塑料的挤出成型工艺学习教案

1、塑料的挤出成型塑料的挤出成型(chngxng)工艺工艺第一页，共106页。第1页/共106页第二页，共106页。第2页/共106页第三页，共106页。 四四. 挤出成型发展趋势挤出成型发展趋势 1. 大型化、高挤出速度、多效能、自动化、连续大型化、高挤出速度、多效能、自动化、连续(linx)化。化。 2. 复合共挤出、异型共挤出、挤出发泡等。复合共挤出、异型共挤出、挤出发泡等。 第3页/共106页第四页，共106页。第4页/共106页第五页，共106页。第5页/共106页第六页，共106页。第6页/共106页第七页，共106页。 三三 单螺杆挤出机的基本结构：单螺杆挤出机的基本结构： 单螺杆挤

2、出机是目前应用单螺杆挤出机是目前应用(yngyng)最广泛的挤出机，其结构如图最广泛的挤出机，其结构如图3-6-1所示。所示。第7页/共106页第八页，共106页。 图图3-6-1 单螺杆挤出机结构单螺杆挤出机结构(jigu)示意图示意图 1-机座机座 2-电动机电动机 3-传动装置传动装置 4-料斗料斗 5-料斗冷却区料斗冷却区 6-料筒料筒 7-料筒加热器料筒加热器 8-热电偶控温点热电偶控温点 9-螺杆螺杆 10-过滤网及多孔板过滤网及多孔板 11-机头加热器机头加热器 12-机头机头 13-挤挤出物出物第8页/共106页第九页，共106页。图图3-6-3 螺杆螺杆(lu n)结构的主要

3、参数结构的主要参数第9页/共106页第十页，共106页。图图3-6-2 几种几种(j zhn)螺杆的结构形式螺杆的结构形式1-渐变型渐变型(等距不等深等距不等深)2-渐变型渐变型(等深不等距等深不等距)3-突变型突变型4-鱼雷头螺杆鱼雷头螺杆(lu n)-加料段（固体输送段）加料段（固体输送段）-压缩段（熔融段）压缩段（熔融段）-计量段（均化段）计量段（均化段）第10页/共106页第十一页，共106页。第11页/共106页第十二页，共106页。态转变时，高弹态范围较宽。b.突变型:h2突然变小,压缩段很短,只有12D。L3较长。（使熔体更为均匀）主要适用(shyng)于聚酰胺、聚乙烯等结晶高聚

4、物。c.鱼雷头型螺杆:特点：计量段没有螺纹，剪切作用大，塑化效果好。（但易使物料分解）适用(shyng)范围：PS、PE、PA、PMMA、PDVC等。第12页/共106页第十三页，共106页。第13页/共106页第十四页，共106页。第14页/共106页第十五页，共106页。第15页/共106页第十六页，共106页。度均匀）第16页/共106页第十七页，共106页。（5）混合、塑化效果优异。（6）比功率消耗低。（7）容积效率高，螺杆特性线硬，流率对口模压力变化不敏感。第17页/共106页第十八页，共106页。（5）推力轴承的承载能力（6）驱动(qdn)功率、加热功率和加热段数。第18页/共10

5、6页第十九页，共106页。第19页/共106页第二十页，共106页。进一步开展多螺杆挤出机的研究。第20页/共106页第二十一页，共106页。第21页/共106页第二十二页，共106页。较长。（3）软质非结晶塑料L1最短。（4）一般情况下，L1、L2和L3的分配：塑料类型L1L2L3非晶塑料1025%5065%2025%结晶塑料5065%12D2535%第22页/共106页第二十三页，共106页。图图3-6-6 固体固体(gt)塞摩擦模型塞摩擦模型第23页/共106页第二十四页，共106页。第24页/共106页第二十五页，共106页。图图3-6-7 螺槽中固体输送的理想模型螺槽中固体输送的理想

6、模型(a) 和固体塞移动和固体塞移动(ydng)速度的矢量图速度的矢量图(b)第25页/共106页第二十六页，共106页。 （3）受力分析）受力分析 A. 由图由图3-6-6，3-6-7知：知：Fb= PAbfb，Fs= PAsfs，Fbz=AbfbPcos。 B稳定流动时，稳定流动时，Fs= Fbz，则，则Asfs=Abfbcos CFs= Fbz=0，物料在料筒中不能发生任何流动。，物料在料筒中不能发生任何流动。 Fs Fbz，物料被夹带于螺杆，物料被夹带于螺杆(lu n)中随螺杆中随螺杆(lu n)转动转动不产生移动。不产生移动。 Fs Fbz，物料能在料筒与螺杆，物料能在料筒与螺杆(l

7、u n)间产生相对运动。间产生相对运动。第26页/共106页第二十七页，共106页。第27页/共106页第二十八页，共106页。图图3-6-8 螺杆的展开图螺杆的展开图(a)和固体塞移动距离和固体塞移动距离(jl)的计算的计算(b) 第28页/共106页第二十九页，共106页。螺杆的几何关系可求出： D = b 1 + b 2 =lcot+lcot=l（cot+cot）第29页/共106页第三十页，共106页。第30页/共106页第三十一页，共106页。高。（3） 减小fs，Q。（4）增大fb，Q。tantan（5）选择合适的螺旋角,且使tan+tan最大，Q。（6）D，Q。（7）.N，Q。第

8、31页/共106页第三十二页，共106页。第32页/共106页第三十三页，共106页。第33页/共106页第三十四页，共106页。第34页/共106页第三十五页，共106页。第35页/共106页第三十六页，共106页。第36页/共106页第三十七页，共106页。第37页/共106页第三十八页，共106页。图图3-6-10 螺槽全长范围固体床熔融过程示意图螺槽全长范围固体床熔融过程示意图: 固体床在螺槽中的分布固体床在螺槽中的分布(fnb)变化变化(a) 和固体床在螺杆熔融区的体积变化和固体床在螺杆熔融区的体积变化(b)第38页/共106页第三十九页，共106页。 图图3-6-11 固体物料在螺

9、槽中的熔融过程固体物料在螺槽中的熔融过程(guchng) 1-熔膜熔膜 2-熔池熔池 3-迁移面迁移面 4-熔结的固体粒子熔结的固体粒子 5-未熔结的固体粒子未熔结的固体粒子第39页/共106页第四十页，共106页。第40页/共106页第四十一页，共106页。图图3-6-12 螺杆中聚丙烯熔融时固体床在螺槽中的深度与熔融区域螺杆中聚丙烯熔融时固体床在螺槽中的深度与熔融区域(qy)长度的关系长度的关系D=90mmN=60转转/分分Q=71Kg/h第41页/共106页第四十二页，共106页。 图图3-6-13 熔融理论的物理熔融理论的物理(wl)模型模型 1-熔膜熔膜 2-熔池熔池 3-迁移面迁移

10、面 4-熔结的固体粒子熔结的固体粒子 5-未熔结的固体粒子未熔结的固体粒子第42页/共106页第四十三页，共106页。第43页/共106页第四十四页，共106页。图图3-6-14 螺杆螺杆(lu n)压缩段中物料的计算速度分布压缩段中物料的计算速度分布(a) 和计算温度分布和计算温度分布(b)第44页/共106页第四十五页，共106页。第45页/共106页第四十六页，共106页。第46页/共106页第四十七页，共106页。图图3-3-9 挤出线缆包复物口模和挤出机螺杆槽中的拖曳挤出线缆包复物口模和挤出机螺杆槽中的拖曳(tuy)流动流动第47页/共106页第四十八页，共106页。图图3-3-10

11、 螺槽中的压力螺槽中的压力(yl)流动和拖曳流动流动和拖曳流动(a)和流动迭加后的速度分布和流动迭加后的速度分布(b) (c)第48页/共106页第四十九页，共106页。 图图3-3-11 螺槽中沿螺槽中沿x方向的环形方向的环形(hun xn)流动及速度分布流动及速度分布第49页/共106页第五十页，共106页。图图3-3-12 聚合物液体聚合物液体(yt)在螺槽中流动情况示意图在螺槽中流动情况示意图 第50页/共106页第五十一页，共106页。 （1）正流：物料）正流：物料(w lio)沿螺槽由加料口向机头方向的流动沿螺槽由加料口向机头方向的流动(QD)。 原因：由于螺杆的转动（相当于料筒转

12、动）而拖动塑料熔体向前移动原因：由于螺杆的转动（相当于料筒转动）而拖动塑料熔体向前移动(拖动流拖动流)。剪切流动。剪切流动(具有横向速度梯度场具有横向速度梯度场)。 流率分布流率分布(fnb)：. x=0，x=w，y=0处，处，VZ=0。（三个壁面）。（三个壁面） . 在在y=h处，（料筒内壁），处，（料筒内壁），VZ最大。最大。 . 由料筒内壁至螺杆根部，由料筒内壁至螺杆根部，VZ逐渐减小。逐渐减小。 第51页/共106页第五十二页，共106页。第52页/共106页第五十三页，共106页。第53页/共106页第五十四页，共106页。第54页/共106页第五十五页，共106页。第55页/共10

13、6页第五十六页，共106页。第56页/共106页第五十七页，共106页。第57页/共106页第五十八页，共106页。第58页/共106页第五十九页，共106页。B.太小时，塑料易分解，混合作用不好。原因，a.剪切作用大，易分解。b.QL=0，QP=0，混合作用差。、=1741第59页/共106页第六十页，共106页。第60页/共106页第六十一页，共106页。第61页/共106页第六十二页，共106页。第62页/共106页第六十三页，共106页。第63页/共106页第六十四页，共106页。第64页/共106页第六十五页，共106页。第65页/共106页第六十六页，共106页。图图3-6-20

14、料筒和机头中温度和压力料筒和机头中温度和压力(yl)的分布的分布第66页/共106页第六十七页，共106页。第67页/共106页第六十八页，共106页。第68页/共106页第六十九页，共106页。第69页/共106页第七十页，共106页。第70页/共106页第七十一页，共106页。第71页/共106页第七十二页，共106页。 图图3-6-23 两种挤出两种挤出(j ch)圆管的定径套圆管的定径套 (上上)内压空气定径法内压空气定径法 (下下) 外真空定径法外真空定径法 1-机头机头 2-定径套定径套 3-水冷却槽水冷却槽 4-管状制品管状制品 5-密封塞密封塞第72页/共106页第七十三页，共

15、106页。 3 . 操作要点：（定外径）操作要点：（定外径） （1）.当挤出管坯正常时，停机，快速装上定径套，使其与机头中心线同心当挤出管坯正常时，停机，快速装上定径套，使其与机头中心线同心(tngxn)。 （2）. 装好气塞和气塞杆，开适量压缩空气，然后开车。装好气塞和气塞杆，开适量压缩空气，然后开车。 （3）.将冷却水槽接近冷却外定径套，管坯经冷却进行牵伸。将冷却水槽接近冷却外定径套，管坯经冷却进行牵伸。第73页/共106页第七十四页，共106页。第74页/共106页第七十五页，共106页。第75页/共106页第七十六页，共106页。第76页/共106页第七十七页，共106页。第77页/共

16、106页第七十八页，共106页。第78页/共106页第七十九页，共106页。第79页/共106页第八十页，共106页。第80页/共106页第八十一页，共106页。第81页/共106页第八十二页，共106页。图3-6-24挤出吹塑成型(chngxng)工艺示意图1-膜坯挤出2-吹气膨胀3-冷却牵引4-切断5-辊卷第82页/共106页第八十三页，共106页。第83页/共106页第八十四页，共106页。,C.其它:螺旋式机头、十字形机头、复合机头等.第84页/共106页第八十五页，共106页。 （2）温度控制）温度控制: .热稳定性差热稳定性差,料温低料温低,机头温度可稍高；反则反是。机头温度可稍高

17、；反则反是。 .料筒温度偏高料筒温度偏高,膜易发脆膜易发脆,纵向拉伸强度降低纵向拉伸强度降低(jingd)。 .料筒温度偏低料筒温度偏低,塑化不良塑化不良,流动困难流动困难,不规则；拉伸强度不规则；拉伸强度,表面光泽差表面光泽差,透明度降低透明度降低(jingd),出现年轮花纹出现年轮花纹,熔结痕明显。熔结痕明显。 .对对h大或大或L/D小的螺杆小的螺杆,采用机头温度少低于料筒温度采用机头温度少低于料筒温度,可弥补螺杆的不足可弥补螺杆的不足,以获得较高质量以获得较高质量.。第85页/共106页第八十六页，共106页。第86页/共106页第八十七页，共106页。.压紧泡管端部引至牵引设备(shb

18、i);开压缩空气,吹胀薄膜。.调节牵引速度、吹胀比,使薄膜折径、厚度符合要求。.调整膜厚均匀度。A.调整冷却风环位置、风量。B.稳定泡径长度。C.取样测厚度,找出厚、薄部分,进行调整。第87页/共106页第八十八页，共106页。第88页/共106页第八十九页，共106页。第89页/共106页第九十页，共106页。第90页/共106页第九十一页，共106页。（5）.若冷却不够,泡颈变长,尺寸变化大,易皱折。此时(csh),应降低牵伸速度。第91页/共106页第九十二页，共106页。第92页/共106页第九十三页，共106页。过滤网破裂。（3）.树脂分解(fnji)。（4）.聚氯乙烯混料不均。第9

19、3页/共106页第九十四页，共106页。 4.膜面发花膜面发花 （1）.料筒、口模温度料筒、口模温度(wnd)过低。过低。 （2）.螺杆转速过快。螺杆转速过快。 （3）.螺杆温度螺杆温度(wnd)过高或过低。过高或过低。 （4）.PVC配方不合理配方不合理.(铅盐、耐寒性增塑铅盐、耐寒性增塑剂多剂多)。 5. 透明性差透明性差:（1）.料筒和口模温度料筒和口模温度(wnd)过低过低.。 （2）. 冷却速度太慢。冷却速度太慢。第94页/共106页第九十五页，共106页。第95页/共106页第九十六页，共106页。第96页/共106页第九十七页，共106页。 2. 主要优点主要优点 （1）强度高）

20、强度高,提高提高(t go)3-5倍。倍。 （2）透明性和表面光泽好。）透明性和表面光泽好。 （3）气体和水蒸气渗透性降低）气体和水蒸气渗透性降低,使用价值升高。使用价值升高。 （4）膜厚减少）膜厚减少,宽度增大宽度增大,平均面积增大平均面积增大,成本降低。成本降低。 （5）耐热、耐寒性好）耐热、耐寒性好,尺寸稳定，使用范围广。尺寸稳定，使用范围广。第97页/共106页第九十八页，共106页。第98页/共106页第九十九页，共106页。A.拉伸比分配在若干个不同转速的辊筒来完成的。B.拉伸比:最后一个拉伸辊(或冷却(lngqu)辊)的转速与第一个拉伸辊(或预热辊)的转速之比。C.优点:拉伸均匀,拉伸强度大,不易产生细颈现象(薄膜两边变厚,而中间变薄),应用广泛。第99页/共106页第一百页，共106页。（4）.拉幅机有两条张开呈一定角度(jiod)的轨道，上面固定有链轮，链条可绕链轮沿轨道运转，固定在链条的夹