1、第六章第六章 挤出成型挤出成型6.1 概述概述 挤出成型在高分子材料领域中，是一个变挤出成型在高分子材料领域中，是一个变化众多，用途最广，比重最大的成型工艺。化众多，用途最广，比重最大的成型工艺。 挤出过程是使高分子材料的熔体在挤出机挤出过程是使高分子材料的熔体在挤出机的螺杆挤压作用下，通过一定形状的口模而连的螺杆挤压作用下，通过一定形状的口模而连续成型，所得的制品为恒定截面的连续型材。续成型，所得的制品为恒定截面的连续型材。 三大合成材料的挤出，没有本质上的区别，三大合成材料的挤出，没有本质上的区别，所用设备加工原理大同小异。挤出理论、工艺所用设备加工原理大同小异。挤出理论、工艺以塑料为多，
2、故本章主要讨论塑料的挤出成型。以塑料为多，故本章主要讨论塑料的挤出成型。6.1 概述概述 橡胶挤出橡胶挤出压出。压出。 合成纤维合成纤维螺杆挤出纺丝。螺杆挤出纺丝。 塑料塑料主要是热塑性塑料，现在也有热固主要是热塑性塑料，现在也有热固性塑性塑 料。料。 挤出成型的制品都是连续的型材，如板挤出成型的制品都是连续的型材，如板材、薄膜、片材、带、异型材等。材、薄膜、片材、带、异型材等。 塑料上色，混炼，塑化造粒，共混改性。塑料上色，混炼，塑化造粒，共混改性。 以挤出为基础的配合吹胀和双轴拉伸：吹以挤出为基础的配合吹胀和双轴拉伸：吹塑成型和拉幅成型。塑成型和拉幅成型。6.2 工艺特点工艺特点 连续成型
3、，产量大，生产效率高。连续成型，产量大，生产效率高。 制品外形简单，是断面形状不变的型材。制品外形简单，是断面形状不变的型材。 制品质量均匀密实，各向异性小，尺寸准制品质量均匀密实，各向异性小，尺寸准确性较好。确性较好。适应性很强：适应性很强： 几乎适合除几乎适合除PTFE外所有热塑性塑料。外所有热塑性塑料。 只要改变机头口模，就可以改变制品形状。只要改变机头口模，就可以改变制品形状。 可用来塑化、造粒、染色、共混改性、也可用来塑化、造粒、染色、共混改性、也可同其它方法混合成型。此外，还可作压延成可同其它方法混合成型。此外，还可作压延成型的供料。型的供料。6.3 挤出成型的基本过程挤出成型的基
4、本过程 塑化塑化 在挤出机内将固体塑料加热，并依靠塑料在挤出机内将固体塑料加热，并依靠塑料之间的内摩擦热使其成为粘流态物料。之间的内摩擦热使其成为粘流态物料。 成型成型 在挤出机螺杆旋转的推挤作用下，通过具在挤出机螺杆旋转的推挤作用下，通过具有一定形状的口模，使粘流态物料成为连续的有一定形状的口模，使粘流态物料成为连续的型材。型材。 定型定型 用适当的方法，使挤出的连续型材冷却定用适当的方法，使挤出的连续型材冷却定型为制品。型为制品。6.4 挤出成型设备挤出成型设备螺杆式挤出机螺杆式挤出机连续成型，用途最多。连续成型，用途最多。柱塞式挤出机柱塞式挤出机间歇成型，一般不用。间歇成型，一般不用。（
5、UHMWPE，PTFE）螺杆式挤出机螺杆式挤出机单螺杆单螺杆双螺杆双螺杆多螺杆（行星螺杆挤出机）多螺杆（行星螺杆挤出机）其中以单螺杆最常用，也较为简单。其中以单螺杆最常用，也较为简单。第一节第一节 单螺杆挤出机的基本单螺杆挤出机的基本 结构及其作用原理结构及其作用原理单螺杆挤出机单螺杆挤出机传动系统传动系统挤出系统挤出系统加热和冷却系统加热和冷却系统控制系统控制系统附属装置附属装置加料装置加料装置料筒料筒螺杆螺杆机头机头口模口模 料斗料斗 即加料装置，以保证物料向机筒供料。即加料装置，以保证物料向机筒供料。 有冷却夹套，有定时定量自动加料装置。有冷却夹套，有定时定量自动加料装置。 料筒料筒 是
6、一个受压的金属圆筒，其外层有加热和冷是一个受压的金属圆筒，其外层有加热和冷却系统。却系统。料筒的作用料筒的作用 对塑料加热。对塑料加热。 配合螺杆，使塑料塑化。配合螺杆，使塑料塑化。对塑料冷却的目的：防止停车时，因过热造成分解。对塑料冷却的目的：防止停车时，因过热造成分解。 螺杆螺杆 是挤出机的最主要部分，其结构对挤出工是挤出机的最主要部分，其结构对挤出工艺有重要影响，挤出不同高聚物有不同形式的艺有重要影响，挤出不同高聚物有不同形式的螺杆。螺杆。螺杆的结构螺杆的结构螺杆的几何参数螺杆的几何参数螺杆的直径（螺杆的直径（D） 代表挤出机的规格，代表挤出机的规格，D ，生产能力生产能力。螺杆的长径比
7、（螺杆的长径比（L/ /Ds） 影响挤出机的产量和挤出质量（衡量塑影响挤出机的产量和挤出质量（衡量塑化效率），化效率）， L/ /Ds ，塑料的停留时间塑料的停留时间，混混合塑化效果合塑化效果。螺杆的压缩比（螺杆的压缩比（A）A= =螺杆第一螺槽的容积螺杆第一螺槽的容积/ /螺杆第二螺槽的容积。螺杆第二螺槽的容积。A的获得：等距变深，等深变距，变深变距。的获得：等距变深，等深变距，变深变距。A ，制品致密，排除物料中所含空气的能力大。制品致密，排除物料中所含空气的能力大。螺槽深度（螺槽深度（H） 影响塑料的塑化及挤出效率。影响塑料的塑化及挤出效率。H小，产生小，产生的剪切速率大，塑化效果好，但
8、生产率低。的剪切速率大，塑化效果好，但生产率低。 H1一般是一个定值，一般是一个定值， H1 0.1Ds； H2是一是一个变化的值；个变化的值； H3= =0.020.06 Ds，Ds较小者取大较小者取大值，反之，取小值。值，反之，取小值。螺旋角（螺旋角（ ）14.71 螺旋角大，出料快，生产率高，但停留时螺旋角大，出料快，生产率高，但停留时间短，塑化效果差。当螺杆在间短，塑化效果差。当螺杆在Ls= =Ds时，最容易时，最容易加工，此时，加工，此时， 。o =17.41螺纹棱部宽度（螺纹棱部宽度（E） 影响漏流，进而影响产量。影响漏流，进而影响产量。螺杆与料筒的间隙（螺杆与料筒的间隙（ ）螺杆
9、的作用螺杆的作用输送物料输送物料传热塑化物料传热塑化物料混合与均化物料混合与均化物料螺杆的作用螺杆的作用螺杆各段的作用螺杆各段的作用加料段：加料段：物料入口向前延伸的一段称为加料段，物料入口向前延伸的一段称为加料段，在该段，物料依然是固体，主要作用是使物料传在该段，物料依然是固体，主要作用是使物料传热软化，输送作用，无压缩作用。是固体输送。热软化，输送作用，无压缩作用。是固体输送。压缩段：压缩段：压缩段是指螺杆中部的一段，物料在这压缩段是指螺杆中部的一段，物料在这一段中受热前移并压实熔化，同时也能排气，压一段中受热前移并压实熔化，同时也能排气，压缩段的体积逐渐减小。缩段的体积逐渐减小。均化段：
10、均化段：螺杆最后一段，均化段的作用是使熔体进螺杆最后一段，均化段的作用是使熔体进一步塑化均匀，并使料流定量，定压由机头流道均一步塑化均匀，并使料流定量，定压由机头流道均匀挤出，这段螺槽截面是恒等的，但螺槽深度较浅。匀挤出，这段螺槽截面是恒等的，但螺槽深度较浅。螺杆三段长度的分配比例螺杆三段长度的分配比例 三段名称三段名称塑料种类塑料种类加料段加料段压缩段压缩段计量段计量段无定型塑料无定型塑料结晶型塑料结晶型塑料10%25%（全长全长）50%65%（全长全长）50%65%（全长全长）5%15%（全长全长）20%25%（全长全长）25%35%（全长全长）螺杆的头部形状螺杆的头部形状图图 常用螺杆头
11、部形状常用螺杆头部形状（a）大圆锥大圆锥 （b）锥体锥体 （c）半圆形半圆形 （d）鱼雷体鱼雷体螺杆的结构形式螺杆的结构形式 变深变距变深变距 适应于无适应于无 定型塑料定型塑料 等距等深等距等深（深槽变浅槽）（深槽变浅槽） 适应于结适应于结 晶型塑料晶型塑料几种新型螺杆几种新型螺杆分离型螺杆分离型螺杆 这种螺杆是在螺杆的压缩段附加一条螺纹，这种螺杆是在螺杆的压缩段附加一条螺纹，这两条螺纹把原来一条螺纹形成的螺槽分成两这两条螺纹把原来一条螺纹形成的螺槽分成两个螺槽，一条螺槽与加料段螺槽相通，用来输个螺槽，一条螺槽与加料段螺槽相通，用来输送固态物料；另一条螺槽与均化段相通，用于送固态物料；另一条
12、螺槽与均化段相通，用于液态物料的输送。这就避免了单螺纹螺杆固液液态物料的输送。这就避免了单螺纹螺杆固液共存于一个螺槽引起的温度波动。共存于一个螺槽引起的温度波动。几种新型螺杆几种新型螺杆屏障型螺杆屏障型螺杆 屏障型螺杆就是在螺杆的某部位设置屏障屏障型螺杆就是在螺杆的某部位设置屏障段，使未熔的固态物料不能通过，并促使固态段，使未熔的固态物料不能通过，并促使固态物料熔融的一种螺杆。物料熔融的一种螺杆。 通常情况下，屏障段设在均化段与压缩相通常情况下，屏障段设在均化段与压缩相交处。交处。几种新型螺杆几种新型螺杆分流型螺杆分流型螺杆 螺杆的某一部分设置许多突起部分、沟槽螺杆的某一部分设置许多突起部分、
13、沟槽或孔道，将螺槽内的料流分割，以改变物料的或孔道，将螺槽内的料流分割，以改变物料的流动状态，熔融状态，增强混炼和均化作用。流动状态，熔融状态，增强混炼和均化作用。几种新型螺杆几种新型螺杆销钉螺杆销钉螺杆机头和口模机头和口模 机头和口模通常为一个整体，机头为机筒和机头和口模通常为一个整体，机头为机筒和口模之间的过渡部分，口模是制品横截面的成型口模之间的过渡部分，口模是制品横截面的成型部件。机头的作用是将处于旋转运动的聚合物熔部件。机头的作用是将处于旋转运动的聚合物熔体转变为平行直线运动，使物料进一步塑化均匀，体转变为平行直线运动，使物料进一步塑化均匀，并将熔体均匀而平稳地导入口模，还赋予必要的
14、并将熔体均匀而平稳地导入口模，还赋予必要的成型压力，使物料易于成型和所得制品密实。口成型压力，使物料易于成型和所得制品密实。口模为具有一定截面形状的通道。聚合物熔体在口模为具有一定截面形状的通道。聚合物熔体在口模中流动时取得所需形状，并被口模范外的定型模中流动时取得所需形状，并被口模范外的定型装置和冷却系统冷却硬化而定型。装置和冷却系统冷却硬化而定型。机头和口模的主要组成部分机头和口模的主要组成部分 过滤网、多孔板、分流器、模芯、机颈过滤网、多孔板、分流器、模芯、机颈和口模。和口模。 过滤网和多孔板的作用是使物料由螺旋过滤网和多孔板的作用是使物料由螺旋运动变为直线运动，以及增加料流背压，使运动
15、变为直线运动，以及增加料流背压，使制品更加密实。制品更加密实。口模的结构示意图口模的结构示意图对机头和口模的要求对机头和口模的要求 对熔融料的流道应十分光滑，表面粗糙对熔融料的流道应十分光滑，表面粗糙度度Ra不低于不低于1.6 um并呈流线型，流道不能突并呈流线型，流道不能突然扩大或缩小，更不能有死角。然扩大或缩小，更不能有死角。 口模应有足够的成型长度。口模应有足够的成型长度。 机头成型部分横截面的大小，必须保证机头成型部分横截面的大小，必须保证物料有足够的压力，使得制品密实并消除熔物料有足够的压力，使得制品密实并消除熔接缝，因此物料在机头中应保证一定的压缩接缝，因此物料在机头中应保证一定的
16、压缩比。比。 在满足强度的条件下，结构应紧凑。在满足强度的条件下，结构应紧凑。辅助设备辅助设备原料输送干燥原料输送干燥定型冷却定型冷却牵引装置牵引装置切割装置切割装置其它辅助装备其它辅助装备辅助装备辅助装备第二节第二节 挤出成型原理挤出成型原理热塑性塑料在挤出过程中的变化：热塑性塑料在挤出过程中的变化：静态变化：静态变化：固体固体弹性体弹性体黏流体黏流体动态变化：动态变化：在螺杆和料筒之间沿螺槽向前流动。在螺杆和料筒之间沿螺槽向前流动。其它变化：其它变化：T，P，黏度黏度。物理和化学变化。物理和化学变化。 挤出过程和螺杆各段的职能挤出过程和螺杆各段的职能 由于塑料在挤出过程中，在螺杆的全程由于
17、塑料在挤出过程中，在螺杆的全程中，其流动情况是不相同的。把塑料在挤出中，其流动情况是不相同的。把塑料在挤出机内的流动沿螺杆往机头方向分三段讨论：机内的流动沿螺杆往机头方向分三段讨论： 加料段：加料段：固体输送区固体输送区，物料形变很小。，物料形变很小。 压缩段：压缩段：熔融区熔融区，物料压缩形变大，熔，物料压缩形变大，熔融流动次要。融流动次要。 均化段：均化段：熔体输送区熔体输送区，熔融流动是主要，熔融流动是主要的。的。 挤出过程和螺杆各段的职能挤出过程和螺杆各段的职能 挤出理论挤出理论固体输送理论固体输送理论 加料段的主要作用是固体输送。加料段的主要作用是固体输送。塑料：未熔化，疏松的固体，
18、表面发粘结块，塑料：未熔化，疏松的固体，表面发粘结块，形变不大。形变不大。物料沿螺槽物料沿螺槽的向前运动的向前运动旋转运动旋转运动物料与螺杆的物料与螺杆的摩擦作用力。摩擦作用力。轴向水平运动轴向水平运动螺杆旋转螺杆旋转时的轴向分力。时的轴向分力。固体输送理论固体输送理论物料物料螺杆表面的摩擦力大。螺杆表面的摩擦力大。料筒表面的切向摩擦力小。料筒表面的切向摩擦力小。旋转旋转运动运动增大增大物料物料螺杆表面的摩擦力小。螺杆表面的摩擦力小。料筒表面的切向摩擦力大。料筒表面的切向摩擦力大。轴向轴向水平水平运动运动增大增大固体输送理论固体输送理论为了提高轴向水平运动：为了提高轴向水平运动： 螺杆表面光洁
19、度增加；螺杆表面光洁度增加； 螺杆中心通冷却水螺杆中心通冷却水物料与螺杆的表面摩擦物料与螺杆的表面摩擦 力减小；力减小； 料筒内壁光滑；料筒内壁光滑； 加料段特设纵向沟槽加料段特设纵向沟槽物料与料筒表面的物料与料筒表面的 切向摩擦力增加。切向摩擦力增加。熔化理论熔化理论 塑料在压缩段是从固体状态到完全熔化塑料在压缩段是从固体状态到完全熔化状态，同时要受到压缩作用，在该段，物料状态，同时要受到压缩作用，在该段，物料温升快，物料内摩擦作用大，压缩大。温升快，物料内摩擦作用大，压缩大。在压缩段：固相在压缩段：固相液相转变液相转变相迁移段相迁移段物料受到挤压：压缩比的作用物料受到挤压：压缩比的作用物料
20、受热：料筒加热物料受热：料筒加热+ +摩擦热摩擦热逐渐熔化逐渐熔化（1 1）熔化过程）熔化过程相互粘接固体粒子相互粘接固体粒子压缩压缩紧密堆砌的固体床紧密堆砌的固体床熔化熔化料筒热料筒热+ +摩擦热摩擦热 当熔膜的厚度大当熔膜的厚度大于螺纹间隙时，熔膜于螺纹间隙时，熔膜被料筒表面被料筒表面“拖曳拖曳”而汇集于熔池。而汇集于熔池。 同时，固体床又同时，固体床又以一定的速度沿以一定的速度沿Y方方向移向分界面，加以向移向分界面，加以补充形成新的熔膜。补充形成新的熔膜。以保持状态稳定。以保持状态稳定。（2）相迁移面）相迁移面 熔化区内固体相和熔体相的界面称为相迁移面。熔化熔化区内固体相和熔体相的界面称
21、为相迁移面。熔化发生在相迁移面。发生在相迁移面。（3）熔化长度）熔化长度 从熔化开始到固体床从熔化开始到固体床的宽度降到零为止的螺槽的宽度降到零为止的螺槽总长。熔化速度越高，熔总长。熔化速度越高，熔化长度越短。化长度越短。（4）模型假设）模型假设 挤出过程是稳定的；挤出过程是稳定的； 固体床是均匀的连续体；固体床是均匀的连续体； 塑料的熔融温度范围很窄。塑料的熔融温度范围很窄。（5）熔化理论归结为）熔化理论归结为 熔化物料的热源熔化物料的热源料筒加热料筒加热+ +熔膜内摩擦热；熔膜内摩擦热； 这些热量通过熔膜传导到相迁移面；这些热量通过熔膜传导到相迁移面； 固体粒子在分界面上熔化；固体粒子在分
22、界面上熔化； 沿螺槽深度方向物料的温度分布和速度分布为：沿螺槽深度方向物料的温度分布和速度分布为：熔体输送理论熔体输送理论 均化段物料是均一的粘流状态，它关系到挤均化段物料是均一的粘流状态，它关系到挤出产量和质量，对该段主要研究物料的流动出产量和质量，对该段主要研究物料的流动是是一种拖曳流动。一种拖曳流动。 均化段螺槽：图均化段螺槽：图8-17。 螺杆旋转时，由于推挤作用，塑料沿螺杆旋转时，由于推挤作用，塑料沿Z方向方向移动，但由于机头回压，塑料又有反压流动，使移动，但由于机头回压，塑料又有反压流动，使均化段料流复杂，一般认为，物料在均化段有四均化段料流复杂，一般认为，物料在均化段有四种流动：
23、正流、逆流、横流、漏流，挤出流量是种流动：正流、逆流、横流、漏流，挤出流量是这四种流动的总和。这四种流动的总和。熔体输送理论熔体输送理论 （1）正流正流 按按Z方向，是沿螺槽向机方向，是沿螺槽向机头口模方向的流动，是均化段头口模方向的流动，是均化段熔体流动的主体，以熔体流动的主体，以QD表示体表示体积流率。积流率。 （2）逆流逆流 按按Z的反的反方向，是沿螺槽方向，是沿螺槽向加料口方向的流动，这是受向加料口方向的流动，这是受机头口模阻力造成的反压流动，机头口模阻力造成的反压流动，以以QP表示体积流率。表示体积流率。熔体输送理论熔体输送理论 （3）横）横流流 粘流态料在螺槽与料筒之粘流态料在螺槽
24、与料筒之间，沿垂直间，沿垂直水平方向的环流，水平方向的环流，是由于螺杆的螺旋状推挤作用是由于螺杆的螺旋状推挤作用造成的，以造成的，以QT表示。表示。 （3）漏）漏流流 塑料熔体在螺杆与料筒的塑料熔体在螺杆与料筒的间隙中流动，是沿螺杆轴向的间隙中流动，是沿螺杆轴向的流动，是由机头、口模的回压流动，是由机头、口模的回压造成的，以造成的，以QL表示。表示。熔体输送理论熔体输送理论 熔体在均化段作组合流动，挤出量熔体在均化段作组合流动，挤出量Q是上述四种是上述四种流动综合的结果。流动综合的结果。 如果忽略环流（如果忽略环流（ QT ）的影响，则均化段熔体的）的影响，则均化段熔体的输送量（流率）为：输送
25、量（流率）为： Q= QD-（ QP+QL ） 与螺杆的结构参数、与螺杆的结构参数、T、P、粘度有关。粘度有关。 宏观上看，只有物料沿螺杆螺槽的轨迹运动。宏观上看，只有物料沿螺杆螺槽的轨迹运动。 单螺杆挤出机生产能力的计算单螺杆挤出机生产能力的计算实测法实测法 在挤出机上测出制品从机头口模中挤出的线在挤出机上测出制品从机头口模中挤出的线速度，由此来确定产量，准确直观不通用。速度，由此来确定产量，准确直观不通用。按经验公式计算按经验公式计算 对挤出机生产能力进行多次实际调查、实测、对挤出机生产能力进行多次实际调查、实测、并分析总结而得。并分析总结而得。3QDn 单螺杆挤出机生产能力的计算单螺杆挤
26、出机生产能力的计算按固体输送理论计算按固体输送理论计算 把挤出机内的物料看成是一个固体塞子，把把挤出机内的物料看成是一个固体塞子，把物料的运动看成像螺母在螺杆上移动。物料的运动看成像螺母在螺杆上移动。0.06cosaDQAn 相当于一个螺距内的螺槽容积。相当于一个螺距内的螺槽容积。 单螺杆挤出机生产能力的计算单螺杆挤出机生产能力的计算按粘性流体流动理论计算按粘性流体流动理论计算 把挤出机内的物料当作粘性流体，把物料的把挤出机内的物料当作粘性流体，把物料的运动看作是粘性流体流动来计算生产能力。运动看作是粘性流体流动来计算生产能力。 即为均化段熔体的流率：即为均化段熔体的流率： Q= QD-（ Q
27、P+QL ） 几个假设：几个假设： 塑料的流动是滞流（层流），为牛顿流体。塑料的流动是滞流（层流），为牛顿流体。 塑料的温度没有变化，当然其粘度也不变。塑料的温度没有变化，当然其粘度也不变。 此段的螺槽宽度与深度之比此段的螺槽宽度与深度之比10。 根据：物料在螺杆中的速度；螺杆的几何尺寸；根据：物料在螺杆中的速度；螺杆的几何尺寸；熔体在管道中的流动方程式。熔体在管道中的流动方程式。 A和和B只与螺杆的结构尺寸有关。只与螺杆的结构尺寸有关。PQAnB2232223sincossintan21212D nHDHPDPQLEL按粘性流体流动理论计算按粘性流体流动理论计算按粘性流体流动理论计算按粘性流
28、体流动理论计算 如果考虑塑料的非牛顿性，若删去如果考虑塑料的非牛顿性，若删去QL，应为：应为：22211sincossin2(2)2mmmmD nHDHPQKmL 比较两式可以看出，第一项完全相同，第二项比较两式可以看出，第一项完全相同，第二项不同，说明塑料的流变性能仅与逆流项有关。不同，说明塑料的流变性能仅与逆流项有关。 螺杆特征曲线和机头口模特征曲线螺杆特征曲线和机头口模特征曲线 螺杆特征曲线：螺杆特征曲线： 由式由式 ，A、B为常数，为常数， 与温度有与温度有关。给定挤出机，在等温条关。给定挤出机，在等温条件下操作，用不同的螺杆速件下操作，用不同的螺杆速率率n n，可作，可作Qp坐标坐标
29、图，得图，得一系列具有负斜率平行直线一系列具有负斜率平行直线螺杆特征曲线。螺杆特征曲线。PQAnB 螺杆特征曲线和机头口模特征曲线螺杆特征曲线和机头口模特征曲线 而塑料熔体，通过机头和口模时的体积流率，而塑料熔体，通过机头和口模时的体积流率，可以根据牛顿流体在简单圆管中的流动方程来表示：可以根据牛顿流体在简单圆管中的流动方程来表示：PQKK机头和口模的阻力常数。机头和口模的阻力常数。这也是通过原点的直线方这也是通过原点的直线方程，如果口模尺寸不同，程，如果口模尺寸不同，K值不同，斜率不同，可以值不同，斜率不同，可以作出一系列的直线作出一系列的直线口模口模特征曲线。特征曲线。 螺杆特征曲线和机头
30、口模特征曲线螺杆特征曲线和机头口模特征曲线 两组曲线的交战两组曲线的交战是操作点。是操作点。 利用这种图，可利用这种图，可以求出指定挤出机，以求出指定挤出机，配合不同的机头口模配合不同的机头口模时的挤出量。时的挤出量。 挤出流率的影响因素挤出流率的影响因素机头压力机头压力P与流率与流率Q的关系的关系A：A，P ；:螺杆与料筒的间隙：螺杆与料筒的间隙：,;Ph3：螺槽深：螺槽深：h3 ，P ；K：流动常数：流动常数：K ，P ；正流与正流与P无关，逆流和漏流与无关，逆流和漏流与P成正比。成正比。P Q ；但有利于塑化。但有利于塑化。螺杆转速螺杆转速n与流率与流率Q的关系的关系 挤出流率的影响因素
31、挤出流率的影响因素AKQnBK对于一定的机器，挤出量与螺杆转速成正比。对于一定的机器，挤出量与螺杆转速成正比。螺杆几何尺寸与生产能力的关系螺杆几何尺寸与生产能力的关系主要是螺杆直径、螺槽深度和均化段长度。主要是螺杆直径、螺槽深度和均化段长度。螺杆几何尺寸与生产能力的关系螺杆几何尺寸与生产能力的关系螺槽深度螺槽深度H 正流与正流与H成正成正比，逆流与比，逆流与H3成成正比。正比。 深槽螺杆的挤深槽螺杆的挤出量受压力表的影出量受压力表的影响大。响大。均化段长度均化段长度螺杆几何尺寸与生产能力的关系螺杆几何尺寸与生产能力的关系 L长，漏流和长，漏流和逆流减少，受口逆流减少，受口模阻力的影响就模阻力的
32、影响就少。少。物料温度物料温度T与流率与流率Q的关系的关系 温度的变化直接影响物料的粘度，从我温度的变化直接影响物料的粘度，从我们前面推导出的公式来看，们前面推导出的公式来看，Q与与 无关。无关。 在机头和口模尺寸不变的情况下，粘度在机头和口模尺寸不变的情况下，粘度大的物料，螺杆对其产生的压力高：大的物料，螺杆对其产生的压力高：AnPBK 结论：结论：Q与温度与温度T也有关。也有关。 实际上，实际上，T的变化相当于影响了均化段的的变化相当于影响了均化段的长度。长度。机头口模的阻力与流率机头口模的阻力与流率Q的关系的关系 机头口模的阻力与口模的截面尺寸和长机头口模的阻力与口模的截面尺寸和长度有关
33、，也影响挤出量度有关，也影响挤出量Q。 物料流动时受到阻力，大体上与口模的物料流动时受到阻力，大体上与口模的截面积成反比，与长度成正比。阻力愈小，截面积成反比，与长度成正比。阻力愈小，挤出量受压力的影响愈大。挤出量受压力的影响愈大。第三节第三节 挤出成型工艺挤出成型工艺 挤出工艺流程挤出工艺流程热塑性塑料热塑性塑料预热和干燥预热和干燥挤出机加热挤出机加热开动螺杆开动螺杆加料加料调整调整挤出成型挤出成型定型定型冷却冷却牵引牵引卷取（切割）卷取（切割）后处理后处理挤出制品挤出制品原料的准备和预处理原料的准备和预处理 挤出工艺流程挤出工艺流程 粒状或粉状塑料含有水份，成型前需预粒状或粉状塑料含有水份
34、，成型前需预热和干燥。热和干燥。 干燥要求：干燥要求： 一般塑料：水份一般塑料：水份0.5% 。 高温下易水解的塑料，如尼龙（高温下易水解的塑料，如尼龙（PA）、）、绦纶（绦纶（PET）等：）等： 挤出速度挤出速度后处理后处理热处理（热处理（TgTf间热定型）：间热定型）： 提高尺寸稳定性。提高尺寸稳定性。 减小热收缩率。减小热收缩率。 消除内应力。消除内应力。 几种制品的挤出工艺几种制品的挤出工艺管材的挤出管材的挤出 塑料挤出成型的主要产品：塑料挤出成型的主要产品：PVC、PE、PP、PA、PC、ABS等等。 工艺过程：工艺过程： 粒状或粉状树脂粒状或粉状树脂挤出机挤出机经加热熔融经加热熔融
35、经螺杆推力使熔融物料通过机头环形通道经螺杆推力使熔融物料通过机头环形通道形状管状物形状管状物经冷却定型经冷却定型牵引牵引切割切割制品制品 挤出机、机头、定型装置、冷却水槽、挤出机、机头、定型装置、冷却水槽、牵引设备、切割装置、关键部件是机头口模牵引设备、切割装置、关键部件是机头口模范和定型装置。范和定型装置。管材的挤出管材的挤出机头机头分流梭分流梭管芯管芯口模等口模等挤出设备及装置挤出设备及装置挤出设备及装置挤出设备及装置A. 分流梭分流梭作用：使料流成环形，料流从螺旋作用：使料流成环形，料流从螺旋直行。直行。 使料流变薄，有利塑化均匀。使料流变薄，有利塑化均匀。B . 分流梭支架分流梭支架作
36、用：支撑分流梭及管芯。作用：支撑分流梭及管芯。中、小型机头分流梭与分流梭为一个整体。中、小型机头分流梭与分流梭为一个整体。C. 管芯管芯作用：是挤出管材内表面的成型部件。作用：是挤出管材内表面的成型部件。D. 口模口模作用：是挤出管材外表面的成型部件。作用：是挤出管材外表面的成型部件。管材挤出的工艺及控制管材挤出的工艺及控制塑料塑料加料段加料段压缩段压缩段过滤网过滤网被分流梭支架被分流梭支架分为若干支流分为若干支流离开支架料离开支架料流重新汇合流重新汇合口模挤出口模挤出均化段均化段多孔板多孔板分流梭分流梭进入管芯口模进入管芯口模间的环形通道间的环形通道定径套定径定径套定径冷却水槽冷却水槽牵引牵
37、引切割切割主要控制因素主要控制因素温度温度 主要是保证塑化，挤管的温度比挤压主要是保证塑化，挤管的温度比挤压其它制品均低。其它制品均低。定径冷却定径冷却 目的：保护几何尺寸稳定。目的：保护几何尺寸稳定。 方法：用定径套。方法：用定径套。牵引牵引 牵引速度要均匀，牵引速度依赖挤出牵引速度要均匀，牵引速度依赖挤出速度。速度。吹塑薄膜的挤出吹塑薄膜的挤出 生产薄膜的方法：生产薄膜的方法： 吹塑、压延、流延、拉幅。吹塑、压延、流延、拉幅。 吹塑的实质：吹塑的实质： 挤出挤出+吹胀。吹胀。 吹塑工艺：吹塑工艺： 吹塑薄膜吹塑薄膜、中空吹塑。中空吹塑。 吹塑薄膜方法：吹塑薄膜方法： 平挤平吹平挤平吹、平挤
38、上吹、平挤下吹。平挤上吹、平挤下吹。工艺过程：工艺过程：塑料熔体塑料熔体经环隙型口模挤出经环隙型口模挤出牵引上升牵引上升成泡状物成泡状物由空气冷却由空气冷却薄壁管状物薄壁管状物至一定距离后，通过导至一定距离后，通过导向夹板而被牵引辊夹持向夹板而被牵引辊夹持由夹持辊引出由夹持辊引出塑料板材挤出塑料板材挤出板材挤出板材挤出拉幅薄膜成型拉幅薄膜成型挤管挤管剖开剖开展开展开板材板材狭缝机头直接挤板狭缝机头直接挤板平膜法平膜法拉厚片拉厚片拉伸拉伸管膜法管膜法挤管坯挤管坯拉伸拉伸第三节第三节 橡胶的压出成型橡胶的压出成型 橡胶的压出成型是半成品成型，半成品生橡胶的压出成型是半成品成型，半成品生产还需要硫化
39、才能最终成为制品。产还需要硫化才能最终成为制品。 主要产品：内胎、胎面、胶管、电线电缆主要产品：内胎、胎面、胶管、电线电缆包胶层等。包胶层等。 橡胶的压出设备、加工原理与塑料挤出类橡胶的压出设备、加工原理与塑料挤出类似。但有其本身特点。似。但有其本身特点。 压出机压出机 压出机的结构大致与塑料的挤出相似。压出机的结构大致与塑料的挤出相似。 压出前混炼胶必须热炼，已具有可塑度。压出前混炼胶必须热炼，已具有可塑度。 压出机不负担热塑化的主要作用，仅起进压出机不负担热塑化的主要作用，仅起进一步恒温与均化胶料的作用。胶料已具有较高一步恒温与均化胶料的作用。胶料已具有较高密度。密度。 L/D较小，螺杆较
40、短（较小，螺杆较短（45），防止烧焦。），防止烧焦。 A较小，较小，1.31.7。 压出机变化螺杆的形式可作滤胶、塑炼、压出机变化螺杆的形式可作滤胶、塑炼、混炼及压出等工艺操作。混炼及压出等工艺操作。 压出成型工艺压出成型工艺混炼胶的热炼混炼胶的热炼 热炼热炼塑化，提高可塑度，以条状或厚塑化，提高可塑度，以条状或厚片状进入压出机。热炼温度：片状进入压出机。热炼温度：7080 。压出成型压出成型 胶料在压出机内，保温、均化、增加成型胶料在压出机内，保温、均化、增加成型可塑性，通过口型压出，得到橡胶可塑性，通过口型压出，得到橡胶 半成品。半成品。冷却冷却 迅速冷却（迅速冷却（2535 以下），防止
41、炼焦和以下），防止炼焦和变形。水冷。变形。水冷。 影响压出的因素影响压出的因素胶料的组成和性质胶料的组成和性质 胶料生胶含量大，压出速度慢，收缩大。胶料生胶含量大，压出速度慢，收缩大。 填充剂用量增加，压出性能改善，收缩减填充剂用量增加，压出性能改善，收缩减小。压出速度增加。小。压出速度增加。 软化剂量大多能加快挤出速度。软化剂量大多能加快挤出速度。 胶料的可塑度可大些，流动性好，压出速胶料的可塑度可大些，流动性好，压出速度增加。度增加。压出机的特性压出机的特性 影响压出的因素影响压出的因素 主要是口型尺寸。口型尺寸主要是口型尺寸。口型尺寸/螺杆直径螺杆直径=0.30.75。 口型过大，机头内
42、压力不足，半成品形状不规整。口型过大，机头内压力不足，半成品形状不规整。 口型过小，压力太大，剪切口型过小，压力太大，剪切 力大，易烧焦。力大，易烧焦。压出温度压出温度 即成型温度，胶料成型时一般控制在即成型温度，胶料成型时一般控制在7080 。 各段温度控制：口型处各段温度控制：口型处机头机头机筒机筒。 影响压出的因素影响压出的因素压出速度压出速度 指单位时间压出的胶料体积或重量。指单位时间压出的胶料体积或重量。 压出速度应恒定。压出速度应恒定。压出物的冷却压出物的冷却 冷却目的：冷却目的： 获得所需要的断面形状。获得所需要的断面形状。 防止焦烧。防止焦烧。 冷却速度：冷却速度： 不宜骤冷，以免收缩不一。不宜骤冷，以免收缩不一。
