第六章塑料的一次成型

1、第六章 塑料的一次成型一、擠出成型二、注射成型三、壓制成型四、壓延成型五、其它成型方法（含鑄塑、模壓燒結(jié)、傳 遞模塑、泡沫塑料成型）塑料的一次成型與二次成型1、一次成型： 塑料配料 加熱(Tm或Tf以上) 粘流態(tài) 流動(dòng)、成型和冷卻硬化（或交聯(lián)固化） 所需形狀2、二次成型： 一次成型塑料成品 加熱(TgTm或Tf之間) 類橡膠態(tài) 通過外力作用 形變 簡(jiǎn)單形狀 冷卻定型 產(chǎn)品 原料種類原料種類 （性質(zhì)（性質(zhì)）成型方式成型方式制品的用途制品的用途 制品形狀制品形狀一次一次成型成型二次二次成型成型擠出成型注射成型模壓成型鑄塑成型模壓燒結(jié)成型傳遞模塑壓延成型中空吹塑成型熱成型拉幅薄膜成型冷成型塑料加工方

2、法塑料加工工程未來(lái)發(fā)展熱點(diǎn)塑料加工工程未來(lái)發(fā)展熱點(diǎn)高效化高效化高速化高速化精密化精密化WP公司的遠(yuǎn)程控制36噸/小時(shí)產(chǎn)量的設(shè)備可注射萬(wàn)分之一克的精密注射機(jī)一、擠出成型一、擠出成型一）概述一）概述1 1、擠出成型概念、擠出成型概念 也稱也稱擠壓模塑擠壓模塑或或擠塑擠塑，即借助，即借助螺桿螺桿或或柱塞柱塞的擠壓的擠壓作用，使受熱熔化的塑料在作用，使受熱熔化的塑料在壓力推動(dòng)壓力推動(dòng)下，強(qiáng)行通過下，強(qiáng)行通過口口模模而成為具有而成為具有恒定截面恒定截面的的連續(xù)型材連續(xù)型材的一種成型方法。的一種成型方法。 應(yīng)用范圍：能成型所有應(yīng)用范圍：能成型所有熱塑性塑料熱塑性塑料和某些和某些熱固性熱固性塑料塑料。 生產(chǎn)

3、的制品生產(chǎn)的制品：管材、板材、薄膜、線纜包覆物：管材、板材、薄膜、線纜包覆物及塑料與其它材料的復(fù)合材料等。及塑料與其它材料的復(fù)合材料等。還可以用于還可以用于塑化塑化造粒、著色和共混造粒、著色和共混等。等。擠出制品占熱塑性塑料制品的擠出制品占熱塑性塑料制品的40405050。管材擠出生產(chǎn)線管材擠出生產(chǎn)線2 2、擠出成型分類、擠出成型分類1 1）按）按塑化方式塑化方式分：分：（1 1）干法干法：靠加熱：靠加熱（2 2）濕法濕法：僅用于硝酸纖維素和少數(shù)醋酸纖維素等。：僅用于硝酸纖維素和少數(shù)醋酸纖維素等。用用溶劑溶劑將塑料充分軟化。將塑料充分軟化。（1 1）連續(xù)式連續(xù)式：螺桿式螺桿式擠出機(jī)擠出機(jī)單螺桿

4、單螺桿雙螺桿雙螺桿 原理原理：借助：借助螺桿旋轉(zhuǎn)螺桿旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生壓力和剪切力，使物產(chǎn)生壓力和剪切力，使物料充分塑化和混合均勻，通過型腔（口模）而成型。料充分塑化和混合均勻，通過型腔（口模）而成型。2 2）按）按加壓方式加壓方式分：分：（2 2）間歇式）間歇式：柱塞式擠出機(jī)柱塞式擠出機(jī) 原理原理：借助：借助柱塞壓力柱塞壓力，將事先塑化好的物料擠，將事先塑化好的物料擠出口模而成型。出口模而成型。二）擠出設(shè)備二）擠出設(shè)備 組成組成：一般是由擠出機(jī)、機(jī)頭和口模、輔機(jī)等：一般是由擠出機(jī)、機(jī)頭和口模、輔機(jī)等幾部分組成的。幾部分組成的。1 1、螺桿擠出機(jī)、螺桿擠出機(jī) 組成：組成：擠出機(jī)由擠出機(jī)由擠出裝置擠出裝置

5、（螺桿和料筒）、（螺桿和料筒）、傳動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)和和加熱冷卻系統(tǒng)加熱冷卻系統(tǒng)等主要部分組成。等主要部分組成。1 1）單螺桿擠出機(jī)）單螺桿擠出機(jī) 單螺桿擠出機(jī)是由一根單螺桿擠出機(jī)是由一根阿基米德螺桿阿基米德螺桿在加熱的料在加熱的料筒中旋轉(zhuǎn)構(gòu)成的。大小一般用螺桿直徑來(lái)表示。筒中旋轉(zhuǎn)構(gòu)成的。大小一般用螺桿直徑來(lái)表示。單螺桿擠出機(jī)單螺桿擠出機(jī)基本結(jié)構(gòu)控制單元 Control unit加料裝置 Feeding unit驅(qū)動(dòng)裝置 Driving unit料 筒 Barrel 螺 桿 Screw 口 模 Die2 2）單螺桿擠出機(jī)基本組成）單螺桿擠出機(jī)基本組成（1 1）傳動(dòng)裝置）傳動(dòng)裝置 帶動(dòng)螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)的部分

6、。通常由帶動(dòng)螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)的部分。通常由電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)、減速箱減速箱和和軸承軸承等組成。等組成。 基本要求基本要求： A.A.要求螺桿要求螺桿轉(zhuǎn)速穩(wěn)定轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，不隨螺桿負(fù)荷的變化而，不隨螺桿負(fù)荷的變化而變化，以保證制品變化，以保證制品質(zhì)量均勻質(zhì)量均勻一致。一致。 B.B.在在不同的場(chǎng)合不同的場(chǎng)合下，又要求螺桿能下，又要求螺桿能變速變速，以達(dá)，以達(dá)到一臺(tái)設(shè)備能適應(yīng)擠出到一臺(tái)設(shè)備能適應(yīng)擠出不同塑料不同塑料或或不同制品不同制品的要求。的要求。擠出機(jī)常見的傳動(dòng)形式直流電動(dòng)機(jī)擺線針輪減速器直流電動(dòng)機(jī)擺線針輪減速器調(diào)速電動(dòng)機(jī)無(wú)級(jí)變速器調(diào)速電動(dòng)機(jī)無(wú)級(jí)變速器整流子電動(dòng)機(jī)渦輪減速箱整流子電動(dòng)機(jī)渦輪減速箱油壓電動(dòng)機(jī)齒輪減

7、速油壓電動(dòng)機(jī)齒輪減速 C.C.傳動(dòng)部分采整流子電動(dòng)機(jī)、直流電動(dòng)機(jī)等裝傳動(dòng)部分采整流子電動(dòng)機(jī)、直流電動(dòng)機(jī)等裝置達(dá)到置達(dá)到無(wú)級(jí)變速無(wú)級(jí)變速。 D. D. 螺桿轉(zhuǎn)速螺桿轉(zhuǎn)速為：為：1010100100轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)/ /分鐘。分鐘。 E.E.設(shè)有良好的設(shè)有良好的潤(rùn)滑系統(tǒng)潤(rùn)滑系統(tǒng)和和迅速制動(dòng)迅速制動(dòng)的裝置。的裝置。(2)(2)加料裝置加料裝置A.A.供料供料一般采用一般采用粒料粒料、粉料粉料和和帶狀料帶狀料等幾種。等幾種。 B.B.裝料設(shè)備裝料設(shè)備通常使用通常使用錐形加料斗錐形加料斗，其，其容積容積至少能至少能容納容納1 1小時(shí)小時(shí)的用料。的用料。 C.C.料斗底部料斗底部有有截?cái)嘟財(cái)嘌b置，以便調(diào)整和切斷料流。

8、裝置，以便調(diào)整和切斷料流。側(cè)面?zhèn)让嬗杏幸暱滓暱缀秃蜆?biāo)定計(jì)量標(biāo)定計(jì)量的裝置。的裝置。加料方式：加料方式： 重力上料重力上料 強(qiáng)制上料強(qiáng)制上料普通料斗普通料斗真空料斗真空料斗 D.D.有些料斗帶有有些料斗帶有減壓或加熱減壓或加熱裝置、裝置、攪拌器攪拌器、自動(dòng)自動(dòng)上料上料或或加料加料裝置。裝置。攪拌加料器螺旋加料器變量加料器強(qiáng)制喂料料斗Forced-feed hopper(3)(3)料筒料筒 A.A.材料要求材料要求：為一金屬圓筒，一般用：為一金屬圓筒，一般用耐溫耐壓耐溫耐壓、強(qiáng)度較高、堅(jiān)固強(qiáng)度較高、堅(jiān)固耐磨、耐腐耐磨、耐腐的合金鋼或的合金鋼或內(nèi)襯合金鋼內(nèi)襯合金鋼的的復(fù)合鋼筒制成。復(fù)合鋼筒制成。目前

9、多采用38CrMoAl和Xaloy合金. B.B.功能功能：塑料的塑化和加壓過程。：塑料的塑化和加壓過程。壓力可達(dá)303050MPa50MPa, 溫度150150410.410. C.C.組成組成：外部設(shè)有分區(qū)加熱和冷卻裝置。：外部設(shè)有分區(qū)加熱和冷卻裝置。 加熱加熱：電阻、電感或其它方式。：電阻、電感或其它方式。 冷卻冷卻：風(fēng)冷或水冷。：風(fēng)冷或水冷。機(jī)筒的結(jié)構(gòu)形式(1)整體式：便于加熱，冷卻系統(tǒng)的設(shè)置與拆裝，而且加熱在軸向分布上較為均勻。單螺桿擠出機(jī)整體式料筒錐形雙螺桿擠出機(jī)整體式料筒平行雙螺桿擠出機(jī)的組裝式機(jī)筒 (2)組裝式：由幾段機(jī)筒組裝而成，各段用法蘭 螺栓聯(lián)接在一起，破壞了機(jī)筒加熱 的

10、均勻性，增加了熱損失。 (3)瓣合式：機(jī)筒由兩瓣組裝而成，用螺栓聯(lián)接 在一起，便于螺桿拆卸和研究。但 同樣破壞了機(jī)筒加熱的均勻性，增 加了熱損失。平行雙螺桿擠出機(jī)平行雙螺桿擠出機(jī)的瓣合式機(jī)筒的瓣合式機(jī)筒(4)(4)螺桿螺桿 關(guān)鍵部件關(guān)鍵部件，直接關(guān)系到擠出機(jī)的，直接關(guān)系到擠出機(jī)的應(yīng)用范圍應(yīng)用范圍和和生生產(chǎn)率產(chǎn)率。 A.A.功用功用：螺桿的轉(zhuǎn)動(dòng)螺桿的轉(zhuǎn)動(dòng) 擠壓作用擠壓作用 塑料產(chǎn)生移動(dòng)、增壓塑料產(chǎn)生移動(dòng)、增壓和從摩擦取得部分熱量和從摩擦取得部分熱量 混合和塑化混合和塑化 熔體在熔體在被壓實(shí)而流經(jīng)口模被壓實(shí)而流經(jīng)口模 取得所需形狀。取得所需形狀。 B.B.螺桿的種類螺桿的種類： 因塑料品種繁多、性

11、質(zhì)各異而需不同種類螺桿。因塑料品種繁多、性質(zhì)各異而需不同種類螺桿。C.C.表示螺桿結(jié)構(gòu)特征的基本參數(shù)表示螺桿結(jié)構(gòu)特征的基本參數(shù) 主要有主要有直徑直徑、長(zhǎng)徑比長(zhǎng)徑比、壓縮比、螺距、壓縮比、螺距、螺槽深度螺槽深度、螺旋角螺旋角、螺桿與料筒的間隙等。、螺桿與料筒的間隙等。D.D.螺桿材料螺桿材料 高強(qiáng)度、耐熱、耐腐蝕合金鋼。高強(qiáng)度、耐熱、耐腐蝕合金鋼。(2)螺桿的主要參數(shù) 、螺桿的直徑（螺桿的直徑（D D）與長(zhǎng)徑比（）與長(zhǎng)徑比（ L/D L/D ） 螺桿直徑（螺桿直徑（D D） 螺紋的公稱直徑，表示擠出機(jī)的大小規(guī)格，目前國(guó)內(nèi)廣泛使用為30mm、45mm、65mm、90mm、120mm、150mm、1

12、80mm的擠出機(jī)，螺桿直徑增大，加工能力提螺桿直徑增大，加工能力提高，高， 擠出機(jī)的生產(chǎn)率與螺桿直徑擠出機(jī)的生產(chǎn)率與螺桿直徑D D的平方成正比的平方成正比。螺桿直徑與制品尺寸的關(guān)系螺桿直徑與制品尺寸的關(guān)系定義：定義：螺桿工作部分有效長(zhǎng)度與直徑之比。螺桿工作部分有效長(zhǎng)度與直徑之比。 常見的長(zhǎng)徑比有15、20、25、30等，長(zhǎng)徑比加大后，螺桿長(zhǎng)度增加，物料相對(duì)停留時(shí)間增加，塑化更充分均勻，但加工難度增大，故應(yīng)為求在較低長(zhǎng)徑比的條件下獲得優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)。 長(zhǎng)徑比（長(zhǎng)徑比（L/DL/D）L/DL/D大，大，能改善物料能改善物料溫度分布溫度分布，有利于塑料的，有利于塑料的混合混合和和塑化塑化，并能，并能減少漏

13、流和逆流減少漏流和逆流，提高擠出機(jī)的，提高擠出機(jī)的生產(chǎn)能生產(chǎn)能力力。L/DL/D大大，螺桿，螺桿適應(yīng)能力強(qiáng)適應(yīng)能力強(qiáng)，能用于，能用于多種塑料多種塑料的擠出。的擠出。但但L/DL/D過大過大，使塑料，使塑料受熱時(shí)間受熱時(shí)間增長(zhǎng)而降解；增長(zhǎng)而降解； 螺桿螺桿自重自重增加，自由端撓曲下垂，增加，自由端撓曲下垂， 引起引起料筒與螺桿間擦傷料筒與螺桿間擦傷，使制造，使制造 加工困難加工困難，增大，增大功率消耗功率消耗。過短的螺桿過短的螺桿，容易引起混煉的，容易引起混煉的塑化不良塑化不良。、螺旋角（螺旋角（ ）定義：螺紋與螺桿橫斷面的夾角。定義：螺紋與螺桿橫斷面的夾角。 隨增大，擠出機(jī)的生產(chǎn)能力提高，但剪

14、切作用和擠壓力減??； 通常在1030之間。 等距螺桿：螺距等于直徑， 17 41、壓縮比壓縮比 定義：定義：螺桿加料段螺桿加料段最初最初一個(gè)一個(gè)螺槽螺槽容積與均化段容積與均化段最后最后一個(gè)螺槽一個(gè)螺槽容積之比容積之比。 內(nèi)涵內(nèi)涵：表示塑料通過螺桿全長(zhǎng)范圍時(shí)被壓縮的：表示塑料通過螺桿全長(zhǎng)范圍時(shí)被壓縮的倍數(shù)。壓縮比倍數(shù)。壓縮比愈大愈大，塑料受到的，塑料受到的擠壓作用愈大擠壓作用愈大。 螺槽淺螺槽淺時(shí)，能對(duì)塑料產(chǎn)生較時(shí)，能對(duì)塑料產(chǎn)生較高的剪切速率高的剪切速率，有利于，有利于料筒壁和物料間的傳熱，物料混合和塑化的效率高，但料筒壁和物料間的傳熱，物料混合和塑化的效率高，但生產(chǎn)率降低。（生產(chǎn)率降低。（粘度

15、低、熱穩(wěn)定高的塑料適用粘度低、熱穩(wěn)定高的塑料適用，如，如PAPA料）料） 螺槽深螺槽深時(shí)，情況相反。（時(shí)，情況相反。（熱敏性塑料熱敏性塑料適用，如適用，如PVCPVC）壓縮比獲得方法：等矩不等深 等深不等矩 不等距不等深 復(fù)合型螺桿3311thDthD普通螺桿的壓縮比：普通螺桿的壓縮比：、螺桿的結(jié)構(gòu)形式螺桿的結(jié)構(gòu)形式漸變型：等距不等深漸變型：等距不等深漸變型：等深不等距漸變型：等深不等距突變型突變型魚雷頭螺桿魚雷頭螺桿螺桿構(gòu)造螺桿構(gòu)造（Screw ConstructionScrew Construction）螺桿功能段固體輸送段 (Solid Convey Zone) 熔融段 (Melting

16、 Zone)均化段 (Homogenizing Zone)加料段 (Feeding Zone)壓縮段 (Compressing Zone)計(jì)量段 (Metering Zone)螺桿結(jié)構(gòu)段螺桿各段的作用螺桿各段的作用加料段：加料段：自物料入口向前延伸的一段稱為加料段，在自物料入口向前延伸的一段稱為加料段，在加料段中，物料依然是固體，主要作用是使物料受加料段中，物料依然是固體，主要作用是使物料受壓，受熱前移，螺槽一般等距等深。壓，受熱前移，螺槽一般等距等深。融化段：融化段：壓縮段是指螺桿中部的一段，物料在這一段壓縮段是指螺桿中部的一段，物料在這一段中受熱前移并壓實(shí)熔化，同時(shí)也能排氣，壓縮段的中受熱

17、前移并壓實(shí)熔化，同時(shí)也能排氣，壓縮段的螺槽體積逐漸減小。螺槽體積逐漸減小。均化段：均化段：螺桿最后一段，均化段的作用是使熔體進(jìn)一螺桿最后一段，均化段的作用是使熔體進(jìn)一步塑化均勻，并使料流定量，定壓由機(jī)頭流道均勻步塑化均勻，并使料流定量，定壓由機(jī)頭流道均勻擠出，這段螺槽截面是恒等的，但螺槽深度較淺。擠出，這段螺槽截面是恒等的，但螺槽深度較淺。、螺桿各段的功能螺桿各段的功能 加（送）料段加（送）料段 將料斗供給的料送往壓縮段。將料斗供給的料送往壓縮段。 塑料在移動(dòng)過程中，一般保持固體狀態(tài)，由于受塑料在移動(dòng)過程中，一般保持固體狀態(tài)，由于受熱而部分熔化。熱而部分熔化。 要求：要求：擠出結(jié)晶聚合物最長(zhǎng)，

18、硬性無(wú)定形聚合物擠出結(jié)晶聚合物最長(zhǎng)，硬性無(wú)定形聚合物次之，軟性無(wú)定形聚合物最短。次之，軟性無(wú)定形聚合物最短。 螺槽容積可以保持不變。螺槽容積可以保持不變。 壓縮段（遷移段、過渡段）壓縮段（遷移段、過渡段） 作用：作用：壓實(shí)物料，使物料由固體轉(zhuǎn)為熔融體，并壓實(shí)物料，使物料由固體轉(zhuǎn)為熔融體，并排除物料中的空氣。排除物料中的空氣。 要求：要求：為適應(yīng)將物料壓實(shí)，將氣體推回加料段和為適應(yīng)將物料壓實(shí)，將氣體推回加料段和物料熔化時(shí)體積減小等特點(diǎn)，本段應(yīng)對(duì)塑料產(chǎn)生較大物料熔化時(shí)體積減小等特點(diǎn)，本段應(yīng)對(duì)塑料產(chǎn)生較大的剪切作用和壓縮，通常使螺槽容積逐漸縮減，縮減的剪切作用和壓縮，通常使螺槽容積逐漸縮減，縮減的程

19、度由塑料的壓縮率決定。的程度由塑料的壓縮率決定。 均化段（計(jì)量段）均化段（計(jì)量段） 將熔融的物料，定容（定量）定壓地送入機(jī)將熔融的物料，定容（定量）定壓地送入機(jī)頭使其在口模中成型。頭使其在口模中成型。螺槽容積恒定不變。螺槽容積恒定不變。 為避免物料因滯留在螺桿頭端面死角處引起為避免物料因滯留在螺桿頭端面死角處引起分解，螺桿頭部常設(shè)計(jì)成分解，螺桿頭部常設(shè)計(jì)成錐形或半圓形錐形或半圓形。 有些螺桿的均化段是一表面完全平滑的桿體，有些螺桿的均化段是一表面完全平滑的桿體，稱為稱為“魚雷頭魚雷頭”，但也有刻上凹槽或銑刻成花紋，但也有刻上凹槽或銑刻成花紋的。的。 魚雷頭魚雷頭具有具有攪拌和節(jié)制物料攪拌和節(jié)制

20、物料、消除流動(dòng)脈沖消除流動(dòng)脈沖現(xiàn)現(xiàn)象的作用，并能增大物料的壓力，降低料層厚度，象的作用，并能增大物料的壓力，降低料層厚度，改善加熱狀況，且能進(jìn)一步改善加熱狀況，且能進(jìn)一步提高螺桿塑化效率提高螺桿塑化效率。5.2.1 5.2.1 螺桿擠出機(jī)螺桿擠出機(jī)螺桿三段長(zhǎng)度的分配比例(5)(5)機(jī)頭和口模機(jī)頭和口模 機(jī)頭的作用機(jī)頭的作用是將處于旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的塑料熔體轉(zhuǎn)變是將處于旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的塑料熔體轉(zhuǎn)變?yōu)槠叫兄本€運(yùn)動(dòng)，使塑料進(jìn)一步塑化均勻，并將熔為平行直線運(yùn)動(dòng)，使塑料進(jìn)一步塑化均勻，并將熔體均勻而平穩(wěn)地導(dǎo)入口模，賦予必要的成型壓力，體均勻而平穩(wěn)地導(dǎo)入口模，賦予必要的成型壓力，使塑料易于成型和取得制品密實(shí)。使塑料易于

21、成型和取得制品密實(shí)。 口?？谀榫哂幸欢ń孛嫘螤畹耐ǖ?，塑料熔體在為具有一定截面形狀的通道，塑料熔體在口模中流動(dòng)時(shí)取得所需形狀，并被口模外的定型口模中流動(dòng)時(shí)取得所需形狀，并被口模外的定型裝置和冷卻系統(tǒng)冷卻硬化而成型。裝置和冷卻系統(tǒng)冷卻硬化而成型。 機(jī)頭與口模的組成部件包括機(jī)頭與口模的組成部件包括過濾網(wǎng)過濾網(wǎng)、多孔板多孔板、分流器分流器、模芯模芯、口模口模和和機(jī)頸機(jī)頸等部件。等部件。（1 1）圓孔口模）圓孔口模 擠出塑料圓棒、單絲和造粒。具有圓形出口的橫截?cái)D出塑料圓棒、單絲和造粒。具有圓形出口的橫截面。面。 典型的一維流動(dòng)，同心圓上的軸向流速是相同。典型的一維流動(dòng)，同心圓上的軸向流速是相同。 出

22、口具有狹縫形的橫截面。出口具有狹縫形的橫截面。具有分配腔具有分配腔直管式口模：聚烯烴、聚酯直管式口模：聚烯烴、聚酯魚尾形口模：無(wú)死角，熔體粘度魚尾形口模：無(wú)死角，熔體粘度 高，熱穩(wěn)定性差高，熱穩(wěn)定性差衣架式口模：停留時(shí)間一致，硬衣架式口模：停留時(shí)間一致，硬 PVCPVC（2 2）扁平口模）扁平口模擠出法生產(chǎn)平膜和片材。擠出法生產(chǎn)平膜和片材。（3 3）環(huán)形口模）環(huán)形口模 擠出管子、管狀薄膜、吹塑用型坯、涂布擠出管子、管狀薄膜、吹塑用型坯、涂布電線。電線。 出口具有環(huán)形截面。出口具有環(huán)形截面。由口模套和芯模組成，有由口模套和芯模組成，有支架式支架式直角式直角式螺旋芯模式螺旋芯模式儲(chǔ)料缸式儲(chǔ)料缸式（

23、4 4）異形口模）異形口模 異型制品（型材）：從任一口模（異形口模）異型制品（型材）：從任一口模（異形口模）擠出而得到具有不規(guī)則截面的半成品。擠出而得到具有不規(guī)則截面的半成品。有有中空中空和和開放式開放式兩大類。兩大類。二）雙螺桿擠出機(jī)二）雙螺桿擠出機(jī) 指在一根兩相連孔道組成指在一根兩相連孔道組成截面截面的料筒內(nèi)由的料筒內(nèi)由兩根相互兩根相互嚙合或相切嚙合或相切的螺桿組成的擠出裝置。的螺桿組成的擠出裝置。雙螺桿結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的差別：雙螺桿結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的差別：（1 1）嚙合還是非嚙合）嚙合還是非嚙合；（2 2）對(duì)嚙合螺桿：同向轉(zhuǎn)動(dòng)還是反向轉(zhuǎn)動(dòng)；）對(duì)嚙合螺桿：同向轉(zhuǎn)動(dòng)還是反向轉(zhuǎn)動(dòng)；（3 3）螺桿是圓柱形還是錐

24、形；）螺桿是圓柱形還是錐形；（4 4）壓縮比的實(shí)現(xiàn)是靠：螺紋高度或?qū)С?；）壓縮比的實(shí)現(xiàn)是靠：螺紋高度或?qū)С蹋?根徑由小變大或外根徑由小變大或外 徑由大變?。粡接纱笞冃?； 螺紋頭數(shù)變化。螺紋頭數(shù)變化。（5 5）螺桿是整體的還是組合的。）螺桿是整體的還是組合的。螺桿類型螺桿類型：（1 1）ColomboColombo螺桿：螺桿：螺桿分為三段，每一段有一混合室。螺桿分為三段，每一段有一混合室。加料段的外徑和螺距最大；加料段的外徑和螺距最大；壓縮段次之；壓縮段次之；均化段為最小。均化段為最小。同一段中，螺桿是等徑等距的。同一段中，螺桿是等徑等距的。（2 2）錐形雙螺桿）錐形雙螺桿 向外反向轉(zhuǎn)動(dòng)。向外反

25、向轉(zhuǎn)動(dòng)。 從加料段到計(jì)量段，螺桿的外徑和根徑從加料段到計(jì)量段，螺桿的外徑和根徑均勻地由大到小變化。均勻地由大到小變化。 螺桿各部分的長(zhǎng)度、螺紋頭數(shù)、螺槽數(shù)、螺桿各部分的長(zhǎng)度、螺紋頭數(shù)、螺槽數(shù)、螺棱寬度、螺棱形狀等均有變化。螺棱寬度、螺棱形狀等均有變化。（3 3）組合型雙螺桿）組合型雙螺桿 由不同數(shù)目的具有不同功能的螺桿元件由不同數(shù)目的具有不同功能的螺桿元件按一定要求和順序裝到帶導(dǎo)鍵或三角形芯軸按一定要求和順序裝到帶導(dǎo)鍵或三角形芯軸上組合而成的。上組合而成的。 可以連續(xù)輸送、塑化、均化、加壓、排可以連續(xù)輸送、塑化、均化、加壓、排氣。氣。（4 4）非嚙合型雙螺桿）非嚙合型雙螺桿 類似兩根平行單螺桿

26、在料筒中轉(zhuǎn)動(dòng)，但類似兩根平行單螺桿在料筒中轉(zhuǎn)動(dòng)，但兩根螺桿反向轉(zhuǎn)動(dòng)并相切。兩根螺桿反向轉(zhuǎn)動(dòng)并相切。 分為單階和雙階兩種形式。分為單階和雙階兩種形式。三）擠出機(jī)的輔助設(shè)備三）擠出機(jī)的輔助設(shè)備 1 1. .原料輸送、干燥等原料輸送、干燥等預(yù)處理設(shè)備預(yù)處理設(shè)備； 2 2. .定型和冷卻設(shè)備定型和冷卻設(shè)備，如定型裝置、水冷卻，如定型裝置、水冷卻裝置、空氣冷卻裝置；裝置、空氣冷卻裝置； 3 3. .用于連續(xù)地、平穩(wěn)地將制品接出的可調(diào)用于連續(xù)地、平穩(wěn)地將制品接出的可調(diào)速速牽引裝置牽引裝置； 4 4. .成品成品切斷和輥卷切斷和輥卷裝置；裝置； 5 5. .控制設(shè)備控制設(shè)備等。等。四）擠出機(jī)的一般操作方法四

27、）擠出機(jī)的一般操作方法1.1.開車前準(zhǔn)備的工作；開車前準(zhǔn)備的工作；2.2.機(jī)器運(yùn)行開始的工作；機(jī)器運(yùn)行開始的工作；3.3.停車時(shí)的工作；停車時(shí)的工作；4.4.清理設(shè)備。清理設(shè)備。注意：電、熱、機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)、笨重部件裝卸等。注意：電、熱、機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)、笨重部件裝卸等。三、三、 擠出成型原理擠出成型原理一）一） 固體輸送固體輸送以固體對(duì)固體的摩擦力靜平衡為基礎(chǔ)。以固體對(duì)固體的摩擦力靜平衡為基礎(chǔ)。假設(shè)：假設(shè)：（1 1）物料與螺槽和料筒內(nèi)壁所有邊緊密接觸，形）物料與螺槽和料筒內(nèi)壁所有邊緊密接觸，形成固體塞或固體床，并以恒定的速率移動(dòng)；成固體塞或固體床，并以恒定的速率移動(dòng)；（2 2）略去螺棱與料筒的間隙，物料重

28、力和密度變）略去螺棱與料筒的間隙，物料重力和密度變化等的影響；化等的影響；（3 3）螺槽深度是恒定的，壓力只是螺槽長(zhǎng)度的）螺槽深度是恒定的，壓力只是螺槽長(zhǎng)度的函數(shù)，摩擦系數(shù)與壓力無(wú)關(guān)；函數(shù)，摩擦系數(shù)與壓力無(wú)關(guān)；（4 4）螺槽中固體物料像彈性固體塞一樣移動(dòng)，）螺槽中固體物料像彈性固體塞一樣移動(dòng)，受周圍的螺桿和料筒表面之間的摩擦力控制，受周圍的螺桿和料筒表面之間的摩擦力控制，只只有物料與螺桿之間的摩擦力小于物料與料筒之間有物料與螺桿之間的摩擦力小于物料與料筒之間的摩擦力時(shí)物料才能沿軸向前進(jìn)，否則物料將與的摩擦力時(shí)物料才能沿軸向前進(jìn)，否則物料將與螺桿一起轉(zhuǎn)動(dòng)。螺桿一起轉(zhuǎn)動(dòng)。P P：螺槽中體系的壓力；

29、螺槽中體系的壓力；AbAb、AsAs：固體塞與料筒和螺桿間的壓力；固體塞與料筒和螺桿間的壓力；fbfb、fsfs：摩擦系數(shù)；摩擦系數(shù)；FbFb、FsFs：摩擦力。摩擦力。固體輸送率固體輸送率QsQs：RsRs、RbRb：螺槽底部和頂部半徑；螺槽底部和頂部半徑；e:e:螺棱寬度；螺棱寬度； a a：平均螺旋角；平均螺旋角；i:i:螺紋頭數(shù)。螺紋頭數(shù)。bpLVbpLVtanbpLVsinbV則：則：N N：螺桿轉(zhuǎn)數(shù)；螺桿轉(zhuǎn)數(shù)； b b：料筒表面處的螺旋角；料筒表面處的螺旋角；DbDb：螺桿外徑；螺桿外徑；HfHf：螺槽深度。螺槽深度?？梢姡汗腆w輸送率與螺桿的幾何尺寸和移動(dòng)可見：固體輸送率與螺桿的幾

30、何尺寸和移動(dòng)角角 有關(guān)。有關(guān)。通常通常 在在0 0 90 90范圍，范圍， 0 0時(shí)，時(shí)，QsQs為零，為零， 9090時(shí)，時(shí)，QsQs為最大。為最大。因此，為了增大輸送量，可以采取以下措施：因此，為了增大輸送量，可以采取以下措施：（1 1）螺桿直徑不變時(shí)，增大螺槽寬度）螺桿直徑不變時(shí)，增大螺槽寬度（2 2）減小聚合物與螺桿的摩擦系數(shù)）減小聚合物與螺桿的摩擦系數(shù)fsfs（3 3）增大聚合物與料筒的摩擦系數(shù)）增大聚合物與料筒的摩擦系數(shù)fbfb，如：料筒如：料筒 內(nèi)開設(shè)縱向溝槽；錐形開槽料筒內(nèi)開設(shè)縱向溝槽；錐形開槽料筒（4 4）減小螺旋角）減小螺旋角 b b，使使 為最大為最大（5 5）從工藝角度

31、上考慮送料段料筒和螺桿的溫度）從工藝角度上考慮送料段料筒和螺桿的溫度二）固體熔化（相遷移）過程二）固體熔化（相遷移）過程 塑料在擠出機(jī)中的塑化過程是很復(fù)雜的。以往的理論研究多著重在均化段熔體的流動(dòng)，其次是螺桿內(nèi)固體物料在送料段的輸送。 通常塑料在擠出機(jī)中的熔化主要是在壓縮段完成 1.1.塑料的熔化過程塑料的熔化過程1）塑煉溫度、所需機(jī)械功（反映物料抵抗形為的粘度大?。┡c塑煉時(shí)間的關(guān)系（圖6-9） （1）ttAtAtAtA 料溫和摩擦熱作用下，粒子表面最早熔化并發(fā)生粘結(jié)，表面破壞； 聚合物分子熱運(yùn)動(dòng)加速，粒子開始膨脹，此時(shí)轉(zhuǎn)矩最小為 MA（2） tA t tB 隨塑煉時(shí)間增長(zhǎng)，熱量增加使溫度上升

32、，物料粘度增大，以至到時(shí)間tB時(shí)機(jī)械功增至最大值MB （3） tB t tC 溫度進(jìn)一步升高，塑料熔融加速，粘度減小，并逐漸轉(zhuǎn)化為螺桿擠壓作用下的粘性流動(dòng)，螺桿轉(zhuǎn)柜下降，到達(dá)時(shí)間tC時(shí)，物料溫度與粘度都達(dá)較均一平衡狀態(tài) Mc（3） tC t tD 當(dāng)塑煉時(shí)間到達(dá)tD時(shí)，塑料出現(xiàn)熱機(jī)械降解與交聯(lián)，機(jī)械功和溫度又有所上升。 2）塑料在螺桿上由固體轉(zhuǎn)化為熔融狀態(tài)的過程（見圖6-10（a）、（b） 在擠出過程中，在螺桿加料段附近一段內(nèi)充滿著固體粒子，接近均化段的一段內(nèi)則充滿著已熔化的塑料；而在螺桿中間大部分區(qū)段內(nèi)固體粒子與熔融物共存 圖（a）中示出了固體床在展開螺槽內(nèi)的分布和變化情況。圖（b）則表示了

33、固體床在熔化區(qū)隨熔融過程進(jìn)行而逐漸消失的情況。 由實(shí)驗(yàn)觀察到在一個(gè)螺槽中固體物料的熔化由實(shí)驗(yàn)觀察到在一個(gè)螺槽中固體物料的熔化過程：過程： 與料筒表面接觸的固體粒子，由于料筒的傳與料筒表面接觸的固體粒子，由于料筒的傳導(dǎo)熱和摩擦熱的作用，首先熔化，并形成一層薄導(dǎo)熱和摩擦熱的作用，首先熔化，并形成一層薄膜，膜，稱為熔膜稱為熔膜。 這些不斷熔融的物料，在螺桿與料筒的相對(duì)這些不斷熔融的物料，在螺桿與料筒的相對(duì)運(yùn)動(dòng)下，不斷向螺紋推進(jìn)面匯集，從而形成漩渦運(yùn)動(dòng)下，不斷向螺紋推進(jìn)面匯集，從而形成漩渦狀的流動(dòng)區(qū)，狀的流動(dòng)區(qū)，稱為溶池稱為溶池。3 ）一個(gè)螺槽內(nèi)固體物料的熔化過程（可用圖6-11表示 ） 在溶池的前邊

34、充滿著在溶池的前邊充滿著受熱軟化和半熔融后受熱軟化和半熔融后粘粘結(jié)在一起的固體粒子和尚未完全熔結(jié)和溫度較低結(jié)在一起的固體粒子和尚未完全熔結(jié)和溫度較低的的固體粒子固體粒子，統(tǒng)稱為固體床統(tǒng)稱為固體床。 沿螺槽前移的過程中，固體床寬度逐漸減小，沿螺槽前移的過程中，固體床寬度逐漸減小，直至全部消失。直至全部消失。 從熔化開始到固體床的寬度下降到零的總長(zhǎng)度，從熔化開始到固體床的寬度下降到零的總長(zhǎng)度，稱為熔化區(qū)的長(zhǎng)度稱為熔化區(qū)的長(zhǎng)度。一般的，熔化速率越高，熔化。一般的，熔化速率越高，熔化長(zhǎng)度越短。長(zhǎng)度越短。4）塑料往機(jī)頭方向輸送時(shí)的熔融過程（如圖6-10（a）所示） 自熔融區(qū)始點(diǎn)（相變點(diǎn)）A開始，固相的寬

35、度將逐漸減小，液相寬度則逐漸增加，直到熔化區(qū)終點(diǎn)（相變點(diǎn)）B，固相寬度就減小到零。螺槽的整個(gè)寬度內(nèi)均將為熔融物充滿。 從熔化開始到固體床的寬度降到零為止的總長(zhǎng)，稱為熔化長(zhǎng)度。 一般，熔化速率越高則熔化長(zhǎng)度越短；反之就越長(zhǎng)。在熔化區(qū)域中，固體床在螺槽中的厚度（即為螺槽深）沿?cái)D出方向逐漸減小。 （見6-12）圖圖6-126-12是聚丙烯在是聚丙烯在9090毫米螺桿中固體床厚度變化情況毫米螺桿中固體床厚度變化情況 （N=60rpm, Q=71Kg/h）5 5）熔化實(shí)驗(yàn)結(jié)論）熔化實(shí)驗(yàn)結(jié)論 A. 塑料的整個(gè)熔化過程是在螺桿熔融區(qū)進(jìn)行的，塑料的整個(gè)熔化過程是在螺桿熔融區(qū)進(jìn)行的， B. 塑料的整個(gè)熔化過程直

36、接反映了固相寬度沿塑料的整個(gè)熔化過程直接反映了固相寬度沿螺槽方向變化的規(guī)律，這種變化規(guī)律，決定于螺桿參螺槽方向變化的規(guī)律，這種變化規(guī)律，決定于螺桿參數(shù)、操作條件和塑料的物性等。數(shù)、操作條件和塑料的物性等。6 6）熔化理論的物理模型）熔化理論的物理模型 （見圖（見圖6-136-13） （1）表征塑料熔化過程固相寬度沿螺槽方向變化的規(guī)律，需要對(duì)實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果作一些假設(shè)： （i）擠出過程是穩(wěn)定的，即在擠出過程中螺桿上某一螺槽內(nèi)的分界面位置固定不變； （ii）整個(gè)固相為均勻連續(xù)體； （iii）塑料的熔融溫度范圍較窄，因此固液相之間的分界面比較明顯；螺槽與固相的橫斷面都是矩形的。 由此得圖6-13簡(jiǎn)化模型

37、 實(shí)踐表明，熔化物料的熱源有二實(shí)踐表明，熔化物料的熱源有二： 一是依靠料筒傳來(lái)的熱量； 一是熔膜內(nèi)摩擦剪切產(chǎn)生的熱量。 這些熱量通過熔膜（1）傳導(dǎo)到遷移面（3），使固體粒子在分界面上熔化，由此形成沿螺槽深度方向（y向）物料的溫度分布，如圖6-14（b）所示。 當(dāng)熔膜的厚度超過螺紋間隙時(shí)，熔膜被料筒表面“拖曳”而匯集于熔池（2）；同時(shí)固體床又以一定速度沿y方向移向分界面，加以補(bǔ)充形成新的熔膜，以保證穩(wěn)定狀態(tài)。在擠出過程中曾假定螺桿不動(dòng)而料筒旋轉(zhuǎn)，則料筒將以切線速度 運(yùn)動(dòng)，其值可用料筒直徑 及螺桿轉(zhuǎn)速N表示： （6-6）這個(gè)速率可分解成二個(gè)分量見圖6-10（a）： （6-7）（6-8）式中 為螺桿

38、上螺紋的螺旋角； 是物料沿螺槽移動(dòng)的速度。由于料筒內(nèi)表面對(duì)物料的拖曳作用，在料筒表面上最大. 從料筒表面到固體床之間會(huì)出現(xiàn)速度的迅速減小 （圖6-14a）z三、三、熔體輸送熔體輸送 正常狀態(tài)下均化段的生產(chǎn)率就可代表擠出生產(chǎn)率，該段的功率消耗也作為整個(gè)擠出機(jī)功率消耗的計(jì)算基礎(chǔ)。 如 以代表送料段的送料速率， 代表壓縮段的熔化速率， 代表均化段的擠出速率 ，則有： （1）當(dāng) 時(shí)，擠出機(jī)供料不足，生產(chǎn)不正常，質(zhì)量不符合要求； （2）當(dāng) 時(shí)，均化段就成為控制區(qū)域，操作平衡，質(zhì)量也得到保證 ； （3）三者之間不能相差太大，否則均化段壓力太大，出現(xiàn)超負(fù)荷，操作也不正常 1）熔體在均化段的輸送四種主要形式

39、（1）正流 即沿著螺槽向機(jī)頭方向的流動(dòng)；它是螺桿即沿著螺槽向機(jī)頭方向的流動(dòng)；它是螺桿旋轉(zhuǎn)時(shí)螺紋斜棱的推力在螺槽旋轉(zhuǎn)時(shí)螺紋斜棱的推力在螺槽Z Z軸方向作用的結(jié)果，其流動(dòng)軸方向作用的結(jié)果，其流動(dòng)也稱也稱拖曳流動(dòng)拖曳流動(dòng)。塑料的擠出就是這種流動(dòng)產(chǎn)生，其體積流。塑料的擠出就是這種流動(dòng)產(chǎn)生，其體積流率（體積率（體積/ /單位時(shí)間）用單位時(shí)間）用QD表示表示。 （2）逆流 方向正與流相反，它是由機(jī)頭、口模、過濾方向正與流相反，它是由機(jī)頭、口模、過濾網(wǎng)等對(duì)塑料網(wǎng)等對(duì)塑料反壓反壓所引起的所引起的反壓流動(dòng)反壓流動(dòng)，又稱，又稱壓力流動(dòng)壓力流動(dòng)。 逆流的體積流率用Qp表示，速度分布見圖3-10（a）。 正流和逆流在

40、螺桿通道中所形成的凈流動(dòng)，這是兩種速度進(jìn)行代數(shù)加合，如圖3-10（ b）所示。 1）熔體在均化段的輸送四種主要形式 （3）橫流 沿X軸方向即與螺紋斜棱相垂直方向流動(dòng)。 （4）漏流 。2）擠出機(jī)的生產(chǎn)率計(jì)算 Q = QD ( Qp + QL ) (6-9) I.塑料的流動(dòng)是滯流，為牛頓型流動(dòng)；II.塑料的溫度沒有變化，當(dāng)然它的粘度也不會(huì)變化；III. 均化段螺桿寬度與該段深度比大于10；IV. 如果螺槽深度與螺桿直徑之比h/D0.07時(shí)，螺槽側(cè)壁對(duì)塑料流動(dòng)的影響不大，可以略去。 3）單螺桿擠出機(jī)均化段的流動(dòng)速率計(jì)算 6-10 式中Q 擠出機(jī)的生產(chǎn)率，厘米3/秒； D 螺桿直徑，厘米； h 均化段

41、螺槽深度，厘米； N 螺桿轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)/秒； 螺旋角，度； e 螺紋斜棱寬度，厘米； 均化段料流壓力降，公斤/厘米2； 螺桿一機(jī)筒間隙，厘米； 塑料熔體的粘度，公斤秒/厘米2；L均化段長(zhǎng)度，厘米。 eLptgDLpDhhNDQ1012sin2sincos3222322分析： （1）漏流 的大小 與徑向間隙的三次方成正比；因此它的增大，生產(chǎn)率就明顯下降。但過小的間隙在有漏流通過時(shí)，間隙處的剪切速率太大，過度的內(nèi)摩擦熱又會(huì)使塑料分解。 間隙值通常取 （用于較大螺桿） （用于較小螺桿）。一般漏流都不太大，在實(shí)際計(jì)算中有時(shí)將此項(xiàng)略去。 （2） Q的簡(jiǎn)化計(jì)算 若用機(jī)頭壓力P來(lái)代替 ，而熔體粘度取平均值 來(lái)計(jì)

42、算，分析：（2） Q的簡(jiǎn)化計(jì)算 （6-11） 上式中， A、B只與螺桿的結(jié)構(gòu)尺寸有關(guān)，因而當(dāng)螺桿確定后，A、B便是常數(shù)。 因此，擠出生產(chǎn)率主要與螺桿轉(zhuǎn)速和熔體粘度相關(guān)。 分析：（3） Q的簡(jiǎn)化計(jì)算 如果塑料是假塑性液體，則式（6-10）略去漏流后可改為： 6-12 式中 K流動(dòng)常數(shù)；m常數(shù) 式（6-10）與式（6-12）比較可看出，右方第一項(xiàng)是完全相等的，第二項(xiàng)不相同，說(shuō)明塑料的流變性能僅與式（6-12）第二項(xiàng)（在逆流項(xiàng)出現(xiàn)）有關(guān)，而與第一項(xiàng)無(wú)關(guān)。 如果擠出的塑料是流動(dòng)性較大的（亦即 較小或K較大，K的意義見式2-10），則擠出量對(duì)壓力的敏感性就越大，這說(shuō)明采用擠出成型是不十分相宜的。 式2-

43、10可知：正流與螺槽深度h成正比，而逆流則與其三次或多次方成正比。因此，在壓力較低時(shí)，用淺槽螺桿的擠出量會(huì)比用深槽螺桿時(shí)低。而當(dāng)壓力高至一定程度后，其情況正相反。這一推論說(shuō)明淺槽螺桿對(duì)壓力的敏感性不很顯著，而能在壓力波動(dòng)下擠出較好質(zhì)量的制品，但螺槽不能太淺，否則容易使塑料燒焦。 四）螺桿和機(jī)頭的特性曲線與擠出機(jī)生產(chǎn)率的關(guān) 系 1）螺桿特性曲線 即擠出效率與壓力之間的特性曲線 (1) 牛頓液體塑料熔體的螺桿特性曲線 塑料熔體（假定為牛頓液體）通過機(jī)頭和口模時(shí)的體積流率（厘米3/秒），可用以下流動(dòng)方程簡(jiǎn)單表示： （6-13） 為物料通過機(jī)頭和口模的壓力降（公斤/厘米2） (1) 牛頓液體塑料熔體的

44、螺桿特性曲線 為塑料熔體通過機(jī)頭和口模時(shí)的粘度（公斤秒/厘米2） K 為機(jī)頭和口模的阻力常數(shù)，僅與機(jī)頭大小和形狀有關(guān)，其大小計(jì)算： 對(duì)圓形口模： 對(duì)環(huán)形口模： 對(duì)狹縫形口模： 以 為斜率的直線，以N、D為變量，可得特性曲線(2) 假塑性熔體的螺桿特性曲線 對(duì)假塑性液體來(lái)說(shuō)；按同樣理由，可以將式（6-12）寫為： （6-14） 而將式（6-13）改寫為： （6-15） 特性曲線應(yīng)用： 圖6-15中兩組直線的交點(diǎn)就是操作點(diǎn)，利用這種圖可以求出指定擠出機(jī)、配合不同機(jī)頭和口模時(shí)的擠出量，使用極為方便，因?yàn)橹恍瓒c(diǎn)就可以決定。 上列兩式中的 和 對(duì)給定的塑料在等溫下擠出的情況來(lái)說(shuō)，都是常數(shù)。其它符號(hào)所代

45、表的意義如前所述。 根據(jù)式（6-14）、（6-15）繪出螺桿和口模的特性曲線不是直線而是拋物線（見圖6-16） 從螺桿特性曲線與擠出量和壓力降的關(guān)系可以得出: () 擠出量隨螺桿轉(zhuǎn)數(shù)增加而增大 ,但隨模具阻力增大（即口模尺寸減?。┒鴾p小; () 螺桿螺槽深淺對(duì)物料的壓力、擠出量和溫度都有影響 A. 深槽螺桿的擠出量對(duì)壓力變化的敏感性大(6-17a); 深螺槽桿在模具阻力小時(shí)，擠出量隨槽深增加而增大；但模具阻力增大時(shí)，壓力降微小變化就會(huì)引起擠出量的迅速減少； 相反，淺螺槽螺桿在模具阻力變化時(shí)，其擠出量的波動(dòng)較小 ; B. 機(jī)頭內(nèi)熔體的壓力能引起料溫的變化 (6-17b); 深螺槽螺桿對(duì)壓力敏感性

46、大，故物料溫度容易出現(xiàn)較大的波動(dòng)，以致影響擠出物的質(zhì)量； 淺螺槽螺桿在壓力變化時(shí)，對(duì)料溫的影響較小 . C.均化段的長(zhǎng)度對(duì)擠出量的影響 （ 圖6-18） 長(zhǎng)度越大時(shí)受模具阻力的影響較小，即使因口模阻力變化而引起機(jī)會(huì)內(nèi)壓力較大的波動(dòng)時(shí)，擠出量的變化也較小 。 D. 機(jī)頭對(duì)物料流動(dòng)的阻力與口模和機(jī)頭的截面尺寸和長(zhǎng)度有關(guān)，因而也影響擠出量。 （圖6-19） 物料流動(dòng)時(shí)受到的阻力，大體上與口模的截面積或長(zhǎng)度成反比?？谀＝孛娉叽缬蠡蚩谀Ｆ街辈糠钟痰臋C(jī)頭阻力愈小，這時(shí)機(jī)頭內(nèi)壓力的微小波動(dòng)都會(huì)引起擠出量很大的變化，并影響產(chǎn)品的質(zhì)量。 三、三、 擠出成型工藝與過程擠出成型工藝與過程通常的程序：通常的程序：

47、成型物料預(yù)處理成型物料預(yù)處理擠出造型擠出造型制品的定型與冷卻制品的定型與冷卻制品的牽引與卷?。ㄇ懈睿┲破返臓恳c卷?。ㄇ懈睿┖筇幚砗筇幚戆b包裝一）一）成型物料預(yù)處理成型物料預(yù)處理通常包括干燥、預(yù)熱、著色、混入各種添加劑和廢通常包括干燥、預(yù)熱、著色、混入各種添加劑和廢品的回收利用等。品的回收利用等。 水分水分：影響擠出過程的正常進(jìn)行和制品的質(zhì)量。使：影響擠出過程的正常進(jìn)行和制品的質(zhì)量。使制品出現(xiàn)氣泡、表面晦暗、物理機(jī)械性能下降、甚至無(wú)制品出現(xiàn)氣泡、表面晦暗、物理機(jī)械性能下降、甚至無(wú)法擠出。法擠出。 控制控制含水量含水量0.5以下以下。同時(shí)不含有任何可見雜質(zhì)。同時(shí)不含有任何可見雜質(zhì)。二）擠出成型

48、二）擠出成型 擠出過程中螺桿轉(zhuǎn)數(shù)、料筒壓力、溫度應(yīng)視具擠出過程中螺桿轉(zhuǎn)數(shù)、料筒壓力、溫度應(yīng)視具體情況而加以調(diào)整。體情況而加以調(diào)整。1.1.物料溫度物料溫度：來(lái)：來(lái)源于料筒加熱器源于料筒加熱器和螺桿對(duì)物料的和螺桿對(duì)物料的剪切。剪切。料溫升高：粘度降低，利于塑化； 熔體流量大，出料加快； 機(jī)頭和口模溫度過高，擠出物形狀穩(wěn)定性差，制 品收縮率增加， 甚至制品發(fā)黃、出現(xiàn)氣泡。 擠出不能正常進(jìn)行。溫度降低：熔體粘度大，機(jī)頭壓力增加，制品密、 形狀穩(wěn)定性好，但離模膨脹嚴(yán)重，應(yīng)適 當(dāng)增大牽引速度。料溫過低：塑化較差，且因熔體粘度大而使功率消 耗增加。口模與模芯溫差過大：擠出制品出現(xiàn)向內(nèi)或向外翻 或扭歪情況。

49、2.2.轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速 增大螺桿的轉(zhuǎn)速：強(qiáng)化對(duì)物料的剪切作用，利增大螺桿的轉(zhuǎn)速：強(qiáng)化對(duì)物料的剪切作用，利于物料的混合和塑化，提高物料的壓力。于物料的混合和塑化，提高物料的壓力。3 3、制品的定型與冷卻、制品的定型與冷卻 熱塑性塑料擠出制品，在離開機(jī)頭口模后，應(yīng)進(jìn)行冷卻定型。 定型不及時(shí)，自身重力作用下，會(huì)發(fā)生形變。 大多數(shù)情況下定型與冷卻往往同時(shí)進(jìn)行。 擠出管材和各種異型材時(shí)才有定型過程，擠出薄膜、單絲、線纜包覆物等不需定型。擠出板材和片材時(shí)，有時(shí)還通過一對(duì)壓輥壓平，也有定型和冷卻作用。3 3、制品的定型與冷卻、制品的定型與冷卻 管材的定型方法可用定徑套、定徑環(huán)和定徑板等，也有采用能通水冷卻的特殊口

50、模來(lái)定徑的，但不管哪種方法，都是使管坯內(nèi)外形成壓力差，使其緊貼定徑套上而冷卻定型，定徑套總是備有水冷卻系統(tǒng)。 冷卻時(shí)，冷卻速度對(duì)制品的性能有一定影響，對(duì)硬質(zhì)塑料如聚苯乙烯、低密度聚乙烯和硬聚氯乙烯等，冷卻過快時(shí)時(shí)容易在制品中引起內(nèi)應(yīng)力等，并降低外觀質(zhì)量；對(duì)軟質(zhì)或結(jié)晶的塑料，則應(yīng)較快冷卻，否則制品極易變形 4、牽引（拉伸）和熱處理 制品從口模擠出后，產(chǎn)生離模膨脹，擠出物尺寸和形狀發(fā)生改變，應(yīng)及時(shí)引出。 常用管材牽引設(shè)備：滾輪式、履帶式。 牽引速度應(yīng)與擠出速度很快地配合，且速度均勻。一般牽引速度大于擠出速度，以消除離模膨脹，并對(duì)制品進(jìn)行適度拉伸（產(chǎn)生一定程度的取向）；同時(shí)要求牽引速度十分均勻，不然

51、就會(huì)影響其尺寸均勻和物理機(jī)械性能。 有些制品需熱處理：如由狹縫扁平口模直接擠出片材經(jīng)拉伸而得的薄膜，以減小熱收縮率，提高尺寸穩(wěn)定性。5、 擠出成型的發(fā)展趨勢(shì)1.大型化：?jiǎn)温輻U擠出機(jī)的L/D可達(dá)42；螺桿直徑可達(dá)300420mm，甚至達(dá)750mm；多螺桿擠出機(jī)直徑可達(dá)600mm（臥式），300mm（立式），長(zhǎng)度可達(dá)875mm。2.高擠出速度：直徑65的擠出機(jī)螺桿轉(zhuǎn)速高達(dá)8001000r/min。3.多效能：以擠出機(jī)為主機(jī)，加上輔機(jī)，可生產(chǎn)多種制品。4.自動(dòng)化：擠出溫度及壓力等工藝條件采用PID （比例、積分、微分）測(cè)控等。5.連續(xù)化：從粉料開始直到制品實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化連續(xù)流水線。6、幾種制品的擠出工

52、藝（1）管材的擠出 擠出管材所用設(shè)備有擠出機(jī)、機(jī)頭、定型裝置、冷卻槽、牽引設(shè)備、切斷設(shè)備以及擴(kuò)口設(shè)備等。A. 機(jī)頭和口模大體上分為：偏移式：內(nèi)徑尺寸要求準(zhǔn)確的生產(chǎn)直通式：常用。 擠出機(jī)擠出的熔融塑料進(jìn)入機(jī)頭由芯模及口模外套所構(gòu)成的環(huán)隙通道流出后即成為管狀物。B.定型 擠出的管狀物首先應(yīng)通過定型裝置，使之冷卻變硬而定型。定型方法： （）外徑定型：在管狀物外壁和定徑套內(nèi)壁緊密接觸的情況下進(jìn)行冷卻而實(shí)現(xiàn)的。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便，為我國(guó)普遍采用。（）內(nèi)徑定型：是將定徑套的冷卻水管從芯棒處伸進(jìn)，必須使用偏移式機(jī)頭。 用這種方法制得的管材內(nèi)壁比較光滑。.C.冷卻可用的裝置有冷卻水槽和噴淋水箱兩種。 為防止管

53、材冷卻過程中發(fā)生彎曲變形，采用沿為防止管材冷卻過程中發(fā)生彎曲變形，采用沿管材圓周上均勻布置噴水頭對(duì)管材進(jìn)行管材圓周上均勻布置噴水頭對(duì)管材進(jìn)行噴淋冷卻噴淋冷卻。D.D.牽引牽引常用牽引管材的裝置有常用牽引管材的裝置有滾輪式滾輪式和和履帶式履帶式兩種。兩種。滾輪式滾輪式履帶式履帶式2 2、吹塑薄膜的擠出、吹塑薄膜的擠出 塑料熔體由環(huán)隙形口模擠成管狀物后，即牽引裝塑料熔體由環(huán)隙形口模擠成管狀物后，即牽引裝置牽引上升（少數(shù)采用水平、向下）并同時(shí)進(jìn)行吹脹，置牽引上升（少數(shù)采用水平、向下）并同時(shí)進(jìn)行吹脹，至一定距離后，通過導(dǎo)向夾板而被牽引輥夾攏。至一定距離后，通過導(dǎo)向夾板而被牽引輥夾攏。 吹塑法廣應(yīng)用于生

54、產(chǎn)聚乙烯和聚氯乙烯等塑料薄吹塑法廣應(yīng)用于生產(chǎn)聚乙烯和聚氯乙烯等塑料薄膜。膜。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：1.1.設(shè)備緊湊，單位產(chǎn)率所需的投資少；設(shè)備緊湊，單位產(chǎn)率所需的投資少； 2 2. .在一定范圍內(nèi)可以方便調(diào)整薄膜的寬度和（或在一定范圍內(nèi)可以方便調(diào)整薄膜的寬度和（或厚度）；厚度）； 3 3. .無(wú)邊緣影響，免除整邊裝置，減少?gòu)U料損失；無(wú)邊緣影響，免除整邊裝置，減少?gòu)U料損失； 4 4. .雙軸定向，強(qiáng)度較高。雙軸定向，強(qiáng)度較高。缺點(diǎn)：1.冷卻速度偏小，薄膜透明度差； 2.厚薄偏差較大。一、擠出機(jī) 單螺桿擠出機(jī)，大小隨所制薄膜的寬度和厚度而定。 產(chǎn)率受冷卻和牽引兩種速率控制。一種擠出機(jī)只適于生產(chǎn)少數(shù)幾種規(guī)格的

55、產(chǎn)品。二、機(jī)頭和口模機(jī)頭類型轉(zhuǎn)向式的直角型：應(yīng)用較多水平向的直通型：適于熔體粘度較大，熱敏性塑料。三）冷卻應(yīng)控制較低的料溫。 冷卻方法：利用壓縮空氣通過風(fēng)向環(huán)向泡狀物各點(diǎn)直接吹送。還可以用冷凍空氣、二次風(fēng)環(huán)、芯棒內(nèi)冷等技術(shù)。四）牽引 吹脹的泡狀物 ，在機(jī)頭的頂部，進(jìn)入導(dǎo)向板并由牽引輥將其夾封，牽引而導(dǎo)至卷裝置。五）操作注意吹脹比與牽引比相等，通用的吹脹比為23。3 3 雙向拉伸薄膜的平擠雙向拉伸薄膜的平擠采用扁平機(jī)頭。 平擠的擠出物經(jīng)過冷卻，輾光等所取得的薄膜厚薄公差小，生產(chǎn)率高，應(yīng)用廣泛，但強(qiáng)度和透明度較差，但輔以拉伸（即平擠拉伸）的成型方法，取得雙軸定向，則薄膜性能較優(yōu)越。 塑料熔體由扁平

56、機(jī)頭擠成厚片后，被送至不同轉(zhuǎn)速的一組拉伸輥上進(jìn)行縱向拉伸，經(jīng)縱向拉伸的薄膜再送至拉幅機(jī)上作橫向拉伸，薄膜離開拉幅機(jī)后即進(jìn)行冷卻和卷取。3 3、雙向拉伸薄膜的平擠、雙向拉伸薄膜的平擠1）擠出機(jī)大小符合要求，保證物料塑化、溫度均勻，料流無(wú)脈動(dòng)。2）機(jī)頭和口模采用中心進(jìn)料窄縫形機(jī)頭。3）厚片的冷卻對(duì)結(jié)晶性聚合物（聚酯、PP等）立即實(shí)行急冷。采用冷卻轉(zhuǎn)鼓進(jìn)行冷卻?？谀Ｅc冷卻轉(zhuǎn)鼓最好順向排列。厚片厚度為拉伸薄膜的1216倍。4 4）縱向拉伸）縱向拉伸拉伸倍數(shù)等于兩拉伸輥的線速比。拉伸倍數(shù)等于兩拉伸輥的線速比。拉伸輥溫度為拉伸輥溫度為8012080120?？v拉后的薄膜需冷卻：目的是使結(jié)晶迅速停止，縱拉后的

57、薄膜需冷卻：目的是使結(jié)晶迅速停止，固定取向結(jié)構(gòu)；張緊厚片，避免回縮。固定取向結(jié)構(gòu)；張緊厚片，避免回縮。冷卻輥溫度控制在塑料的玻璃化溫度左右。冷卻輥溫度控制在塑料的玻璃化溫度左右。 5 5）橫向拉伸）橫向拉伸拉幅機(jī)拉幅機(jī)預(yù)熱段：重新加熱到玻璃化溫度以上。預(yù)熱段：重新加熱到玻璃化溫度以上。拉伸段：拉伸段：1010 左右的張角左右的張角拉伸倍數(shù)為拉幅機(jī)出口寬度與縱拉后薄膜寬度之比。拉伸倍數(shù)為拉幅機(jī)出口寬度與縱拉后薄膜寬度之比。在在2.542.54之間。之間。6 6）熱定型和冷卻）熱定型和冷卻溫度至少應(yīng)比聚合物最大結(jié)晶速率溫度大溫度至少應(yīng)比聚合物最大結(jié)晶速率溫度大1010。緩沖段：防止熱定型段溫度直接

58、影響拉伸段，使緩沖段：防止熱定型段溫度直接影響拉伸段，使 拉伸段溫度得到嚴(yán)格控制。拉伸段溫度得到嚴(yán)格控制。熱定型后需冷卻至室溫，以消除熱量。熱定型后需冷卻至室溫，以消除熱量。7 7）切邊和卷?。┣羞吅途砣《?、二、 注射成型注射成型一）一） 概述概述 注射成型（又稱注射模塑或注塑），是成型塑料制品是一種重要方法，幾乎所有的熱塑性塑料及多種熱固性塑料都可用此法成型。 可成型各種形狀、尺寸、精度、滿足各種要求的模制品。 注塑制品約占塑料制品總量到2030%。如各種工業(yè)配件、儀器儀表零件、結(jié)構(gòu)件、殼體等。但不能生產(chǎn)很長(zhǎng)的管、棒、板等型材。 注射成型就是將塑料（一般為粒料）在注射成型機(jī)的料筒內(nèi)加熱溶化，

59、當(dāng)呈流動(dòng)狀態(tài)時(shí)，在柱塞或螺桿加壓下熔融塑料被壓縮并向前移動(dòng)，進(jìn)而通過料筒前端的噴嘴以很快速度注入溫度較低的閉合模具內(nèi)，經(jīng)過一定時(shí)間冷卻定型后，開啟模具即得樣品。這種成型方法是一種間歇操作過程。 二）注射機(jī)的基本結(jié)構(gòu)注射機(jī)的基本結(jié)構(gòu) 注塑機(jī)的類型和規(guī)格很多，目前其規(guī)格已經(jīng)統(tǒng)一，以用注塑機(jī)“一次所能注射出的聚苯乙烯最大重量，克”為標(biāo)準(zhǔn)。 分類（仍沒有統(tǒng)一）： 按外形特征劃分，分為立式、臥式、直角式、旋轉(zhuǎn)式； 按結(jié)構(gòu)特征劃分，分為柱塞式（最大注射量在60克以下的注塑機(jī)）和螺桿式（60克以上多數(shù)為移動(dòng)螺桿式） 注塑機(jī)組成：注射系統(tǒng)、鎖模系統(tǒng)、模具三部分。 1、注射系統(tǒng)、注射系統(tǒng)（1 1）作用）作用：使

60、塑料均勻地塑化并達(dá)到流動(dòng)狀態(tài)，：使塑料均勻地塑化并達(dá)到流動(dòng)狀態(tài)，在很高的壓力和較快的速度下，通過螺桿或柱塞的在很高的壓力和較快的速度下，通過螺桿或柱塞的推擠注射入模。推擠注射入模。（2 2）組成）組成：加料裝置、料筒、螺桿（或柱塞及分：加料裝置、料筒、螺桿（或柱塞及分流梭）及噴嘴等部分。流梭）及噴嘴等部分。A. A. 加料裝置加料裝置 倒圓錐或錐形，容量可供倒圓錐或錐形，容量可供1 12 2小時(shí)的用料。小時(shí)的用料。有的配有計(jì)量裝置、加熱或干燥裝置、自動(dòng)上有的配有計(jì)量裝置、加熱或干燥裝置、自動(dòng)上料裝置等。料裝置等。1、注射系統(tǒng)、注射系統(tǒng)B. B. 料筒料筒 加熱和加壓的容器，類似擠出機(jī)的料筒。但