塑料制品的挤出成型2

第八章塑料制品的挤出成型塑料制品的加工成型一次成型：挤出成型、注射成型、模压成型、压延成型、铸塑成型、模压烧结成型、传递模塑、发泡成型等二次成型：中空吹塑成型、热成型、拉幅薄膜成型……等加工成型是将各种形态的塑料(粉料、粒料、溶液和悬浮体)，制成所需形状或坯件的过程。塑料制品的挤出成型

挤出成型是使高聚物的熔体(或粘性流体)在挤出机的螺杆或柱塞的挤压作用下通过一定形状的口模而连续成型，所得的制品为具有恒定截面形状的连续型材.应用:管材，片材，板材，吹塑薄膜，电线电缆包覆，纺丝等。塑料的混合，塑化造粒，着色，排水、排气，喂料塑料制品的挤出成型特点生产效率高—连续操作适用范围广，产品品种多：

原料体系：塑料、橡胶、纤维

产品品种：管、棒、板、丝、膜、异型材等

应用领域：石油、天然气输送、建材、服装等设备投资少生产技术容易掌握制品精密程度差塑料制品的挤出成型挤出成型的过程挤出机定型装置冷却装置牵引装置收集装置切割装置卷取装置口模8.1单螺杆挤出机的基本结构8.1单螺杆挤出机的基本结构8.1单螺杆挤出机的基本结构挤压系统的组成及要求1、组成：加料装置、料筒、螺杆、机头、口模等2、要求：连续稳定地输送（固体、熔体）熔融（固体→熔体）混合、塑化（温度、组成分布均匀）增压（排气、传热，使制品密实）挤出机大小一般用螺杆直径的大小表示:SJ-65-258.1单螺杆挤出机的基本结构8.1单螺杆挤出机的基本结构加料装置-料斗向挤出机料筒连续供料。料斗的底部与料筒连接处是加料孔，该处有截断装置。加料孔周围有冷却水夹套，防止塑料软化，堵塞加料口。尤其对于软化点低的塑料。料斗的侧面有玻璃视孔及标定计量的装置。8.1单螺杆挤出出机的基本本结构加料装置-料斗预热干燥和和真空减压压装置：对于吸湿性性原料搅拌器及能能够定时定定量自动上上料或加料料的装置。。关于“架桥桥”现象：：粉体，软化化的塑料，有些需要要强制下料料装置8.1单螺杆挤出出机的基本本结构料筒作用：料筒作为挤挤压系统的的组成部分分，和螺杆杆共同完成成对塑料的的固体输送送、熔融和和定量定压压输送作用用。料筒的结构构形式关系系到热量传传递的稳定定性和均匀匀性，并影响固体输输送率。8.1单螺杆挤出出机的基本本结构料筒受热受压的的金属圆筒筒。在料筒的外外面设有分分段加热和和冷却的装装置及控温温热电偶，，保证挤出出温度。加加热一般分分三至五段段，常用电电阻或电感感应加热，，也有采用用远红外线线加热的。。冷却一般般用风冷或或水冷。一般用耐磨磨、耐腐蚀蚀、高强度度的合金钢钢成碳钢内内村合金钢钢来制造。。内壁光滑，，但料斗座处内内壁可加纵纵向沟槽，，提高挤出出产量，及及挤出稳定定性等。8.1单螺杆挤出出机的基本本结构料筒8.1单螺杆挤出出机的基本本结构螺杆作用：螺杆是挤出出机的关键键性部件，，通过它的的转动，料料筒内的物物料才能发发生移动，，受到剪切切作用，得得到增压和和部分的摩摩擦热量，，混匀后定定量定压地地输送到机机头而成型型。8.1单螺杆挤出出机的基本本结构螺杆8.1单螺杆挤出出机的基本本结构１、螺杆几几何结构参参数螺杆直径D：Db－螺杆外径径Ds－螺杆根径径螺杆长度L：L－螺杆有效效工作部分分长度根据功能分分为：L1－加料段长长度L2－压缩段长长度L3－均化段长长度螺杆长径比比L/D8.1单螺杆挤出出机的基本本结构螺槽宽度：B－螺槽轴向向宽度W－螺槽法向向宽度t－螺距螺槽深度H(h)：h1,h2,h3－分别为加加料段，压压缩段，均均化段螺槽槽深度螺杆几何压压缩比ε:加料段第一一个螺槽容容积与均化化段最后一一个螺槽容容积之比。。螺旋角Φ１、螺杆几几何结构参参数螺杆长度的的增加，挤挤出机产量量提高。压缩比必须须与塑料在在挤出机中中熔融过程程的体积变变化相适应应，否则会会引起产量量的不稳定定，影响制制品的尺寸寸精度。8.1单螺杆挤出出机的基本本结构8.1单螺杆挤出出机的基本本结构螺杆8.1单螺杆挤出出机的基本本结构加料段（固固体输送段段）压缩段（熔熔融段）均化段（计计量段）２、螺杆的的分段8.1单螺杆挤出出机的基本本结构要求：塑料料保持固态态，输送要要稳定（温度，料筒筒结构）长度：结晶晶性加料段段较长，非非结晶性加加料段较短短（为什么？）螺槽体积：：等距等深深（为什么？）加料段（固固体输送段段）：8.1单螺杆挤出出机的基本本结构要求：熔化化，压缩，，排气长度及压缩缩比：结晶晶性塑料压压缩段较短短，非结晶晶性压缩段段较长（为什么？）螺槽容积逐逐渐减少压缩段（熔熔融段）8.1单螺杆挤出出机的基本本结构要求：加强强剪切，塑塑化均匀，，定量，定定压挤出螺槽体积不不变：深度度最浅长度：高聚聚物结构（（热敏性应减减少停留时时间）均化段（计计量段）8.1单螺杆挤出出机的基本本结构加热冷却系系统挤出机加热热方法有：：载热体加加热、电阻加热和电感应加加热等根据料筒长长度和工艺要求分分段加热逐渐升温8.1单螺杆挤出出机的基本本结构加热冷却系系统挤出机冷却却包括：料料筒的冷却却，螺杆的的冷却，料料斗座的冷冷却。8.1单螺杆挤出出机的基本本结构料筒的冷却却8.1单螺杆挤出出机的基本本结构螺杆的冷却却：目的是利于于物料的输输送，同时时防止塑料料因过热而而分解8.1单螺杆挤出出机的基本本结构料斗座的冷冷却：防止“架桥桥”，保证证进料通畅畅，并防止止挤压部分分的热量传传到止推轴轴承和减速速箱，保证证挤出机机的正常工工作。8.1单螺杆挤出出机的基本本结构多孔板与过过滤网作用：增大大塑化反压压；熔体由由螺旋运动动变为直线线运动；过过滤杂质及及未塑化的的物料。（（电缆，透透明制品，，薄膜，医医用管等））8.1单螺杆挤出出机的基本本结构8.2单螺杆挤出出机的辅机机机头和口模模机头：料筒筒和口模的的连接体。。口模：制品品截面的成成型部件。。包括：分流流器支架，，口模，芯芯模(芯棒)8.2单螺杆挤出出机的辅机机8.2单螺杆挤出出机的辅机机机头和口模模机头口模的的设计：熔体的粘弹弹性（挤出出物胀大，，熔体破裂裂等｝高聚物的热热稳定性足够的压力力保证8.2单螺杆挤出出机的辅机机定型冷却设设备：保证制品的的冷却定型型，制品结结构的均匀匀性，提高高效率。定型设备冷却设备根据不同制制品的要求求设计。8.2单螺杆挤出出机的辅机机牵引、切割割或卷取牵引装置：：速度连续续、平稳可可调，加紧紧力适当切割或卷取取根据不同制制品的要求求设计。8.2单螺杆挤出出机的控制制系统要求：温控控的精确度度，各种设设备运转的的稳定性，，减少波动动，保证制制品的内在在、外观质质量和尺寸寸的精度。。8.3挤出成型工工艺挤出成型工工艺流程图图粒状或粉状状热塑性塑塑料预热干燥挤出机加热热螺杆启动加料调整挤出成型定型冷却牵引卷取(切割)(后处理)挤出制品8.3挤出成型工工艺原料的干燥燥:制品的外观观与内在质质量，一般般控制含水水量在0.5％以下。①干燥设备：：烘箱，干干燥料斗（（用于连续续挤出）②需要干燥的的树脂：主主要是一些些杂链聚合合物（缩聚聚产物，工工程塑料））如：PA,PBT,PET,PC,PMMA,ABS,PAN,POM,PPO,PSF,PI等③干燥条件8.3挤出成型工工艺●温度和螺杆杆转速是影影响挤出成成型塑化质质量的重要要工艺条件件。●提高挤出产产量的同时时，保证塑塑化质量(高速高效））是挤出机机的发展趋趋势。8.3挤出成型工工艺挤出机及机机头口模的的预热：生产的稳稳定性，设设备的保护护①一般温度从从低→高，根据据不同高聚聚物，设定定加料段，，熔融段，，计量段，，机头口模模温度（对对于结晶度度高的塑料料，加料及及熔融段温温度设置较较高）②保温时间应应充分（挤挤出机越大大，保温时时间越长））8.3挤出成型工工艺③温度对塑化化质量的影影响：来源于加加热和剪切切摩擦热。。T↑η↓,有利于于塑化化（尤尤其对对于温温敏型型塑料料）,降低熔熔体压压力，，挤出出物形形状稳稳定性性差,易热分分解T↓η↑,机头压压力↑↑，制制品密密实，，挤出出物形形状稳稳定性性好，，功率率消耗耗大，，挤出出膨胀胀较严严重，，通过过增加加牵引引速度度减少少膨胀胀引起起的壁壁厚增增加。。温度度过低低，影影响塑塑化效效果，，或熔熔体破破裂））。8.3挤出成成型工工艺挤出机机的启启动与与调整整：①扭距，，电流流，机机头压压力，，出料料塑化化情况况，制制品尺尺寸②启动时时，转转速从从低→→高③剪切作用（（螺杆转速速n）对塑化质质量的影响响：n↑,剪切作用↑↑，摩擦热热↑，η↓，有利于塑塑料的混合合与塑化（（尤其对于于剪敏性塑塑料），产产量↑。。n过高，受热热时间缩短短，塑化不不充分，挤挤出不稳定定，熔体破破裂，可可增加螺杆杆L/D，改善口模模条件8.3挤出成型工工艺成型（机头头口模处））:通过温度和和挤出流量量控制挤出出型坯的外外观。黏度，弹性性，挤出物物胀大，熔熔体破裂，，鲨鱼皮．．．．8.3挤出成型工工艺冷却定型:防止形变，，固定尺寸寸工艺条件(温度，冷却却速度)的设定考虑虑：高聚物物的聚集态态结构及制制品外观(结晶，取向向，内应力力)；结晶塑料的的冷却定型型（由于熔熔融潜热的的存在，冷冷却需排除除更多的热热量，冷却却水温的控控制）非结晶塑料料的冷却定定型(Tg)定型模具的的设计应考考虑不同材材料的工艺艺要求8.3挤出成型工工艺牵引:使挤出物及及时离开口口模，保证证挤出过程程连续性；；调整挤出出型材截面面尺寸和性性能。与挤出速度度的配合，，消除挤出出物胀大，，制品适度取取向可增加加纵向强度度，不同制品品应采取不不同的控制制方法。后处理:减少内应力力，包括热热处理和调调湿处理。。截面尺寸大大的制品（（内外冷却却不平衡））－热处理理吸湿性材料料，为尽快快达到吸湿湿平衡－调调湿处理8.4管材的挤出出成型树脂品种：：PE,PVC,PP,PS，PB,PEX,ABS,PA,PC等管材品种：：普通圆管管、波纹管管、夹网管管、复合管管、铝塑复复合管及发发泡管等密度小、耐耐腐蚀性好好、电性能能优良、价价格低廉、、安装施工工力便各种液体、、气体的输输送，如上上、下水管管、建筑线线路管、煤煤气管、采采暖管等。。塑料管道是是国家化学学建材产业业重点推广广项目8.4管材的挤出出成型工艺流程及及使用设备备挤出机、机机头口模、、定型装置置、冷却水水槽、牵引引及切割装装置等组成成，机头口模和和定型装置置是关键部件件。8.4管材的挤出出成型挤出机：螺螺杆D,L/D,ε机头：直通式，直角式，，旁侧式等等。包括：分流器、、分流器支支架、芯模模、口模和和调节螺钉钉等。（（以PVC硬管机头为为例）8.4管材的挤出出成型8.2.1塑料制品的的挤出成型型－管材的挤挤出成型8.4管材的挤出出成型分流器：使料层变薄薄，进一步步均化物料料。扩张角α:α过大，料流流阻力大，，塑料易过过热分解；；太小，料料流很快变变薄，不利利于均化。。60～900分流器长度度L3：1～1.5D（分流器支支架与分流流器连接处处的直径））。8.4管材的挤出出成型分流器支架架：支撑分流器器和芯棒分流筋３～～８根，流流线型（注意合流痕痕）,进气孔芯棒：形成管材内内表面，流流线型收缩角β小于α平直段长度度：L1收缩角及平平直段长度度影响到塑塑料合流痕痕的强度。8.4管材的挤出出成型口模：机头压缩比比：分流器器支架出口口处流道环环形面积与与口模出口口处环形面面积之比。。3～10平直段长度度Ｌ1压缩比和平平直段长度度：压实，消除除分流器支支架产生的的合流痕，，料流均匀匀稳定。还还要考虑料料流阻力8.4管材的挤出出成型冷却定径装装置：管子子的定径和和初步冷却却由定径套套完成。影响管子的的尺寸，几几何形状，，光洁度。定径方法：：内径定径径和外径定定径。外径定径分为内压定定径，真空空定径。定径套的长长度，与管管材接触面面的光洁度度…影响制品的的质量。8.4管材的挤出出成型8.4管材的挤出出成型8.4管材的挤出出成型8.4管材的挤出出成型真空水箱定定径法的特特点：使用同一机机头口模，，可通过选选择不同直直径的定径径套及控制制真空度来来使管坯膨膨胀和缩小小，而获得得不同直径径的管子管材冷却充充分、由于于毛细管作作用，水在在定径套和和管子之间间起润滑作作用，从而而减小摩擦擦力，管材材表面光洁洁引管容易、、牵引力小小8.4管材的挤出出成型冷却水槽：：充分冷却，，长度取决决于管材直直径、管壁壁厚度，管管材温度、、冷却方式式、冷却水水温、牵牵引速度和和塑料的种种类等因素素。一般要要求冷却后后管子平均均温度为30℃。喷淋式，浸浸泡式。8.4管材的挤出出成型牵引装置：：克服摩擦擦力，调节节壁厚。要要求牵引速速度稳定，，无级变速速，不打滑滑，不使管管材变形…。橡胶带式式，滚轮式式，履带式式切割装置：：自动式或或手动式圆圆锯切割机机，行星式式自动切割割机卷取装置：：8.4管材的挤出出成型8.4管材材的的挤挤出出成成型型8.4管材材的的挤挤出出成成型型PVC管材材挤挤出出工工艺艺特点点：：易易热热分分解解，，分分解解产产生生腐腐蚀蚀性性气气体体机头头口口模模、、芯芯棒棒、、挤挤出出机机料料筒筒、、螺螺杆杆耐耐腐腐蚀蚀机头头：：直直通通型型，，流流道道光光滑滑，，没没有有死死角角温度度控控制制要要求求精精度度高高每次次挤挤出出停停机机时时间间长长，，必必须须加加清清洗洗料料，，排排空空后后，，拆拆机机头头，，螺螺杆杆清清理理干干净净。。加工工温温度度最最高高一一般般不不超超过过190℃。8.4管材材的的挤挤出出成成型型PVC管材材的的挤挤出出工工艺艺8.4管材材的的挤挤出出成成型型原料料的的干干燥燥条条件件，，挤挤出出机机机机筒筒温温度度，，机机头头口口模模温温度度，，螺螺杆杆转转速速，，冷冷却却水水温温度度，，内内压压定定径径压压力力，，真真空空定定径径真真空空度度，，牵牵引引速速度度塑料料管管材材的的挤挤出出工工艺艺条条件件8.4管材材的的挤挤出出成成型型作业业：：请请结结合合结结晶晶性性塑塑料料和和非非结结晶晶性性塑塑料料的的特特点点分分别别说说明明它它们们挤挤出出成成型型管管材材的的特特点点（（可可举举例例说说明明））。。8.5吹塑塑薄薄膜膜挤挤出出成成型型薄膜膜的的成成型型方方法法有有;挤出出吹吹塑塑，，压压延延，，流流延延，，挤挤出出拉拉幅幅及及狭狭缝缝机机头头直直接接挤挤出出等等以吹吹塑塑成成型型经经济济和和简简便便吹塑塑即即在在挤挤出出型型坯坯内内通通过过压压缩缩空空气气吹吹胀胀后后成成型型。。8.5吹塑塑薄薄膜膜挤挤出出成成型型树脂脂品品种种：：PE,PVC,EVA,PP,PA，PET，PVA等该法法生生产产薄薄膜膜简简单单、、经经济济薄膜膜经经双双向向拉拉伸伸，，强强度度高高厚度度均均匀匀度度较较差差受冷冷却却定定型型控控制制，，生生产产速速度度较较低低各种种包包装装，，农农业业地地膜膜，，大大棚棚膜膜等等8.5吹塑塑薄薄膜膜挤挤出出成成型型工艺艺流流程程图图：：管管坯坯挤挤出出，，吹吹胀胀，，冷冷却却，，牵牵引引，，卷卷取取平挤挤上上吹吹平挤挤下下吹吹平挤挤平平吹吹8.5吹塑塑薄薄膜膜挤挤出出成成型型8.5吹塑塑薄薄膜膜挤挤出出成成型型设备备设设计计及及工工艺艺控控制制的的关关键键薄膜膜均均匀匀度度的的提提高高冷却却速速度度的的提提高高8.5吹塑塑薄薄膜膜挤挤出出成成型型机头头8.5吹塑塑薄薄膜膜挤挤出出成成型型机头头薄膜厚厚度均均匀，，不会会产生生““偏中中”现现象。。分流流器支支架有有3～4条筋，，薄膜膜的合合流线线较多多，机机头内内部空空腔较较大，，积料料多，，对热热敏性性塑料料(如PVC等)不适8.5吹塑薄薄膜挤挤出成成型8.5吹塑薄薄膜挤挤出成成型其它：：还有有旋转转式机机头等等提高高薄膜膜厚薄薄均匀匀度。。机头工工艺条条件的的设定定：机头周周边温温度一一致，，温控控要求求严格格，加加工前前间隙隙应仔仔细调调节芯芯棒与与口模模间隙隙。8.5吹塑薄薄膜挤挤出成成型吹胀与与牵引引吹胀比比α：吹胀后后管膜直径与与口模模直径径之比比，决决定了了薄膜膜横向向的力力学性性能牵伸比比β：管膜牵牵引速速度与与挤出出速度度的比比值，，决定定了薄薄膜的的纵向向力学学性能能。吹塑薄薄膜厚厚度δ：b-机头