概述4、單螺桿擠出機的主要參數(shù)單螺桿擠出機的性能特征通常用以下幾個主要技術(shù)參數(shù)表示：螺桿直徑：指螺桿外徑，用D表示，單位毫米。美國max750mm)螺桿長徑比：用L／D表示。其中L為螺桿有效長度，即螺紋部分的長度（工藝上將L定義為由加料口中心線到螺紋末端的長度），D為螺桿直徑，螺桿的轉(zhuǎn)數(shù)范圍：用n/min表示。驅(qū)動電機功率：用N表示，單位千瓦。德國φ500-3600kwφ600-5000kw料筒加熱段數(shù)：用B表示。料筒加熱功率：用E表示，單位千瓦。擠出機生產(chǎn)率：用Q表示，單位公斤／小時。機器的中心高：用H表示，指螺桿中心線到地面的高度。單位毫米。機器的外形尺寸:長、寬、高。單位毫米第二節(jié)擠出過程塑料由料斗進入料筒后，隨著螺桿的旋轉(zhuǎn)而被逐漸推向機頭方向。1、加料段2、壓縮段3、均化段---均化、擠出4、機頭---成型、定型示意圖一1、加料段---輸送并開始壓實物料螺槽為松散的固體粒子（或粉末）所充滿，膠料開始被壓實。2、壓縮段1)由于阻力,物料被壓實由于螺糟逐漸變淺，以及濾網(wǎng)、分流板和機頭的阻力，在塑料中形成了很高的壓力，把物料壓得很密實，2)外熱、內(nèi)熱的作用，物料熔融同時，在料筒外熱和螺桿、料筒對物料的混合、剪切作用所產(chǎn)生的內(nèi)摩擦熱的作用下，塑料的溫度逐漸升高。對于常規(guī)三段全螺紋螺桿來說，大約在壓縮段的三分之一處，與料筒壁相接觸的某一點的塑料溫度達到粘流溫度，開始熔融。3）物料全部熔融，變?yōu)檎沉鲬B(tài)隨著物料的向前輸送，熔融的物料量逐漸增多。而未熔融的物料量逐漸減少，大約在壓縮段的結(jié)束處，全部物料熔融而轉(zhuǎn)變?yōu)檎沉鲬B(tài)，但這時各點的溫度尚不很均勻。3、均化段---均化、擠出經(jīng)過均化段的均化作用就比較均勻了，最后螺桿將熔融物料定量、定壓、定溫地擠入機頭。4、機頭---成型、定型

口模是個成型部件，物料通過它便獲得一定截面的幾何形狀和尺寸。再經(jīng)過冷卻定型和其它工序，就得到成型好的制品第三節(jié)控制因數(shù)描述這一過程的參量有：

溫度、壓力、流率（或擠出量、產(chǎn)量）和能量（或功率）。有時也用物料的粘度，因其不易直接測得，而且它與溫度有關(guān)，故一般不用它來討論擠出過程。實際操作中也常常根據(jù)物料的溫度特性曲線、溫度特性曲線來調(diào)整粘度。溫度溫度是擠出過程得以進行的重要條件之一。如前所述，物料從加人料斗到最后成型為制品是經(jīng)歷了一個復雜的溫度過程的。1）熱量來源根據(jù)擠出理論和實踐，物料在擠出過程中熱量的來源主要有兩個：a.物料與物料之間物料與螺桿、料筒之間的剪切、摩擦產(chǎn)生的熱量，b.料筒外部加熱器提供的熱量。2）溫度的調(diào)節(jié)溫度的調(diào)節(jié)是靠擠出機的加熱冷卻系統(tǒng)和控制系統(tǒng)進行的。一般說來，a.加料段--低溫輸送。為加大輸送能力，不希望加料段溫度升得過高，相反有時要冷卻；b.壓縮段和計量段—高溫熔融。為了促使物料熔融，均化，物料要升到較高的溫度。為了便于物料的容易加入、輸送、熔融、均化以及在低溫下擠出，獲得高質(zhì)量、高產(chǎn)量的制品，每一種物料的擠出過程應有一條合適的溫度輪廓曲線。應當指出，物料的溫度輪廓曲線、料筒的溫度輪廓曲線和螺桿的溫度輪廓曲線是不相同的。一般情況下我們測得的溫度輪廓線是料筒的，而不是物料的。物料的溫度測量較難，由上圖可見，其溫度輪廓線有一個變化的幅度。螺桿的溫度輪廓線較料筒的溫度輪廓線為低，而較物料溫度輪廓線為高。料筒和螺桿的設計對擠出過程的熱量的產(chǎn)生有很大影響。3）溫度波動MD方向的溫度不均勻性（軸向溫度波動）（有時10℃以上）TD方向的溫度不均勻性（徑向溫差）C、對擠出質(zhì)量的影響—--精密制品用精確溫度控制直接影響擠出質(zhì)量。這種MD方向的溫度波動和TD方向的溫差，給制品質(zhì)量帶來非常不良的后果，制品產(chǎn)生殘余應力、各點強度不均勻、表面灰暗無光澤等。努力的方向應當是盡可能減少或消除這種波動和溫差。產(chǎn)生這種波動和溫差的原因很多，如加熱冷卻系統(tǒng)不穩(wěn)定，螺桿轉(zhuǎn)數(shù)的變化等，但以螺桿設計的好壞影響最大。2、壓力1）壓力的建立a.壓縮比的存在（螺槽深度的改變、料筒上的溝槽深度變化、螺距的改變）b.分流板、濾網(wǎng)和口模產(chǎn)生的阻力，c.壓力的建立是擠出成型制品的重要條件壓力的建立也是物料得以經(jīng)歷物理狀態(tài)變化、得到均勻密實的熔體、并最后得到成型制品的重要條件之一。

2）影響壓力的因素a.機頭、分流板、濾網(wǎng)的阻力，b.加熱冷卻系統(tǒng)，c.螺桿轉(zhuǎn)數(shù)，d.螺桿和料筒的結(jié)構(gòu)。常規(guī)的3段式螺桿，壓力峰值位于計量段開始處

3）壓力波動對制品的影響壓力波動直接影響到制品的·尺寸穩(wěn)定定性，以及外表的光滑程度。我們可以從以下就個方面去改善壓力的不穩(wěn)定狀態(tài)：螺桿、料筒的設計、螺桿轉(zhuǎn)數(shù)的變化、加熱冷卻系統(tǒng)的不穩(wěn)定性都是產(chǎn)生壓力波動的原因。努力的方向應當是減少、消除這種波動。

3、流率（擠出量）

流率是描寫擠出過程的一個重要參量。它的大小表征著機器生產(chǎn)率的高低。1）絕對流率（流量，產(chǎn)量），用Q表示，為每小時公斤。2）比流率，用每轉(zhuǎn)的流率Q/n表示。后者更能反映擠壓系統(tǒng)性能，應當作為比較擠壓系統(tǒng)性能的標準。3）影響流率的因素a.機頭的阻力；b.螺桿、料筒的設計；c.螺桿轉(zhuǎn)數(shù)；d.加熱冷卻系統(tǒng)；e.物料的性質(zhì)等。小結(jié)1、了解擠出設備的結(jié)構(gòu)，各個部分的作用？2、了解擠出過程，對擠出溫度分分布做出指導？

3、了解擠出過程中的幾個變量？如何去控制？溫度、壓力、擠出量第三節(jié)材料特性不同溫度時聚合物呈現(xiàn)的三種狀態(tài)

聚合物在不同溫度下所表現(xiàn)出來的分子熱運動特征稱為聚合物的物理特征。物理狀態(tài)的

轉(zhuǎn)變主要與溫度有關(guān)，不同溫度時聚合物呈現(xiàn)為三種狀態(tài)：

（1）低溫態(tài)溫度較低時呈玻璃態(tài)（固體態(tài)），在外力作用下，有一定的變形，但變形可

逆，即外力消失后，其變形也隨之消失。

加工性：在這種狀態(tài)下，不易進行大變形量加工，但可進行車、鉆、銑、刨等切削加工。

2）高彈態(tài)是橡膠態(tài)的彈性體。其變形能力顯著增加，但變形仍可逆。

加工性：可進行真空成型、壓延成型、中空成型、壓力和彎曲成型等。（3）黏流態(tài)是粘性流體，常稱為熔體。加工不可逆，一經(jīng)成型冷卻，形狀保留。

加工性：可進行注塑、吹塑、擠出等成型加工。Tg曲線對加工的指導意義：粘流態(tài)：可進行注塑、吹塑、擠出等成型加工高彈態(tài)：可進行真空成型、壓延成型、中空成型、壓力和彎曲成型等玻璃態(tài)：在這種狀態(tài)下，不易進行大變形量加工，但可進行車、鉆、銑、刨等切削加工。聚合物的這些狀態(tài)的溫度分布，決定了它的加工的難易。聚合物的降解塑料的成型加工通常是在高溫、高壓下進行的。因此，聚合物分子在受到熱應力、微量水、酸、堿等雜質(zhì)以及空氣中的氧的作用，導致聚合物鏈斷裂、分子變小、相對分子質(zhì)量降低的現(xiàn)象稱為聚合物降解（也稱裂解）。輕度降解會使聚合物變色；進一步降解會使聚合物分解出低分子物質(zhì)，使制品出現(xiàn)氣泡和流紋弊病，削弱制品各項物理、力學性能；嚴重的降解會使聚合物焦化變黑并產(chǎn)生大量的分解物質(zhì)。減少和消除降解的辦法是依據(jù)降解產(chǎn)生的原因采取相應措施。降解對加工的指導意義：實際加工中應該根據(jù)聚合物的分解溫度，降解難易來選擇合適的加工溫度跟壓力，尤其對一些加工溫度窄的聚合物來說，這個尤其重要。例如:FEP.ETFE，PVC等熱塑性塑料工藝特性（1）收縮性：（2）流動性：溫度、壓力、模具結(jié)構(gòu)（3）相容性：（4）吸濕性：（5)熱敏性：(6)結(jié)晶性：（7）應力開裂：1）收縮性塑件從溫度較高的模具中取出冷卻到室溫后，其尺寸或體積會發(fā)生收縮變

小，這種性質(zhì)稱為收縮性。收縮性的大小以塑件收縮尺寸的單位長度百分比來表示，稱為收

縮率。FEP：2-5%2）流動性影響塑料流動性的因素有以下三個：

①溫度：料溫高，則流動性大。但不同塑料也各有差異。例如ABS、AS、聚丙烯、聚苯

乙烯、聚酰胺、有機玻璃、聚碳酸酯等塑料的流動性隨溫度變化的波動較大，而聚乙烯、聚甲

醛的流動性隨溫度變化的波動較小。

②壓力：注射壓力增大，則熔體受剪切作用大，流動性也增大，尤其是聚乙烯和聚甲醛

對注射壓力較為敏感。

③模具結(jié)構(gòu)：澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及尺寸、冷卻系統(tǒng)的設計、熔體的流動阻力、排氣是否順

利等都對流動性有直接的影響。凡能促使料溫降低、流動阻力增加的因素，都會使流動性

降低。

流動性好的塑料有：聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、醋酸纖維等。流動性一般的塑料有：

ABS、AS、有機玻璃、聚甲醛等。流動性差的塑料有：聚碳酸酯、硬聚氯乙烯、聚砜等。3）相溶性相容性：即兩種或兩種以上不同品種的塑料熔融后能融合到一起而不產(chǎn)生分離、起層現(xiàn)象的性能。相容性的優(yōu)劣與其分子結(jié)構(gòu)的相似程度有關(guān)。分子結(jié)構(gòu)相似則易于相容，反之則難于相容。

相容性又稱為共混性。良好的共混性是改造塑料性能的重要條件和重要途徑。例如ABS

與聚碳酸酯共混后性能大為改善。顯影料、色母的選購，配制生產(chǎn)等

4）吸濕性吸濕性：即塑料對水分的吸附性能。按吸濕或黏附水分能力的大小，可將塑料分為吸濕性塑料和不吸濕性塑料兩大類。前一類具有吸濕或黏附水分傾向，如聚酰胺、ABS、聚碳酸酯、聚苯醚和聚砜等；而后一類的吸濕或黏附水分能力極小，如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯和氟塑料等。

吸濕性塑料在注射成型過程中比較容易發(fā)生降解，成型后塑件上出現(xiàn)氣泡、銀絲與斑紋等缺陷。因此，在成型前必須進行干燥處理，使水分含量不超過0.5%

。5）熱敏性（5）熱敏性即某些熱穩(wěn)定性