挤出成型设备

1、第一章 挤出成型设备.挤出成型又称挤压成型，它是将物料加热熔融成粘流态，借助螺杆的挤压作用，推进粘流态的物料，使其经过口模而成为截面与口模外形相仿的延续体的一种成型方法，为此而运用的设备称为挤出机。挤出成型是塑料成型的重要方法之一，此法可成型几乎全部热塑性塑料和部分热固性塑料。消费的产品有管、棒、丝、薄膜、板、电线电缆的包覆材、异型材和中空制品等。目前挤出成型产品约占热塑性塑料制品的4050。其特点是：消费过程延续化，消费效率高，设备本钱低，产质量量均匀。.一、挤出成型设备的组成及分类.Brabender转矩流变仪兼挤出造粒机.挤出成型设备的组成主机又称挤出机，与化纤机械中螺杆挤出机的构造根本

2、一样，由挤压系统、传动系统、加热冷却系统和控制系统组成。辅机机头俗称口模，是挤出成型的模具，是制品成型的主要部件。熔料经过它获得一定的几何截面和尺寸。.定型安装稳定从机头挤出的制品的外形，并对其进展精整，从而得到尺寸更为准确的截面外形及更为光亮的制品外表。定型过程通常采用冷却和加压的方法来实现。冷却安装对经定型后的制品实施进一步冷却，以获得最终制品的外形和尺寸。牵引安装均匀地牵引制品，并对制品的截面尺寸进展拉伸控制，使挤出过程平稳地进展。.切割安装将延续挤出的硬制品按要求的长度及宽度进展裁切。卷曲或堆放安装将延续挤出的软制品薄膜、软管或单丝卷绕成卷或对硬制品进展堆放。.1机头 2定型 3冷却

3、4牵引 5切割 6卷曲或堆放.1机头 2定型 3冷却 4牵引 5切割 6卷曲或堆放.1机头 2定型 3冷却 4牵引 5切割 6卷曲或堆放.1机头 2定型 3冷却 4牵引 5切割 6卷曲或堆放.1机头 2定型 3冷却 4牵引 5切割 6卷曲或堆放.挤出成型设备的分类按螺杆数目分：无螺杆挤出机、单螺杆挤出机、双螺杆挤出和多螺杆挤出机。按构造方式分：立式、卧式和阶式。按可否排气分：排气式挤出机和非排气式常规式挤出机。按用途分：制品成型挤出机、混炼造粒挤出机和压延机喂料挤出机。按螺杆转速分：常规挤出机100300r/min、高速挤出机300900r/min和超高速挤出机9001500r/min。.按上

4、述挤出机的构造及分类特点，可将其中部分挤出机的功能简述如下：卧式挤出机。螺杆轴线为程度布置，其特点是重心低、稳定性好和便于操作维修，缺乏是占地面积较大。立式挤出机。螺杆轴线为垂直布置，其重心较高，不易配置辅机，操作维修较困难，但占地面积较小。排气式挤出机。在机筒中及后段设有排气口，有助于聚合物中的气体及挥发物脱除。发泡挤出机。在机筒上开设有发泡剂参与安装，可成型发泡的挤出制品。.喂料挤出机。机筒可以摆动一个角度，主要用于给压延机均匀喂料。阶式挤出机。由两台以上挤出机串联而成，主要用来回收造粒、脱挥或发泡成型加工。电磁动态挤出机。是近年中国首创发明的利用电磁动态作用进展塑化的挤出机，特点是构造紧

5、凑和节省电能。可视化挤出机。是近年开发的在机筒上开设假设干透明视窗的挤出机，主要用于研讨不同螺杆构造或工艺条件下物料的塑化混炼过程。.二、双螺杆挤出机概述据称，第一台双螺杆挤出机是1869年在英格兰由Follows和Batts为制造香肠开发的。用于聚合物加工的第一台双螺杆挤出机是在二战之前在意大利由Roberto Colombo和Carlo Pasquetti研制的。20世纪60年代以后，出现了在混炼、脱水、造粒、粉料直接成型和其他填料方面具有专门功能的双螺杆挤出机。70年代后，又出现了组合式的双螺杆挤出机，使其适用性得到了极大的加强，运用范围不断扩展，制造本钱也不断降低。.双螺杆挤出机的优点

6、：加料容易：可参与带状、粉状、糊状、粒状及玻璃纤维等物料，这是由于双螺杆挤出机是靠正位移原理保送物料的，其不能够有压力回流。而单螺杆挤出机那么很难参与除粒状物料以外的其它种类物料。物料停留时间短：仅为约单螺杆挤出机的一半，故特别适宜于热敏性物料。排气性能优良：由于双螺杆挤出机啮合部分的有效混合，使物料的外表更新才干较强，故易于设置排气口使物料中的气体排除。.优良的塑化和混合：由于双螺杆的相互啮合，物料在挤出过程中进展着较单螺杆挤出机中更为复杂的运动，物料因此可获得良好的塑化和混炼。低的比功率耗费：约为单螺杆的一半。螺杆特性硬：流率对机头压力变化不敏感。当然，双螺杆挤出机的制造费用较单螺杆挤出机

7、要高许多，一次设备投资较大。.双螺杆挤出机的构造和分类构造主要由双螺杆、机筒其上开设有主加料口、侧加料口及至少一个排气口、排气安装通常可有13个、定量加料器包括料斗、加料螺杆及机筒、加料器传动系统、加热器、机头衔接体包括多孔板及自动换网器、主机传动安装包括电机、减速分配箱和平安销等、机座以及电控仪表等组成。分类.按螺杆旋转方向可分为同向旋转和异向旋转两大类。而异向旋转的双螺杆挤出机又可分为内翻式和外翻式两种。需求特别留意的是同向旋转双螺杆和异向旋转双螺杆的任务机理和用途各不一样，购买及运用时要留意区分，否那么难以到达最正确效能。.按两根螺杆啮合与否分为啮合型与非啮合型两类。其中啮合型按啮合程度

8、又可分为部分啮合型与全啮合型两种。.按两根螺杆轴线的相对位置划分可分为平行双螺杆挤出机和锥形双螺杆挤出机。.按螺杆为整体或组合划分目前，在消费实际中运用的同向旋转的双螺杆挤出机的螺杆大都为组合式。其可经过改动螺杆元件的组合，实现能加工不同种类聚合物资料的特点。.双螺杆挤出机任务原理啮合型同向旋转双螺杆挤出机该种机在塑料工业中运用非常广泛。任务原理：物料自料斗经定量加料器参与机筒后，按照旋转方向，可从一根螺杆的螺槽经啮合区的间隙流入另一根螺杆的螺槽，构成螺旋的形向前运动，于是从加料口至机头存在着通道。.在啮合处，螺纹和螺槽的速度相反，物料相对速度很大，接受很大的剪切，有利于混合，且能刮去料槽内的

9、积料，故具有较好的混炼和自洁作用。由于啮合处两根螺杆的速度方向相反，因此能在上下啮合区构成平衡的压力，螺杆的轴承及机筒承载均匀，故可在高达300r/min的转速下任务。由于两根螺杆相互啮合，对物料保送有强迫的推力，故螺杆内的物料可以不充溢螺槽地向前保送。.螺杆啮合处对物料的剪切过程使物料的表层得到不断的更新，具有很好的脱挥排气性能。啮合型异向旋转双螺杆挤出机.任务原理：由于两根螺杆的旋转方向不同，一根螺杆中物料旋转前进的道路被另一根螺杆堵死，故不能构成运动。在啮合处，一根螺杆的螺纹插入另一根螺杆的螺槽中，使延续的螺槽被分割成相互隔离的C形小室。螺杆旋转时，随着啮合部分的轴向挪动， C形小室也沿

10、着轴向前移，螺杆每转一圈， C形小室就前移一个导程的间隔，故自机筒加料口到机头不存在延续通道。.少量物料被拉入两螺杆之间的径向间隙，遭到螺棱和螺槽间的研磨和滚压作用，此作用与压延机上物料的滚压作用类似，故称为“压延效应。由于压延作用，使机筒壁和轴接受力不均匀，使机筒和轴承部分受压磨损，故其只能在较低10100r/min的转速下任务。.在啮合区，物料在相互擦离过程中，可以剥离粘附在螺杆上的物料，具有较强的自洁性。由于物料呈密闭C形小室往前强迫保送，故机头压力较高，适用于制品的挤出成型。混炼剪切作用较弱，故适用于热敏料和需求受热时间短的物料的成型。.非啮合型双螺杆挤出机由于两根螺杆不相啮合，料流在

11、螺杆间为4种流动的组合。图中1为轴向漏流，其值较大；2为环形漏流，是从一根螺杆流向另一根螺杆；3为拖曳流；由于螺杆异向旋转，物料将在A处受阻，故产生第4种拖曳环流。这几种流动使物料经受剧烈的反混剪切作用。但这种非啮合型双螺杆没有自洁作用，故普通仅用于混料。.三、挤出机头机头的作用与分类机头的作用机头是挤出机的主要成型部件，它包括机头体、分流器、分流器支架、芯棒、口模、调理螺丝等。其主要作用是：.使物料由机筒螺杆间的螺旋运动变为直线运动。 构成必要的成型压力，保证制品密实。使物料进一步塑化均匀。成型制品。机头的分类按用途可分为：吹膜机头、挤管机头、挤板机头、挤异型材机头、造粒机头、吹塑中空制品机

12、头、抽丝机头、电缆机头、织网机头、多色制品机头及螺旋耐压管挤出机头等。.按制品挤出方向可分为：直通式机头和直角式机头。前者机头内料流方向与挤出机螺杆轴向一致，后者机头内料流方向与挤出机螺杆轴向呈一定角度，通常为90，也有呈45 和30 的。按机头内压力大小可分为：低压机头料流压力小于4MPa、中压机头料流压力为410MPa和高压机头料流压力在10MPa以上.吹塑薄膜机头吹塑薄膜机头即吹膜机头。消费厚度为0.0050.100的薄膜可用挤出法、压延法和拉伸法等成型。而挤出法加工简单、本钱低廉、消费率高。因此半数以上薄膜用此法消费。尤其是聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、含增塑剂的聚氯乙烯、醋酸纤维素等热塑

13、性塑料薄膜，更多用此法消费。 侧进料芯棒式机头.来自挤出机的熔融物料经过设置在挤出机机筒与机头衔接处的多孔板后，经机颈到达芯棒轴。在芯棒轴的阻挠下，熔融物料被分为两股沿芯棒分流线流动，在芯棒尖处又重新集合。集合后的物料沿机头环形缝隙挤出成管坯。芯棒内通入紧缩空气，将管坯吹胀。这种机头的优点是： 机头内存料少，不易过热分解；构造简单，易制造，只需一条拼缝线。.但由于在机头的通道中需作90转弯，转弯处物料流动间隔不等，故粘度不均，最终影响到薄膜厚度的均匀性；而且芯棒易产生“偏中景象，从而使接近进料一侧的薄膜出现单边偏厚景象。螺旋芯棒式机头.属于中心进料式机头，为处理侧进料机头的偏中景象而设计。这种

14、机头的芯棒轴上开设有一条或多条螺纹流道。来自挤出机的物料从机头中心进入，之后按螺纹流道的数目而分成多股料流，最后料流从环形间隙中挤出而构成膜管。.优点：可防止芯棒偏中景象，且料流呈螺旋形分散，使混合程度大大提高，消除了薄膜的合缝线，且其厚度均匀性得以改善。缺陷：物料在芯棒中停留时间较长，不适于加工热稳定性差的物料。且体积较大，不适宜吹制大规格口径的薄膜。管材机头直通式管机头.这种机头最显著的特征是有某种方式的分流器支架支撑着分流器。熔料从挤出机挤出后经多孔板、过滤网、分流器支架分成假设干股料流，然后再集合，最后进入由芯棒和口模构成的环形通道，经一定长度的定型套延续地挤出管材。这种机头的构造简单

15、，制造容易，但物料经过分流器支架时构成的分流痕迹不易消除，且机头较长，构造笨重。普通适用于成型硬、软聚氯乙烯、聚乙烯、聚酰胺、聚碳酸酯等塑料管材。.直角式机头.特点是内部不设分流器支架，熔体在机头中包围芯棒流动成型，因此只产生一条分流痕迹。直角机头最突出的优点是：挤出机机筒容易接近芯棒上端，芯棒容易被加热，与它配合的冷却安装，可以同时对管材的内外径进展冷却定型，所以定型精度较高；另外，流动阻力小，料流较稳定，出料较均匀，消费率高，成型质量好。但构造复杂，制造困难，消费占地面积大。适用于成型聚乙烯、聚丙烯等管材。.旁侧式机头.综合了直通式和直角式机头的优点。在这种机头中，物料经过二次改动方向，消

16、除直角机头一次变向所产生的不平衡景象。挤出方向与螺杆轴方向一致，故占地面积比直角式小。但这种机头构造更复杂，挤出成型时料流阻力较大。板材、片材挤出机头普通挤出成型可消费板厚为0.2520，宽度为11.5m最宽可达4m的板材或片材。通常将厚度为0.251的称为片材，厚度大于1的叫板材。板、片材成型机头常见的有以下四种：.鱼尾机头.其型腔呈鱼尾状，熔体从机头中部进入后呈鱼尾状散开挤出。由于进料处的压力、速度比两端大，而且两端热量损失大，呵斥中部与两端的压力差、温度差及熔体粘度差，导致出料时中间多，两端少，即制品厚度不均。.为处理这一问题，通常在机头型腔内设置阻流器或阻力调理安装，以增大物料在型腔中

17、的阻力，使物料沿机头全宽方向流速均匀一致。鱼尾机头机构简单，制造容易，物料易流动，适用于加工高粘度、热稳定性差的塑料。也适用于低粘度塑料，如聚烯烃等。但这种机构不适宜加工宽幅制品。普通用于加工宽500，厚13mm的板材。.支管机头此类机头内有一截面直径为2030的圆柱形支管槽，熔体从机头的中间或一端进入具有储存、稳压和分配作用的支管后，以较均匀和稳定的压力、流速经过狭缝，从模口挤出。支管机头有三种构造方式。一端供料直管机头.机构简单，体积小，分量轻，但熔体在支管内停留时间较长，易分解变色，温度难调理。.中间供料直支管机头构造简单，可调幅宽，制品沿中心对称性好，熔体在支管内流程短，调温难度有所降

18、低，目前运用较普遍。.中间供料弯支管机头支管弯曲，呈流线形。它除具有直支管机头的功能外，还能处理直支管两侧出料慢的弊病。料腔呈流线型，没有死角，宜加工高粘度、热稳定性差的塑料。缺陷是不能调理幅宽，弯支控制造困难。.衣架机头.由鱼尾型机头和支管型机头综合开展而来，汲取两者优点。它既有一个支管，又有一个扇形腔。支管直径没有支管型机头大，这样可缩短物料在机头内的停留时间，而鱼尾扩展角却极大，有利于消费厚度均匀的宽幅制品，所以这种机头被广泛采用。目前，用这种机头可消费宽达5000的宽幅板片材。.螺杆型机头这种机头是在支管机头的支管里插入一根分配螺杆，经过这根分配螺杆的转动迫使熔体沿机头宽幅方向均匀地挤

19、出。分配螺杆由本人的传动安装单独传动，经过无级调速安装进展调速，其直径比主机螺杆直径小一些。分配螺杆为多头螺纹，这样可减少物料在机头内的停留时间，防止热敏性物料受热分解。.螺杆型机头处理了支管槽内积料、滞料景象，适宜加工流动性差、热稳定性不好的热塑性塑料，离模型坯外表质量好。但由于物料随螺杆作螺旋运动后又忽然变为直线运动，制品上容易出现波形流痕，因此要在口模的定型段进一步给予稳定。这种机头的缺陷是构造复杂，加工制造困难，本钱高。.四、挤出成型辅机辅机的分类与组成辅机的分类挤出机具有通用性，而挤出成型辅机那么是公用的。由于不同的机头与辅机决议了产品的差别。根据制品的种类辅机可分为：挤管辅机、挤板

20、辅机、挤膜辅机、吹塑薄膜辅机、吹塑中空制品辅机、涂层辅机、电线电缆包皮辅机、拉丝辅机、薄膜双轴拉伸辅机、造粒辅机。.辅机的组成普通辅机由以下五个根本环节组成：定型、冷却、牵引、切割、卷取或堆放。如有特殊要求，还可以另加其他部分。 吹塑薄膜辅机塑料薄膜是塑料制品中最常见的一种，因此，塑料薄膜消费在塑料加工工业中占有较大比重。其消费过程：熔体从机头环形缝隙挤出，成圆筒状膜管，从机头通入紧缩空气将膜管横向吹胀，然后进入牵伸辊得到纵向牵伸，并经冷却风环吹出的空气冷却定型，充分冷却后的膜管被人字板压叠成双折薄膜，经过.牵引辊以恒定的线速度进入卷取安装，卷取到一定量时，进展切割，成为膜卷。吹塑薄膜辅机包括

21、冷却定型安装、牵引安装和卷取切割安装三部分。冷却定型安装冷却定型安装的构造和任务性能直接影响薄膜的质量厚度、均匀度、透明度和外表性质和吹塑的消费才干。按照冷却部位，可分为膜管外外表冷却和膜内外表冷却两种。国外有内外外表同时冷却的。按照冷却介质分，有风冷和水冷两种。普通风冷定型安装可以直接与.机头相连，也可以与之坚持适当的间隔普通为30100，视物料的加工性能确定。间隔的大小和冷却速率对薄膜的透明度和光洁度有直接影响。此外，还有旋转风环、多出口风环、具有导向的风环、真空室风环等。水冷安装是一个水冷夹套，套在膜管外面，冷却水在夹套内壁和膜管间流过，直接与膜管接触而冷却膜管。冷却效果比风冷好，但产品

22、规格遭到限制。牵引安装.人字架板具有稳定膜管、逐渐将圆筒形的膜管折叠成双层平面状薄膜似牙膏袋尾部以及进一步冷却膜管等三个作用。有导辊式由多对导辊组成人字架、硬木夹板式和抛光不锈钢夹板式。牵引辊作用：牵引拉伸膜管，使挤出物料的速度与牵引的速度有一定的比值，即产生牵伸比，从而到达薄膜所应有的纵向强度横向强度依托吹胀获得。调理牵引速度还可以控制膜厚度。构造为一细长的150mm镀铬钢辊和一外包橡胶的辊，前者自动，后者从动，并靠弹簧压紧在下辊上，故有夹紧牵伸辊之称。因膜管压紧在两辊之间，防止漏气，故可保证恒定的吹胀比。.导向辊作用：卷取前展平薄膜、调整折膜位置、稳定卷取速度、保证膜卷边部整齐以及防止薄膜

23、皱褶。大多是铝制滚筒或镀铬钢辊50mm左右，数量、陈列方式视详细消费而定。.机架用角钢或槽钢焊接而成，用以安装人字板、牵伸安装等，组成一台整体牵引机。卷取切割安装采用摩擦打滑方式坚持薄膜以恒定的线速度上卷，要求松紧均匀，边缘整齐。 薄膜的切割分横切和切边，用剪刀、锯齿刀或闸刀等。制袋不切边，单层薄膜那么需单边或双边切开，然后再展卷，或用两台卷取机分别卷取成卷。.挤管辅机目前我国塑料管消费以聚氯乙稀、聚乙烯、聚丙烯为主，管子的直径小至几个毫米，大至800以上。定型安装外定径外定径是靠管子外壁与定径套内壁相接触来进展管材外径的定型与冷却的。.内压充气法是一种在管内加紧缩空气，管外加冷却定型套，使管

24、材外外表贴在定径套内外表迅速冷却从而固定外径尺寸的方法。.真空定径法是一种借助管外抽真空而将管外壁吸附在定径套内部冷却，从而确定外径尺寸的方法。这种方法简单，不存在内压充气法的改换气塞，有压力损失的问题，易于操作，.消费稳定，适于加工聚烯烃等结晶性聚合物资料的中小尺寸的管材，且管子的内应力较小，废料较少，同时也适用于加工异型材。缺陷是管径大时，靠抽真空吸力难以控制管材的圆度，抽真空设备等的附加费用较高。.内定径是一种在具有很小锥度的芯棒延伸轴内通冷却水，靠芯棒延伸轴的外径确定管材内径的方法。管材从机头上出来后就套在冷却定径套芯棒延伸轴上，使管材内外表冷却而定径。.这种方法特别适于聚乙烯和聚丙烯

25、，尤其是要求内径尺寸稳定的包装筒。用此法消费的管材内外表质量好，尺寸精度高，有利于管内流体的流动，但其缺陷多集中于外径，使外观不如用外定径所消费的管材的质量好。定径套定型长度和定径套直径是重要的参数。其外表的加工质量很重要，该当有着最大的热量传送，并且使物料不粘到上面，或引起过度摩擦。应抛光或镀铬。.冷却安装管材由冷却定径套出来时，并没有完全冷却到室温，假设不继续冷却，在其壁厚径向方向存在的温度梯度会使原来冷却的表层温度上升，引起变形，因此必需继续冷却，排出余热。浸浴式冷却水槽.水槽中有46个隔板，以维持温度梯度，调理冷却速度。冷却水流方向应与硬管运动方向相反，这样管子冷却的比较缓和，内应力较小。喷淋式冷却水箱.冷却水箱可以抑制采用冷却水槽中水的各层温度不同导致的管材在冷却过程中圆周上各点存在着的温度差。冷却水槽由于浮力作用，使管材易发生弯曲，特别是对于大型管材的影响更大。而采用沿管材圆周上均匀布置的喷淋水箱来替代冷却水槽，就可以减少管子的变形，得到均匀冷却的效果。.近年来开发了一种高效的喷雾式冷却箱，其构培育是在喷淋水箱的根底上，用喷雾头来替代喷水头，冷却效率大为提高。.牵引安装牵引安装的作用是给机头出来的已初步定型的管