挤出成型工艺及设备课件

课件11.1概述第11章挤出成型工艺及设备11.挤出成型工艺及设备

挤出成型工艺是生产热塑性复合材料(FiberReinforcedThermoPlastics,FRTP)制品的主要方法之一。工艺过程：先将树脂和增强纤维制成粒料，然后再将粒料加入挤出机内，经塑化、挤出、冷却定型而成制品。

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课件11.1概述第11章挤出成型工艺及设备

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课件第11章挤出成型工艺及设备应用：各种增强塑料管、棒材、异形断面型材等11.1概述优点缺点1、能加工绝大多数热塑性复合材料及部分热固性复合材料；2、生产过程连续，自动化程度高；3、工艺易掌握及产品质量稳定等。只能生产线型制品

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课件第11章挤出成型工艺及设备11.1FRTP粒料生产工艺及设备短纤维增强FRTP是将玻璃纤维或其它纤维(长0.2一7mm)均匀地分布在热塑性树脂基体中的一种复合材料，其生产工艺一般要经过造粒和成型两个过程。

11.1FRTP粒料生产工艺长纤维：3-13mm，纤维平行于粒料长度方向排列增强粒料短纤维：0.25-0.5mm，纤维和树脂无规混合制品的力学性能较高生产形状复杂的薄壁制品

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课件第11章挤出成型工艺及设备11.1.1长纤维粒料生产工艺及设备1.造粒工艺

长纤维粒料：将玻璃纤维束包覆在树脂中间，纤维长度等于粒料长度。11.1.1长纤维粒料生产工艺及设备根据纤维在粒料断面的分布情况，分为三种形式:(a)(b)(c)纤维成一大束包覆在树脂中心。纤维常包不紧，切料时易拉毛，污染环境，注射成型时不利于纤维和树脂分散。纤维分散在粒料周围，但过于靠边，包不紧，切料时易拉毛、飞扬，造成环境污染。纤维分散最理想，能被树脂紧紧包住，粒料端面平整，玻纤不易拉毛和飞扬。

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课件第11章挤出成型工艺及设备长纤维粒料的生产工艺流程

玻璃纤维束树脂及助剂包覆机头挤出冷却牵引切粒包装制品

11.1.1长纤维粒料的生产工艺及设备

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课件第11章挤出成型工艺及设备生产长纤维增强粒料的设备布置工艺形式

增强粒料设备平面布置简图1-玻纤；2-送丝机构；3-挤出机；4-加料斗；5-牵引辊；6-水冷或风冷；7-切料机11.1.1长纤维粒料的生产工艺及设备所有生产线上的设备都布置在一个水平面上操作检验方便

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课件第11章挤出成型工艺及设备增强粒料设备立面布置图1-玻纤；2-送丝机构；3-马达；4-无级变速箱；5-牵引滚筒；6-机头；7-冷却水；8-增强粒条；9-送至切粒机；10-挤出机11.1.1长纤维粒料的生产工艺及设备挤出机安装在高台上，机头口朝下，牵引和切料机安装在机头下的地面上。占地面积小

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课件第11章挤出成型工艺及设备2.设备玻璃纤维通过型芯中的导纱孔进入机头型腔与熔融的树脂混合。11.1.1长纤维粒料的生产工艺及设备(1)机头1送丝孔

型芯23456熔融树脂型腔

集束装置出料口长纤维增强塑料包覆机头结构挤出机、纱架、机头、牵引机和切粒机等

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课件第11章挤出成型工艺及设备1)型芯构造形式11.1.1长纤维粒料的生产工艺及设备分瓣式套管式迷宫式在型芯轴的周围均匀地钻有6~8个通孔，端部铣槽分割，以便使每个通孔都能被熔融树脂包覆。效果较好，但直径2mm的细长导纱孔较难加工。在型芯板上钻通孔，配以不锈钢管作导纱孔，制造方便，使用效果较好。解决了断纱堵孔问题，但加工较困难。

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课件第11章挤出成型工艺及设备(2)集束装置为保证制造出纤维分散均匀、纤维与树脂之间包覆紧密的粒料，在机头中设计有集束装置，可将由型芯中出来的纤维束汇集成粒料。11.1.1长纤维粒料的生产工艺及设备1送丝孔

型芯2356熔融树脂型腔

集束装置出料口4

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课件第11章挤出成型工艺及设备(3)牵引和切粒牵引和切粒一般是在一台机器上完成，牵引机构是由两对牵引辊完成，第一对牵引辊的牵引速度比第二对辊低，从而保证两道牵引辊之间有一定的张力，防止料条堆积，但张力不能过大，否则会将料条拉断。切粒是用切刀将料条连续不断地切成所需要长度的粒料。11.1.1长纤维粒料的生产工艺及设备

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课件第11章挤出成型工艺及设备11.1.1长纤维粒料的生产工艺及设备冷切造粒机组本机组主要由塑料挤出机、冷却水槽、刀式吹干机、切粒机、振动筛五个单元组成，总长约12米，适用于PVC，PE等及其它工程塑料造粒。最大切粒长度（3mm）最大切粒长度(3mm)QLJ-3、SQ200

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课件第11章挤出成型工艺及设备11.1.2.1短纤维粒料生产工艺1、短纤维粒料生产方法：11.1.2短纤维粒料生产工艺(1)短切纤维原丝单螺杆挤出法

(2)单螺杆排气式挤出机回挤造粒法

(3)排气式双螺杆挤出机造粒法短纤维粒料中的纤维均匀分布在树脂基体中

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课件第11章挤出成型工艺及设备

(1)短切纤维原丝单螺杆挤出法

11.1.2短纤维粒料生产工艺短切纤维与树脂粉料一次造粒1-玻纤纱锭；2-切割器；3-加料斗；4-计量器；5-混合料斗；6-挤出机；7-切粒机将短切玻璃纤维原丝与树脂按设计比例加入到单螺杆挤出机中混合、塑化、挤出条料，冷却后切粒。对于粒料树脂，要重复2—3次才能均匀。对于粉状树脂，则可一次挤出造粒。

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课件第11章挤出成型工艺及设备11.1.2短纤维粒料生产工艺优点：缺点：纤维和树脂混合均匀，能适应柱塞式注射机生产。玻璃纤维受损伤较严重；料筒和螺杆磨损严重；生产速度较低；劳动条件差，粉状树脂和玻璃纤维易飞扬。

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课件第11章挤出成型工艺及设备SJ系列单螺杆挤出机11.1.2短纤维粒料生产工艺

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课件第11章挤出成型工艺及设备(2)单螺杆排气式挤出机回挤造粒法

生产效率高；粒料质地密实，外观质量较好；劳动条件好，无玻璃纤维飞扬。对设备要求不高。11.1.2短纤维粒料生产工艺将长纤维粒料加入到排气单螺杆挤出机中，回挤一次造粒。如果粒料中挥发物较少，则可用普通挤出机回挤造粒。

优点：缺点：用长纤维粒料二次加工．树脂老化几率增加；粒料外观及质量不如双螺杆排气式挤出机造粒好。如果考虑到长纤维造粒过程；其工序多，劳动生产率低。

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课件第11章挤出成型工艺及设备(3)排气式双螺杆挤出机造粒法

将树脂和纤维分别加入排气式双螺杆挤出机的加料孔和进丝口，玻璃纤维被左旋螺杆及捏合装置所破碎，在料简内纤维和树脂混合均匀，经过排气段除去混料中的挥发性物质，进一步塑炼后经口模挤出料条，再经冷却、干燥(水冷时用)，然后切成粒料。粒料中的纤维含量，可由调整送入挤出机的玻纤股数和螺杆转速来控制。11.1.2短纤维粒料生产工艺用玻璃纤维粗纱增强热塑性塑料流程图1-计量带式给料器ZSK/V;2-热塑性塑料；3-玻璃纤维粗纱；4-排气；5-条模；6-水浴；7-粒条切粒机

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课件第11章挤出成型工艺及设备11.1.2短纤维粒料生产工艺SJSZ系列锥形双螺杆挤出机

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课件第11章挤出成型工艺及设备11.1.2短纤维粒料生产工艺单螺秆挤出机主要是靠机头压力产生均质熔体，双螺杆挤出机完全是靠螺杆作用使树脂充分塑化，并与纤维均匀复合。

因此，它除具有排气式单螺杆挤出造粒的优点外，比单螺杆挤出机更有效地挤出造粒和利用松散物料。特点：

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课件第11章挤出成型工艺及设备2、设备主要设备：挤出机和造粒机头，不需要单独的牵引和切粒机。11.1.2短纤维粒料生产工艺长纤维粒料的造粒采用冷切法。原因：不使纤维从粒料中抽出。短纤维粒料的造粒采用热切法。原因：从机头挤出来的料条中纤维已经很短，可以不经冷却直接通过造粒机头造粒。

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课件第11章挤出成型工艺及设备11.2影响FRTP性能的因素1.基体树脂11.2影响FRTP性能的因素2.纤维含量3.纤维质量

不同的热塑性树脂，性能差别很大，用纤维增强后，其效果也有很大差别。各种树脂品种的FRTP的最佳纤维含量不同。

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课件第11章挤出成型工艺及设备11.2影响FRTP性能的因素1.基体树脂对FRTP性能影响1)力学性能提高2—3倍以上2)提高热变形温度3)产品尺寸稳定提高4)降低线膨胀系数1—3倍5)对于吸水率影响FRTP的耐化学腐蚀性能主要取决于树脂的品种用纤维增强后，其性能有很大提高：6)耐疲劳性能、抗蠕变性能7)防止开裂

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课件第11章挤出成型工艺及设备3.纤维质量对性能的影响(1)纤维直径对性能的影响11.2影响FRTP性能的因素一般来讲，纤维直径越细，强度越高，但有时相差不大，可能是因为纤维细强度高，但同样含量纤维用在CM中，弱界面也随之增加，加工过程中纤维磨损严重，强度损失也较大。微裂纹假说

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课件第11章挤出成型工艺及设备(2)纤维长度和分散状态对性能影响一般来讲，纤维分散越均匀，机械强度和热性能就越好，弹性模量也有明显的增加，所以要保证纤维尽可能分散均匀。11.2影响FRTP性能的因素一般规律：纤维越长，制品强度越高。试验表明，玻纤长度小于0.04mm时，纤维不起增强作用。

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课件第11章挤出成型工艺及设备(3)玻璃纤维表面处理对CM性能影响玻纤表面处理情况对FRTP性能影响很大。处理后，力学性能有明显的提高。11.2影响FRTP性能的因素不同表面处理剂对聚乙烯玻璃钢性能的影响表面处理剂拉伸强度(MPa)弯曲强度(MPa)冲击强度(常温)(J/cm2)冲击强度(-40℃)(J/cm2)石蜡型44.154.53.85.3A-15149.158.14.04.9A-17451.764.45.26.1A-1100(kh550)53.265.25.36.3A-18751.665.14.86.5聚乙烯树脂分子量：8.2万；玻璃纤维含量：20%。

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课件第11章挤出成型工艺及设备11.3FRTP挤出成型工艺挤出成型需要完成粒料输运、塑化和在压力作用下使熔融物料通过机头口模获得所要求的断面形状制品。挤出成型示意图1-转动机构；2-止推轴承；3-料斗；4-冷却系统；5-加热器；6-螺杆；7-机筒；8-滤板；9-机头孔型11.3FRTP挤出成型工艺四个过程：加料、塑化、成型、定型粒料从料斗进入到挤出机的料筒，在热压作用下发生物理变化(非化学变化)，并向前推进。由于滤板、机头和机筒的阻力，使粒料压实，排气；与此同时外部热源与物料摩擦热使粒料受热塑化，变成熔融粘流态，凭借螺杆推力，定量地从机头挤出。

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课件第11章挤出成型工艺及设备11.3FRTP挤出成型工艺

课件第11章挤出成型工艺及设备11.3FRTP挤出成型工艺

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课件第11章挤出成型工艺及设备粒料在挤出机沿螺杆长度方向:11.3FRTP挤出成型工艺挤出过程中物料和压力的变化加料段压缩段均化段

三功能段沿螺杆长度分配比例表料温/℃TfTg料压/MPa机头加料段压缩段均化段p基材种类加料段压缩段均化段非结晶塑料全长10~15%全长50~65%全长20~25%结晶塑料全长30~65%全长5~15%全长25~35%

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课件第11章挤出成型工艺及设备1.加料段工作原理加料段由加料区(料斗)、固体输送区和迟后区所组成。功能是对加入的料进行压实和输送。11.3FRTP挤出成型工艺塑料在普通螺杆挤出机中的挤出过程简图靠螺纹旋转时产生的轴向分力向前推进

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课件第11章挤出成型工艺及设备F1向前FF2向上粒料在机筒内的运动可以分解为旋转运动和轴向运动：旋转运动是由粒料和螺杆的摩擦作用，被螺杆带动旋转；轴向运动是靠螺纹旋转时产生的轴向分力向前推进。11.3FRTP挤出成型工艺当粒料与螺杆的摩擦力大于和机筒的摩擦力时，粒料随螺杆转动。反之，粒料沿轴向移动。

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课件第11章挤出成型工艺及设备为使粒料沿轴向运动，采取的措施：1、提高螺杆的表面光洁度，使其高于机筒表面光洁度。2、加料段的料筒温度高于螺杆温度（因为粒料熔融前与钢铁的摩擦系数随温度升高而增大）3、机筒表面开设纵向槽沟。11.3FRTP挤出成型工艺在加料段的末端，由于摩擦热的作用，与机筒内壁接触的粒料已达到粘流温度，并开始熔融。

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课件第11章挤出成型工艺及设备2.压缩段工作原理松散的粒料被压实、软化，同时把夹带的空气压回到加料口排出。物料受到外部加热、螺杆与机筒的强烈搅拌、混合和剪切等作用，温度不断升高，熔融态物料量不断增加，固体物料逐渐减少，至压缩段末端，全部物料已转变为粘流态。11.3FRTP挤出成型工艺固体物料在螺槽中的熔融过程1-熔膜；2-熔池；3-迁移面(分界面)；4-熔结的固体粒；5-未熔结的固体粒子

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课件第11章挤出成型工艺及设备把压缩段送来的熔融物料进一步塑化均匀，使其能定量、定压挤出。3.均化段工作原理11.3FRTP挤出成型工艺作业：纤维质量对FRTP性能的影响。

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课件第11章挤出成型工艺及设备11.3FRTP挤出成型工艺温度

口模的温度比机头温度可稍低一些，但要保证纤维与塑料混合物有良好的流动性。

机头的温度控制在塑料热分解温度以下。

加料段的温度不宜过高，压缩段和均化段的温度可高一些。挤出成型工艺参数

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课件第11章挤出成型工艺及设备11.3FRTP挤出成型工艺挤出速度单位时间内由挤出机头和口模中挤出的塑化好的物料量或塑件长度。它表示挤出能力的高低。压力合理控制螺杆转速，保证温控系统的精度，以减小压力波动。牵引比——牵引速度与挤出速度的比值，其值等于或大于1。牵引速度牵引速度与挤出速度相当，可略大于挤出速度。

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课件第11章挤出成型工艺及设备11.4FRTP管挤出成型工艺1.挤管工艺FRTP管的成型条件与普通塑料管工艺基本相似，只是成型温度要提高10-20℃。11.4FRTP管挤出成型工艺挤管工艺流程1-机筒2-螺杆3-滤板4-接口套5-模心6-机头7-定位器8-孔型9-定径套10-冷却槽11-塞和链12-牵引装置13-玻璃钢管14-切断装置物料在主机内塑化完全后，经滤板、分流器和型孔初步成型，经过定径套初步冷却定型，进入冷水槽硬化，再经牵引装置引出，定长切断。成型过程中，不断由模心通入压缩空气，保证管材挤出后的尺寸稳定。

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课件第11章挤出成型工艺及设备11.4FRTP管挤出成型工艺

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课件第11章挤出成型工艺及设备2.挤管过程中注意事项(1)机筒、机头、型孔温度在开车前应比正常操作时高10~20℃；(2)型孔温度比机头温度稍低；(3)开车时要慢转，正常出料后才可加快到要求的转速；(4)开始时不要加足料，当熔融物料自型孔稳定挤出后，再自动加足料；(5)冷却水温度应保证不使制品产生内应力和气泡。11.4FRTP管挤出成型工艺

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课件第11章挤出成型工艺及设备11.5挤出成型设备11.5挤出成型设备挤出机

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课件第11章挤出成型工艺及设备11.5挤出成型设备挤出机机组

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课件第11章挤出成型工艺及设备11.5.1挤出成型机组组成挤出机主机、辅机和控制系统组成11.5挤出成型设备挤出机机组1-传动系统2-挤压系统3-加热器4-冷却系统5-机头6-定型装置7-冷却器8-牵引机9-切断机10-滚动支架11-堆放装置12-控制台

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课件第11章挤出成型工艺及设备11.5挤出成型设备控制系统挤出机组成挤出系统、传动系统、加热冷却系统、机身机头、定型装置、冷却装置、牵引装置、切割装置、卷取装置辅机：挤出机：

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课件第11章挤出成型工艺及设备1.挤出机主机组成(1)挤压系统(2)传动系统(3)加热和冷却系统11.5挤出成型设备料斗、机筒、螺杆组成；功能：使粒料加入机筒后，经搅拌、塑化，然后由机头挤出。保证螺杆按需要的扭矩和转速均匀旋转通过对机筒加热或冷却，保证物料在机筒各段内的温度要求。评价挤出机，从两个方面考虑：(1)生产能力的高低，适用范围是否广泛

(2)应具有较完善的控制系统

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课件第11章挤出成型工艺及设备2.挤出机辅机机头11.5挤出成型设备定型装置冷却装置牵引装置切割装置堆放装置机头的型孔决定制品断面的形状，不同的制品可更换作用：稳定挤出型材的形状，对其表面进行修正。使挤出的制品充分冷却固化将挤出制品引出，牵引速度的大小可以调节断面尺寸，对生产效率有一定的影响。

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课件第11章挤出成型工艺及设备3.控制系统一般是电器控制设备或计算机控制系统。作用：保证机组正常运行，使设备准确完成各工艺动作。11.5挤出成型设备

4711.5.2挤出机主机一、分类及构造按工作原理分螺杆式无螺杆式单螺杆式双螺杆式普通型高速自热型按排气状况分排气式分段组合式11.5挤出成型设备

课件第11章挤出成型工艺及设备按螺杆转速11.5.2挤出机主机一、分类及构造按工作原理分螺杆式无4811.5挤出成型设备

课件第11章挤出成型工艺及设备按用途分造粒挤出机超高分子量挤出机混炼挤出机安装位置分立式挤出机卧式挤出机目前用的最广泛的是卧式单螺杆和双螺杆挤出机。11.5挤出成型设备4911.5挤出成型设备

课件第11章挤出成型工艺及设备二、单螺杆挤出机11.5挤出成型设备5011.5挤出成型设备

课件第11章挤出成型工艺及设备MSSJ-30～120/25单螺杆挤出机系列11.5挤出成型设备5111.5挤出成型设备

课件第11章挤出成型工艺及设备其基体结构包括（1）加料装置

一般为锥形漏斗，其大小能容纳1小时用料为宜。料斗内装有阀门，定量计算，卸除余料等装置。（2）挤压系统

包括螺杆、机筒、端头多孔板。a、螺杆加料段L1，压缩段L2，均化段L3(通常螺杆)

螺槽越来越浅。11.5挤出成型设备5211.5挤出成型设备

课件第11章挤出成型工艺及设备11.5挤出成型设备5311.5挤出成型设备

课件第11章挤出成型工艺及设备平行螺杆积木块往复式螺纹块平行积木式螺杆11.5挤出成型设备5411.5挤出成型设备

课件第11章挤出成型工艺及设备b、机筒

工作过程中压力30～50MPa，150～300℃

机筒强度需强度高、耐腐蚀、耐磨损；机筒外采用电阻加热和水冷却。c、筒端多孔板

使物料由旋转流动变为直线流动，沿螺杆轴方向形成压力，增大塑化的均匀性。多孔板的孔径为3～6mm，板厚为直径的1/5。11.5挤出成型设备5511.5挤出成型设备

课件第11章挤出成型工艺及设备三、双螺杆挤出机在“∞”字形机筒内，装有两根互相啮合的螺杆。双螺杆挤出机的每根可以是整体，也可以加工成几段组装，其形状可以是平行式，也可以是锥形，两螺杆的旋转方向分为同向和异向两种。双螺杆挤出机的特点

a、由摩擦产生的热量较少；

b、物料受到的剪切力比较均匀；

c、输出能力较大，挤出量比较稳定；

d、机筒可以自动清洗。11.5挤出成型设备5611.5挤出成型设备

课件第11章挤出成型工艺及设备锥形双螺杆挤出机11.5挤出成型设备5711.5挤出成型设备

课件第11章挤出成型工艺及设备作用：将连续挤出的已获得初步形状和尺寸的制品进行定型，达到一定的表面质量，最终成为可供使用的制品或半成品。

一、制管和异型材的辅机辅机由机头、定型装置、冷却装置、牵引装置、夹紧切割装置等组成。11.5.3辅机11.5挤出成型设备5811.5挤出成型设备

课件第11章挤出成型工艺及设备（1）机头使来自挤出机的熔融物料由螺旋运动变为直线运动，并进一步塑化，产生必要的成型压力，保证塑件密实，从而获得形状相似的连续型材。作用11.5挤出成型设备5911.5挤出成型设备

课件第11章挤出成型工艺及设备直通式挤管机头1-芯棒2-口模3-调节螺钉4-分流支架5-分流器6-加热器7-机头体典型结构11.5挤出成型设备6011.5挤出成型设备

课件第11章挤出成型工艺及设备1-口模2-调节螺钉3-芯棒4-机头体5-连接管直角式挤管机头11.5挤出成型设备6111.5挤出成型设备

课件第11章挤出成型工艺及设备旁侧式挤管机头11.5挤出成型设备6211.5挤出成型设备

课件第11章挤出成型工艺及设备微孔流道挤管机头11.5挤出成型设备6311.5挤出成型设备

课件第11章挤出成型工艺及设备（2）定型装置从机头挤出的制品处于熔融状态，(温度很高)，在重力作用下容易变形，因此在机头后必须立即冷却，以使制品定型。定型装置分为外径定型和内径定型两种。1）外径定型

是国内普遍采用的方法，又分为内压定型和真空定型11.5挤出成型设备6411.5挤出成型设备

课件第11章挤出成型工艺及设备内压定型法：在机头芯棒的肋上打孔，向管内或型材内通入压缩空气，由气体压力的作用，使管壁与定径套壁接触，定径套靠水冷却，使管初步冷却然后进入水槽内进一步冷却定型。1-芯棒2-口模3-定径管11.5挤出成型设备6511.5挤出成型设备

课件第11章挤出成型工艺及设备真空定型法：由真空定型套、冷却水槽、真空泵、电机、管道等组成。采用在制品与定型套之间抽真空，使制品与定型套接触冷却的方法。1-芯模；2-口模；3-排水孔；4-真空定径管；5-水槽；6-进水孔；7-抽真空孔11.5挤出成型设备6611.5挤出成型设备

课件第11章挤出成型工艺及设备2）内径定型靠芯棒冷却定型的方法。冷却水通入芯棒，同时使制品与芯棒接触冷却。为适应收缩，芯棒一般制作成锥形，锥度为0.6％；与外径定型相比：内径定型的内表面光滑，外径定型的外表面光滑。11.5挤出成型设备6711.5挤出成型设备

课件第11章挤出成型工艺及设备内径定径法1-管材2-定睛芯模3-芯棒4-回水流道5-进水管6-排水管7-进水嘴11.5挤出成型设备68

课件11.1概述第11章挤出成型工艺及设备11.挤出成型工艺及设备

挤出成型工艺是生产热塑性复合材料(FiberReinforcedThermoPlastics,FRTP)制品的主要方法之一。工艺过程：先将树脂和增强纤维制成粒料，然后再将粒料加入挤出机内，经塑化、挤出、冷却定型而成制品。

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课件11.1概述第11章挤出成型工艺及设备

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课件第11章挤出成型工艺及设备应用：各种增强塑料管、棒材、异形断面型材等11.1概述优点缺点1、能加工绝大多数热塑性复合材料及部分热固性复合材料；2、生产过程连续，自动化程度高；3、工艺易掌握及产品质量稳定等。只能生产线型制品

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课件第11章挤出成型工艺及设备11.1FRTP粒料生产工艺及设备短纤维增强FRTP是将玻璃纤维或其它纤维(长0.2一7mm)均匀地分布在热塑性树脂基体中的一种复合材料，其生产工艺一般要经过造粒和成型两个过程。

11.1FRTP粒料生产工艺长纤维：3-13mm，纤维平行于粒料长度方向排列增强粒料短纤维：0.25-0.5mm，纤维和树脂无规混合制品的力学性能较高生产形状复杂的薄壁制品

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课件第11章挤出成型工艺及设备11.1.1长纤维粒料生产工艺及设备1.造粒工艺

长纤维粒料：将玻璃纤维束包覆在树脂中间，纤维长度等于粒料长度。11.1.1长纤维粒料生产工艺及设备根据纤维在粒料断面的分布情况，分为三种形式:(a)(b)(c)纤维成一大束包覆在树脂中心。纤维常包不紧，切料时易拉毛，污染环境，注射成型时不利于纤维和树脂分散。纤维分散在粒料周围，但过于靠边，包不紧，切料时易拉毛、飞扬，造成环境污染。纤维分散最理想，能被树脂紧紧包住，粒料端面平整，玻纤不易拉毛和飞扬。

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课件第11章挤出成型工艺及设备长纤维粒料的生产工艺流程

玻璃纤维束树脂及助剂包覆机头挤出冷却牵引切粒包装制品

11.1.1长纤维粒料的生产工艺及设备

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课件第11章挤出成型工艺及设备生产长纤维增强粒料的设备布置工艺形式

增强粒料设备平面布置简图1-玻纤；2-送丝机构；3-挤出机；4-加料斗；5-牵引辊；6-水冷或风冷；7-切料机11.1.1长纤维粒料的生产工艺及设备所有生产线上的设备都布置在一个水平面上操作检验方便

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课件第11章挤出成型工艺及设备增强粒料设备立面布置图1-玻纤；2-送丝机构；3-马达；4-无级变速箱；5-牵引滚筒；6-机头；7-冷却水；8-增强粒条；9-送至切粒机；10-挤出机11.1.1长纤维粒料的生产工艺及设备挤出机安装在高台上，机头口朝下，牵引和切料机安装在机头下的地面上。占地面积小

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课件第11章挤出成型工艺及设备2.设备玻璃纤维通过型芯中的导纱孔进入机头型腔与熔融的树脂混合。11.1.1长纤维粒料的生产工艺及设备(1)机头1送丝孔

型芯23456熔融树脂型腔

集束装置出料口长纤维增强塑料包覆机头结构挤出机、纱架、机头、牵引机和切粒机等

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课件第11章挤出成型工艺及设备1)型芯构造形式11.1.1长纤维粒料的生产工艺及设备分瓣式套管式迷宫式在型芯轴的周围均匀地钻有6~8个通孔，端部铣槽分割，以便使每个通孔都能被熔融树脂包覆。效果较好，但直径2mm的细长导纱孔较难加工。在型芯板上钻通孔，配以不锈钢管作导纱孔，制造方便，使用效果较好。解决了断纱堵孔问题，但加工较困难。

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课件第11章挤出成型工艺及设备(2)集束装置为保证制造出纤维分散均匀、纤维与树脂之间包覆紧密的粒料，在机头中设计有集束装置，可将由型芯中出来的纤维束汇集成粒料。11.1.1长纤维粒料的生产工艺及设备1送丝孔

型芯2356熔融树脂型腔

集束装置出料口4

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课件第11章挤出成型工艺及设备(3)牵引和切粒牵引和切粒一般是在一台机器上完成，牵引机构是由两对牵引辊完成，第一对牵引辊的牵引速度比第二对辊低，从而保证两道牵引辊之间有一定的张力，防止料条堆积，但张力不能过大，否则会将料条拉断。切粒是用切刀将料条连续不断地切成所需要长度的粒料。11.1.1长纤维粒料的生产工艺及设备

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课件第11章挤出成型工艺及设备11.1.1长纤维粒料的生产工艺及设备冷切造粒机组本机组主要由塑料挤出机、冷却水槽、刀式吹干机、切粒机、振动筛五个单元组成，总长约12米，适用于PVC，PE等及其它工程塑料造粒。最大切粒长度（3mm）最大切粒长度(3mm)QLJ-3、SQ200

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课件第11章挤出成型工艺及设备11.1.2.1短纤维粒料生产工艺1、短纤维粒料生产方法：11.1.2短纤维粒料生产工艺(1)短切纤维原丝单螺杆挤出法

(2)单螺杆排气式挤出机回挤造粒法

(3)排气式双螺杆挤出机造粒法短纤维粒料中的纤维均匀分布在树脂基体中

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课件第11章挤出成型工艺及设备

(1)短切纤维原丝单螺杆挤出法

11.1.2短纤维粒料生产工艺短切纤维与树脂粉料一次造粒1-玻纤纱锭；2-切割器；3-加料斗；4-计量器；5-混合料斗；6-挤出机；7-切粒机将短切玻璃纤维原丝与树脂按设计比例加入到单螺杆挤出机中混合、塑化、挤出条料，冷却后切粒。对于粒料树脂，要重复2—3次才能均匀。对于粉状树脂，则可一次挤出造粒。

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课件第11章挤出成型工艺及设备11.1.2短纤维粒料生产工艺优点：缺点：纤维和树脂混合均匀，能适应柱塞式注射机生产。玻璃纤维受损伤较严重；料筒和螺杆磨损严重；生产速度较低；劳动条件差，粉状树脂和玻璃纤维易飞扬。

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课件第11章挤出成型工艺及设备SJ系列单螺杆挤出机11.1.2短纤维粒料生产工艺

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课件第11章挤出成型工艺及设备(2)单螺杆排气式挤出机回挤造粒法

生产效率高；粒料质地密实，外观质量较好；劳动条件好，无玻璃纤维飞扬。对设备要求不高。11.1.2短纤维粒料生产工艺将长纤维粒料加入到排气单螺杆挤出机中，回挤一次造粒。如果粒料中挥发物较少，则可用普通挤出机回挤造粒。

优点：缺点：用长纤维粒料二次加工．树脂老化几率增加；粒料外观及质量不如双螺杆排气式挤出机造粒好。如果考虑到长纤维造粒过程；其工序多，劳动生产率低。

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课件第11章挤出成型工艺及设备(3)排气式双螺杆挤出机造粒法

将树脂和纤维分别加入排气式双螺杆挤出机的加料孔和进丝口，玻璃纤维被左旋螺杆及捏合装置所破碎，在料简内纤维和树脂混合均匀，经过排气段除去混料中的挥发性物质，进一步塑炼后经口模挤出料条，再经冷却、干燥(水冷时用)，然后切成粒料。粒料中的纤维含量，可由调整送入挤出机的玻纤股数和螺杆转速来控制。11.1.2短纤维粒料生产工艺用玻璃纤维粗纱增强热塑性塑料流程图1-计量带式给料器ZSK/V;2-热塑性塑料；3-玻璃纤维粗纱；4-排气；5-条模；6-水浴；7-粒条切粒机

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课件第11章挤出成型工艺及设备11.1.2短纤维粒料生产工艺SJSZ系列锥形双螺杆挤出机

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课件第11章挤出成型工艺及设备11.1.2短纤维粒料生产工艺单螺秆挤出机主要是靠机头压力产生均质熔体，双螺杆挤出机完全是靠螺杆作用使树脂充分塑化，并与纤维均匀复合。

因此，它除具有排气式单螺杆挤出造粒的优点外，比单螺杆挤出机更有效地挤出造粒和利用松散物料。特点：

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课件第11章挤出成型工艺及设备2、设备主要设备：挤出机和造粒机头，不需要单独的牵引和切粒机。11.1.2短纤维粒料生产工艺长纤维粒料的造粒采用冷切法。原因：不使纤维从粒料中抽出。短纤维粒料的造粒采用热切法。原因：从机头挤出来的料条中纤维已经很短，可以不经冷却直接通过造粒机头造粒。

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课件第11章挤出成型工艺及设备11.2影响FRTP性能的因素1.基体树脂11.2影响FRTP性能的因素2.纤维含量3.纤维质量

不同的热塑性树脂，性能差别很大，用纤维增强后，其效果也有很大差别。各种树脂品种的FRTP的最佳纤维含量不同。

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课件第11章挤出成型工艺及设备11.2影响FRTP性能的因素1.基体树脂对FRTP性能影响1)力学性能提高2—3倍以上2)提高热变形温度3)产品尺寸稳定提高4)降低线膨胀系数1—3倍5)对于吸水率影响FRTP的耐化学腐蚀性能主要取决于树脂的品种用纤维增强后，其性能有很大提高：6)耐疲劳性能、抗蠕变性能7)防止开裂

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课件第11章挤出成型工艺及设备3.纤维质量对性能的影响(1)纤维直径对性能的影响11.2影响FRTP性能的因素一般来讲，纤维直径越细，强度越高，但有时相差不大，可能是因为纤维细强度高，但同样含量纤维用在CM中，弱界面也随之增加，加工过程中纤维磨损严重，强度损失也较大。微裂纹假说

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课件第11章挤出成型工艺及设备(2)纤维长度和分散状态对性能影响一般来讲，纤维分散越均匀，机械强度和热性能就越好，弹性模量也有明显的增加，所以要保证纤维尽可能分散均匀。11.2影响FRTP性能的因素一般规律：纤维越长，制品强度越高。试验表明，玻纤长度小于0.04mm时，纤维不起增强作用。

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课件第11章挤出成型工艺及设备(3)玻璃纤维表面处理对CM性能影响玻纤表面处理情况对FRTP性能影响很大。处理后，力学性能有明显的提高。11.2影响FRTP性能的因素不同表面处理剂对聚乙烯玻璃钢性能的影响表面处理剂拉伸强度(MPa)弯曲强度(MPa)冲击强度(常温)(J/cm2)冲击强度(-40℃)(J/cm2)石蜡型44.154.53.85.3A-15149.158.14.04.9A-17451.764.45.26.1A-1100(kh550)53.265.25.36.3A-18751.665.14.86.5聚乙烯树脂分子量：8.2万；玻璃纤维含量：20%。

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课件第11章挤出成型工艺及设备11.3FRTP挤出成型工艺挤出成型需要完成粒料输运、塑化和在压力作用下使熔融物料通过机头口模获得所要求的断面形状制品。挤出成型示意图1-转动机构；2-止推轴承；3-料斗；4-冷却系统；5-加热器；6-螺杆；7-机筒；8-滤板；9-机头孔型11.3FRTP挤出成型工艺四个过程：加料、塑化、成型、定型粒料从料斗进入到挤出机的料筒，在热压作用下发生物理变化(非化学变化)，并向前推进。由于滤板、机头和机筒的阻力，使粒料压实，排气；与此同时外部热源与物料摩擦热使粒料受热塑化，变成熔融粘流态，凭借螺杆推力，定量地从机头挤出。

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课件第11章挤出成型工艺及设备11.3FRTP挤出成型工艺

课件第11章挤出成型工艺及设备11.3FRTP挤出成型工艺

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课件第11章挤出成型工艺及设备粒料在挤出机沿螺杆长度方向:11.3FRTP挤出成型工艺挤出过程中物料和压力的变化加料段压缩段均化段

三功能段沿螺杆长度分配比例表料温/℃TfTg料压/MPa机头加料段压缩段均化段p基材种类加料段压缩段均化段非结晶塑料全长10~15%全长50~65%全长20~25%结晶塑料全长30~65%全长5~15%全长25~35%

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课件第11章挤出成型工艺及设备1.加料段工作原理加料段由加料区(料斗)、固体输送区和迟后区所组成。功能是对加入的料进行压实和输送。11.3FRTP挤出成型工艺塑料在普通螺杆挤出机中的挤出过程简图靠螺纹旋转时产生的轴向分力向前推进

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课件第11章挤出成型工艺及设备F1向前FF2向上粒料在机筒内的运动可以分解为旋转运动和轴向运动：旋转运动是由粒料和螺杆的摩擦作用，被螺杆带动旋转；轴向运动是靠螺纹旋转时产生的轴向分力向前推进。11.3FRTP挤出成型工艺当粒料与螺杆的摩擦力大于和机筒的摩擦力时，粒料随螺杆转动。反之，粒料沿轴向移动。

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课件第11章挤出成型工艺及设备为使粒料沿轴向运动，采取的措施：1、提高螺杆的表面光洁度，使其高于机筒表面光洁度。2、加料段的料筒温度高于螺杆温度（因为粒料熔融前与钢铁的摩擦系数随温度升高而增大）3、机筒表面开设纵向槽沟。11.3FRTP挤出成型工艺在加料段的末端，由于摩擦热的作用，与机筒内壁接触的粒料已达到粘流温度，并开始熔融。

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课件第11章挤出成型工艺及设备2.压缩段工作原理松散的粒料被压实、软化，同时把夹带的空气压回到加料口排出。物料受到外部加热、螺杆与机筒的强烈搅拌、混合和剪切等作用，温度不断升高，熔融态物料量不断增加，固体物料逐渐减少，至压缩段末端，全部物料已转变为粘流态。11.3FRTP挤出成型工艺固体物料在螺槽中的熔融过程1-熔膜；2-熔池；3-迁移面(分界面)；4-熔结的固体粒；5-未熔结的固体粒子

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课件第11章挤出成型工艺及设备把压缩段送来的熔融物料进一步塑化均匀，使其能定量、定压挤出。3.均化段工作原理11.3FRTP挤出成型工艺作业：纤维质量对FRTP性能的影响。

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课件第11章挤出成型工艺及设备11.3FRTP挤出成型工艺温度

口模的温度比机头温度可稍低一些，但要保证纤维与塑料混合物有良好的流动性。

机头的温度控制在塑料热分解温度以下。

加料段的温度不宜过高，压缩段和均化段的温度可高一些。挤出成型工艺参数

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课件第11章挤出成型工艺及设备11.3FRTP挤出成型工艺挤出速度单位时间内由挤出机头和口模中挤出的塑化好的物料量或塑件长度。它表示挤出能力的高低。压力合理控制螺杆转速，保证温控系统的精度，以减小压力波动。牵引比——牵引速度与挤出速度的比值，其值等于或大于1。牵引速度牵引速度与挤出速度相当，可略大于挤出速度。