1、 课件11.1 概述概述第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及设备 挤出成型工艺是生产热塑性复合材料挤出成型工艺是生产热塑性复合材料(Fiber Reinforced Thermo Plastics, FRTP)制品的主要方法之一制品的主要方法之一。工艺过程：工艺过程：先将树脂和增强纤维制成粒料，然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、后再将粒料加入挤出机内，经塑化、挤出、冷却定型而成制品。挤出、冷却定型而成制品。 课件11.1 概述概述第11章 挤出成型工艺及设备 课件第11章 挤出成型工艺及设备应用：应用：各种增强塑料管、棒材、异形断面型
2、材等各种增强塑料管、棒材、异形断面型材等11.1 概述概述1、能加工绝大多数热塑性、能加工绝大多数热塑性复合材料及部分热固性复复合材料及部分热固性复合材料；合材料；2、生产过程连续，自动化、生产过程连续，自动化程度高；程度高；3、工艺易掌握及产品质量、工艺易掌握及产品质量稳定等。稳定等。只能生产线型制品只能生产线型制品 课件第11章 挤出成型工艺及设备11.1 FRTP粒料生产工艺及设备粒料生产工艺及设备 短纤维增强短纤维增强FRTP是将玻璃纤维或其它纤维是将玻璃纤维或其它纤维(长长0.2 一一7mm)均匀地分布在热塑性树脂基体中的一种复合材料，其生产工均匀地分布在热塑性树脂基体中的一种复合材
3、料，其生产工艺一般要经过造粒和成型两个过程。艺一般要经过造粒和成型两个过程。 11.1 FRTP粒料生产工艺粒料生产工艺长纤维长纤维：3-13mm，纤维平行于粒料，纤维平行于粒料长度方向排列长度方向排列增强增强粒料粒料短短 纤纤 维维：0.25-0.5mm，纤维和树脂无规混合，纤维和树脂无规混合制品的力学制品的力学性能较高性能较高生产形状复杂生产形状复杂的薄壁制品的薄壁制品 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长纤维粒料生产工艺及设备 1. 造粒工艺造粒工艺 长纤维粒料：将玻璃纤维束包覆在树脂中间，纤维长度等长纤维粒料：将玻璃纤维束包覆在树脂中间，纤维长度等于
4、粒料长度。于粒料长度。11.1.1 长纤维粒料生产工艺及设备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。纤维成一大束包覆在树脂中心。纤维常包不紧，切料时易拉毛，纤维常包不紧，切料时易拉毛，污染环境，注射成型时不利于污染环境，注射成型时不利于纤维和树脂分散。纤维和树脂分散。纤维分散在粒料周围，纤维分散在粒料周围，但过于靠边，包不紧，但过于靠边，包不紧，切料时易拉毛、飞扬，切料时易拉毛、飞扬，造成环境污染。造成环境污染。纤维分散最理想，能纤维分散最理想，能被树脂紧紧包住，粒被树脂紧紧包住
5、，粒料端面平整，玻纤不料端面平整，玻纤不易拉毛和飞扬。易拉毛和飞扬。 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长纤维粒料的生产工艺流程 玻璃纤维束玻璃纤维束树脂及助剂树脂及助剂包覆机头包覆机头挤挤 出出冷冷 却却牵牵 引引切切 粒粒包包 装装制制 品品 11.1.1 长纤维粒料的生产工艺及设备长纤维粒料的生产工艺及设备 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增强粒料设备平面布置简图1-玻纤；玻纤；2-送丝机构；送丝机构；3-挤出机；挤出机；4-加料斗；加料斗；5-牵引辊；牵引辊；6-水冷
6、或风冷；水冷或风冷；7-切料机切料机11.1.1 长纤维粒料的生产工艺及设备长纤维粒料的生产工艺及设备所有生产线上的所有生产线上的设备都布置在一设备都布置在一个水平面上个水平面上操作检验方便操作检验方便 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增强粒料设备立面布置图1-玻纤；玻纤；2-送丝机构；送丝机构；3-马达；马达；4-无级变速箱；无级变速箱；5-牵引滚筒；牵引滚筒；6-机头；机头；7-冷却水；冷却水；8-增强粒条；增强粒条；9-送至切粒机；送至切粒机；10-挤出机挤出机11.1.1 长纤维粒料的生产工艺及设备长纤维粒料的生产工艺及设备挤出机安装在高台上，机挤出机安装在高台上
7、，机头口朝下，牵引和切料机头口朝下，牵引和切料机安装在机头下的地面上。安装在机头下的地面上。占地面积小占地面积小 课件第11章 挤出成型工艺及设备2. 设备设备 玻璃纤维通过型芯中的导纱孔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。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长纤维粒料的生产工艺及设备(1) 机头机头 1送丝孔送丝孔 型芯型芯23456熔融树脂熔融树脂 型腔型腔 集束装置集束装置 出料口出料口 长纤维增强塑料包覆机头结构长纤维增强塑料包覆机头结构挤出机、纱架、机头、牵引机和切粒机等挤出机、纱架、机头、牵引机和切粒机等 课件第11章 挤出成
8、型工艺及设备1) 型芯构造形式型芯构造形式 11.1.1 长纤维粒料的生产工艺及设备长纤维粒料的生产工艺及设备分瓣式分瓣式套管式套管式迷宫式迷宫式在型芯轴的周围均匀地钻有在型芯轴的周围均匀地钻有68个通孔，端部铣槽分割，以便使个通孔，端部铣槽分割，以便使每个通孔都能被熔融树脂包覆。每个通孔都能被熔融树脂包覆。效果较好，但直径效果较好，但直径2mm的细长导的细长导纱孔较难加工。纱孔较难加工。在型芯板上钻通孔，在型芯板上钻通孔，配以不锈钢管作导纱配以不锈钢管作导纱孔，制造方便，使用孔，制造方便，使用效果较好。效果较好。解决了断纱堵解决了断纱堵孔问题，但加孔问题，但加工较困难。工较困难。 课件第11
9、章 挤出成型工艺及设备(2) 集束装置集束装置 为保证制造出纤维分散均匀、纤维与树脂之间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。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长纤维粒料的生产工艺及设备1送丝孔送丝孔 型芯型芯 2356熔融熔融树脂树脂 型腔型腔 集束装置集束装置 出料口出料口 4 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 牵引和切粒一般是在一台机器上完成，牵引机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
10、辊完成，第一对牵引辊的牵引速度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，否则会将张力，防止料条堆积，但张力不能过大，否则会将料条拉断。料条拉断。 切粒是用切刀将料条连续不断地切成所需要长切粒是用切刀将料条连续不断地切成所需要长度的粒料。度的粒料。 11.1.1 长纤维粒料的生产工艺及设备长纤维粒料的生产工艺及设备 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长纤维粒料的生产工艺及设备冷切造粒机组冷切造粒机组 本机组主要由塑料挤出机、冷却水槽、
11、刀式吹干机、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，总长约切粒机、振动筛五个单元组成，总长约12米，适用于米，适用于PVC，PE等及其它工程塑料造粒。等及其它工程塑料造粒。 最大切粒长度（最大切粒长度（3mm） 最大切粒长度最大切粒长度(3mm) QLJ-3 、SQ200 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短纤维粒料生产工艺 1、短纤维粒料生产方法：短纤维粒料生产方法： 11.1.2 短纤维粒料生产工艺短纤维粒料生产工艺(1) 短切纤维原丝单螺杆挤出法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单螺杆排气式挤
12、出机回挤造粒法 (3) 排气式双螺杆挤出机造粒法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短纤维粒料中的纤维均匀分布在树脂基体中 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纤维粒料生产工艺短切纤维与树脂粉料一次造粒短切纤维与树脂粉料一次造粒1-玻纤纱锭；玻纤纱锭；2-切割器；切割器；3-加料斗；加料斗；4-计量器；计量器；5-混合料斗；混合料斗；6-挤出机；挤出机；7-切粒机切粒机 将短切玻璃纤维原丝与将短切玻璃纤维原丝与树脂按设计比例加入到单螺树脂按设计比例加入到单螺杆挤出机中混合、塑化
13、、挤杆挤出机中混合、塑化、挤出条料，冷却后切粒。对于出条料，冷却后切粒。对于粒料树脂，要重复粒料树脂，要重复23次才次才能均匀。对于粉状树脂，则能均匀。对于粉状树脂，则可一次挤出造粒。可一次挤出造粒。 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短纤维粒料生产工艺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。 课件第11章 挤出成型工艺及设备SJ系列单螺杆挤出机系列单螺杆挤出机11.1.2 短纤维粒料生产工艺短纤维粒料生产工艺 课件第11章 挤出成型工艺及设备(2) 单螺杆排气式挤出
14、机回挤造粒法单螺杆排气式挤出机回挤造粒法 生产效率高；粒料质生产效率高；粒料质地密实，外观质量较地密实，外观质量较好；劳动条件好，无好；劳动条件好，无玻璃纤维飞扬。对设玻璃纤维飞扬。对设备要求不高。备要求不高。11.1.2 短纤维粒料生产工艺短纤维粒料生产工艺将长纤维粒料加入到排气单螺将长纤维粒料加入到排气单螺杆挤出机中，回挤一次造粒。杆挤出机中，回挤一次造粒。如果粒料中挥发物较少，则可如果粒料中挥发物较少，则可用普通挤出机回挤造粒。用普通挤出机回挤造粒。 优点：优点：缺点：缺点：用长纤维粒料二次加工树脂老用长纤维粒料二次加工树脂老化几率增加；粒料外观及质量不化几率增加；粒料外观及质量不如双螺
15、杆排气式挤出机造粒好。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；其如果考虑到长纤维造粒过程；其工序多，劳动生产率低。工序多，劳动生产率低。 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、干燥性物质，进一步塑
16、炼后经口模挤出料条，再经冷却、干燥(水冷时用水冷时用)，然后切成粒料。粒料中的纤维含量，可由调，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。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-计量带式给料器计量带式给料器ZSK/V; 2-热塑性塑料；热塑性塑料；3-玻璃纤维粗纱；玻璃纤维粗纱；4-排排气；气；5-条模；条模；6-水浴；水浴；7-粒条切粒机粒条切粒机 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短纤维粒料生产工艺SJS
17、Z系列锥形双螺杆挤出机系列锥形双螺杆挤出机 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，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，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。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，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。比单螺杆挤出机更有效地挤出造粒和利用松散物料。 课件第11章 挤出成型工艺及设备2、设备、设备主要设备：挤出机和造粒机头，不需
18、要单独的牵引和切主要设备：挤出机和造粒机头，不需要单独的牵引和切粒机。粒机。11.1.2 短纤维粒料生产工艺短纤维粒料生产工艺长纤维粒料长纤维粒料的造粒采用的造粒采用冷切法。冷切法。原因：原因：不使不使纤维从粒料纤维从粒料中抽出。中抽出。短纤维粒料的造粒采用短纤维粒料的造粒采用热切法。热切法。原因：原因：从机头挤出来的从机头挤出来的料条中纤维已经很短，料条中纤维已经很短，可以不经冷却直接通过可以不经冷却直接通过造粒机头造粒。造粒机头造粒。 课件第11章 挤出成型工艺及设备11.2 影响影响FRTP性能的因素性能的因素1. 基体树脂基体树脂11.2 影响影响FRTP性能的因素性能的因素2. 纤维
19、含量纤维含量3. 纤维质量纤维质量 不同的热塑性树脂，性不同的热塑性树脂，性能差别很大，用纤维增强后，能差别很大，用纤维增强后，其效果也有很大差别。其效果也有很大差别。各种树脂品种的各种树脂品种的FRTP的最佳纤维的最佳纤维含量不同。含量不同。 课件第11章 挤出成型工艺及设备11.2 影响影响FRTP性能的因素性能的因素1. 基体树脂对基体树脂对FRTP性能影响性能影响 1)力学性能提高力学性能提高23倍以上倍以上 2)提高热变形温度提高热变形温度 3)产品尺寸稳定提高产品尺寸稳定提高 4)降低线膨胀系数降低线膨胀系数13倍倍 5)对于吸水率影响对于吸水率影响 FRTP的耐化学腐蚀性能主要取
20、决于树脂的品种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：用纤维增强后，其性能有很大提高：6)耐疲劳性能、抗蠕变性能耐疲劳性能、抗蠕变性能 7)防止开裂防止开裂 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纤维质量对性能的影响 (1) 纤维直径对性能的影响纤维直径对性能的影响 11.2 影响影响FRTP性能的因素性能的因素 一般来讲，纤维直径越细，强度越一般来讲，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细强度高，但同样含量纤维用在CM中，中，弱界面也随之增加，加工过程中纤维磨弱界
21、面也随之增加，加工过程中纤维磨损严重，强度损失也较大。损严重，强度损失也较大。微裂纹假说微裂纹假说 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纤维长度和分散状态对性能影响 一般来讲，纤维分散越一般来讲，纤维分散越均匀，机械强度和热性均匀，机械强度和热性能就越好，弹性模量也能就越好，弹性模量也有明显的增加，所以要有明显的增加，所以要保证纤维尽可能分散均保证纤维尽可能分散均匀。匀。11.2 影响影响FRTP性能的因素性能的因素 一般规律：纤维越长，一般规律：纤维越长，制品强度越高。试验表明，制品强度越高。试验表明，玻纤长度小于玻纤长度小于0.04mm时，时，纤维不起增强作
22、用。纤维不起增强作用。 课件第11章 挤出成型工艺及设备(3)玻璃纤维表面处理对玻璃纤维表面处理对CM性能影响性能影响 玻纤表面处理情况对玻纤表面处理情况对FRTP性能影响很大。性能影响很大。处理后，力学性能有明显的提高。处理后，力学性能有明显的提高。11.2 影响影响FRTP性能的因素性能的因素不同表面处理剂对聚乙烯玻璃钢性能的影响不同表面处理剂对聚乙烯玻璃钢性能的影响表面处理剂表面处理剂拉伸强度拉伸强度(MPa)弯曲强度弯曲强度(MPa)冲击强度冲击强度(常常温温) (J/cm2)冲击强度冲击强度(-40)(J/cm2)石蜡型石蜡型44.154.53.85.3A-15149.158.14.
23、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：聚乙烯树脂分子量：8.2万；玻璃纤维万；玻璃纤维含量：含量：20%。 课件第11章 挤出成型工艺及设备11.3 FRTP挤出成型工艺挤出成型工艺 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。使熔融物料通过机头口模获得所要求的断面形状制品。 挤出成型示意图挤出成型示意图1-转动机构；转动机构；2-止推轴承；止推轴承；3-料斗；料斗；4-冷却系统；冷却
24、系统；5-加热器；加热器； 6- 螺杆；螺杆；7-机筒；机筒；8-滤板；滤板；9-机头孔型机头孔型11.3 FRTP挤出成型工艺挤出成型工艺四个过程：加料、四个过程：加料、塑化、成型、定型塑化、成型、定型 粒料从料斗进入到挤出机的料筒，在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热压作用下发生物理变化(非化学变化非化学变化)，并，并向前推进。由于滤板、机头和机筒的阻力，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
25、出。流态，凭借螺杆推力，定量地从机头挤出。 课件第11章 挤出成型工艺及设备11.3 FRTP挤出成型工艺挤出成型工艺 课件第11章 挤出成型工艺及设备11.3 FRTP挤出成型工艺 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粒料在挤出机沿螺杆长度方向: 11.3 FRTP挤出成型工艺挤出成型工艺挤出过程中物料和压力的变化挤出过程中物料和压力的变化 加料段加料段 压缩段压缩段 均化段均化段 三功能段沿螺杆长度分配比例表三功能段沿螺杆长度分配比例表 料温料温/ /TfTg料压料压/ /MPaMPa机头机头加料段加料段压缩段压缩段均化段均化段p基材种类基材种类加料段加料段压缩段压缩
26、段均化段均化段非结晶塑料非结晶塑料全长全长1015%全长全长5065%全长全长2025%结晶塑料结晶塑料全长全长3065%全长全长515%全长全长2535% 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工作原理 加料段由加料区加料段由加料区(料斗料斗)、固体输送区和迟后区所组、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。成。功能是对加入的料进行压实和输送。11.3 FRTP挤出成型工艺挤出成型工艺塑料在普通螺杆挤出机中的挤出过程简图塑料在普通螺杆挤出机中的挤出过程简图靠螺纹旋转时靠螺纹旋转时产生的轴向分产生的轴向分力向前推进力向前推进 课件第11章 挤出成型工艺及设
27、备F1向前向前FF2向上向上 粒料在机筒内的运动可以分解为旋转运动和轴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。向分力向前推进。11.3 FRTP挤出成型工艺挤出成型工艺 当粒料与螺杆的摩擦力大于和机筒的摩擦力时，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。粒料随螺杆转动。反之，粒料沿轴向移动。 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：为使粒料沿轴
28、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。、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、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）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。、机筒表面开设纵向槽沟。11.3 FRTP挤出成型工艺挤出成型工艺 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。壁接触的粒料已达到粘流温度，并开始熔融。 课件第11章 挤出成型工艺及设备2. 压缩段工作原理压缩段工
29、作原理 松散的粒料被压实、软化，同时把夹带的空气压松散的粒料被压实、软化，同时把夹带的空气压回到加料口排出。回到加料口排出。 物料受到外部加热、物料受到外部加热、螺杆与机筒的强烈搅拌、螺杆与机筒的强烈搅拌、混合和剪切等作用，温度混合和剪切等作用，温度不断升高，熔融态物料量不断升高，熔融态物料量不断增加，固体物料逐渐不断增加，固体物料逐渐减少，至压缩段末端，全减少，至压缩段末端，全部物料已转变为粘流态。部物料已转变为粘流态。11.3 FRTP挤出成型工艺挤出成型工艺固体物料在螺槽中的熔融过程固体物料在螺槽中的熔融过程1-熔膜；熔膜；2-熔池；熔池；3-迁移面迁移面(分界面分界面)；4-熔结的固体
30、粒；熔结的固体粒；5-未熔结的固体粒子未熔结的固体粒子 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。定量、定压挤出。3. 均化段工作原理均化段工作原理 11.3 FRTP挤出成型工艺挤出成型工艺作业：纤维质量对作业：纤维质量对FRTP性能的影响。性能的影响。 课件第11章 挤出成型工艺及设备11.3 FRTP挤出成型工艺挤出成型工艺温度温度 口模的温度比机头温度可稍低一些，但要保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。证纤维与塑料混合物有良好的流动性。 机头的温度控制在
31、塑料热分解温度以下。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，压缩段和均化段的加料段的温度不宜过高，压缩段和均化段的温度可高一些。温度可高一些。 课件第11章 挤出成型工艺及设备11.3 FRTP挤出成型工艺挤出成型工艺挤出速度挤出速度 单位时间内由挤出机头和口模中挤出的塑化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。好的物料量或塑件长度。它表示挤出能力的高低。压力压力 合理控制螺杆转速，保证温控系统的精度，合理控制螺杆转速，保证温控系统的精度，以减小压力波动。以减小压力波动。牵引比牵引比 牵引速度与挤出速度的比值，其值等牵引速度与挤出速
32、度的比值，其值等于或大于于或大于1。牵引速度牵引速度牵引速度与挤出速度相当，可略大于挤出速度。牵引速度与挤出速度相当，可略大于挤出速度。 课件第11章 挤出成型工艺及设备11.4 FRTP管挤出成型工艺管挤出成型工艺 1. 挤管工艺挤管工艺 FRTP管的成型条件与普通塑料管工艺基本相似，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只是成型温度要提高10-20。 11.4 FRTP管挤出成型工艺管挤出成型工艺挤管工艺流程挤管工艺流程1-机筒机筒 2-螺杆螺杆 3-滤板滤板 4-接口套接口套 5-模心模心 6-机头机头 7-定位器定位器 8-孔型孔型 9-定定径套径套 10-冷却槽冷却
33、槽 11-塞和链塞和链 12-牵引装置牵引装置 13-玻璃钢管玻璃钢管 14-切断装置切断装置 物料在主机内塑化完全后，经滤板、分流器和型孔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，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。心通入压缩空气，保证管材挤出后的尺寸稳定。 课件第11章 挤出成型工艺及设备11.4 FRTP管挤出成型工艺管挤出成型工艺 课件第11章 挤出成型工艺及设备2. 挤管过程中注意事
34、项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机筒、机头、型孔温度在开车前应比正常操作时高时高1020； (2) 型孔温度比机头温度稍低；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；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；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。冷却水温度应保证不使制品产生内应力和气泡。 11.4 FRTP管挤出成型工艺管挤出成型工艺 课件第11章 挤出成型工艺及设备11.
35、5 挤出成型设备挤出成型设备 11.5 挤出成型设备挤出成型设备挤出机挤出机 课件第11章 挤出成型工艺及设备11.5 挤出成型设备挤出成型设备挤出机机组挤出机机组 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成型机组组成 挤出机主机、辅机和控制系统组成挤出机主机、辅机和控制系统组成11.5 挤出成型设备挤出成型设备挤出机机组挤出机机组1-传动系统传动系统 2-挤压系统挤压系统 3-加热器加热器 4-冷却系统冷却系统 5-机头机头 6-定型装置定型装置 7-冷却器冷却器 8-牵引机牵引机 9-切断机切断机 10-滚动支架滚动支架 11-堆放装置堆放装置 12-控制台控制台
36、 课件第11章 挤出成型工艺及设备11.5 挤出成型设备挤出成型设备控制系统控制系统挤出挤出机组机组成成挤出系统、传动系统、加热冷却系统、机挤出系统、传动系统、加热冷却系统、机身身、定型装置、冷却装置、牵引装置、定型装置、冷却装置、牵引装置、切割装置、卷取装置切割装置、卷取装置辅机：辅机：挤出机：挤出机： 课件第11章 挤出成型工艺及设备1. 挤出机主机组成挤出机主机组成 (1) 挤压系统挤压系统 (2) 传动系统传动系统 (3) 加热和冷却系统加热和冷却系统 11.5 挤出成型设备挤出成型设备料斗、机筒、螺杆组成；料斗、机筒、螺杆组成；功能：使粒料加入机筒功能：使粒料加入机筒后，经搅拌、塑化
37、，然后，经搅拌、塑化，然后由机头挤出。后由机头挤出。保证螺杆按需保证螺杆按需要的扭矩和转要的扭矩和转速均匀旋转速均匀旋转通过对机筒加热或冷通过对机筒加热或冷却，保证物料在机筒却，保证物料在机筒各段内的温度要求。各段内的温度要求。评价挤出机，从两个方面考虑：评价挤出机，从两个方面考虑：(1) 生产能力的高低，适生产能力的高低，适用范围是否广泛用范围是否广泛 (2) 应具有较完善的控制系统应具有较完善的控制系统 课件第11章 挤出成型工艺及设备2. 挤出机辅机挤出机辅机 机头机头11.5 挤出成型设备挤出成型设备定型装置定型装置冷却装置冷却装置牵引装置牵引装置切割装置切割装置堆放装置堆放装置机头的
38、型孔决定制机头的型孔决定制品断面的形状，不品断面的形状，不同的制品可更换同的制品可更换作用：稳定挤作用：稳定挤出型材的形状，出型材的形状，对其表面进行对其表面进行修正。修正。使挤出的使挤出的制品充分制品充分冷却固化冷却固化将挤出制品引出，牵引将挤出制品引出，牵引速度的大小可以调节断速度的大小可以调节断面尺寸，对生产效率有面尺寸，对生产效率有一定的影响。一定的影响。 课件第11章 挤出成型工艺及设备3. 控制系统控制系统一般是电器控制设备或计算机控制系统。一般是电器控制设备或计算机控制系统。作用作用：保证机组正常运行，使设备准确完成各工艺动作。保证机组正常运行，使设备准确完成各工艺动作。11.5
39、 挤出成型设备挤出成型设备11.5.2 挤出机主机挤出机主机一、分类及构造一、分类及构造按工作原理分按工作原理分螺杆式螺杆式无螺杆式无螺杆式单螺杆式单螺杆式双螺杆式双螺杆式普通型普通型高速自热型高速自热型按排气状况分按排气状况分排气式排气式分段组合式分段组合式11.5 挤出成型设备挤出成型设备 课件第11章 挤出成型工艺及设备按螺杆转速按螺杆转速11.5 挤出成型设备挤出成型设备 课件第11章 挤出成型工艺及设备按用途分按用途分造粒挤出机造粒挤出机超高分子量挤出机超高分子量挤出机混炼挤出机混炼挤出机安装位置分安装位置分立式挤出机立式挤出机卧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
40、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、单螺杆挤出机二、单螺杆挤出机11.5 挤出成型设备挤出成型设备 课件第11章 挤出成型工艺及设备MSSJ-30120/25单螺杆挤出机系列单螺杆挤出机系列11.5 挤出成型设备挤出成型设备 课件第11章 挤出成型工艺及设备其基体结构包括其基体结构包括（1）加料装置）加料装置 一般为锥形漏斗，其大小能容纳一般为锥形漏斗，其大小能容纳1小时用料为宜。料小时用料为宜。料斗内装有阀门，定量计算，卸除余料等装置。斗内装有阀门，定量计算，卸除余料等装置。（2）挤压系统）挤压系统 包括
41、螺杆、机筒、端头多孔板。包括螺杆、机筒、端头多孔板。a、螺杆、螺杆 加料段加料段L1，压缩段，压缩段L2，均化段，均化段L3 (通常螺杆通常螺杆) 螺槽越来越浅。螺槽越来越浅。11.5 挤出成型设备挤出成型设备 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平行螺杆积木块往复式螺纹块往复式螺纹块平行积木式螺杆平行积木式螺杆11.5 挤出成型设备挤出成型设备 课件第11章 挤出成型工艺及设备b、机筒、机筒 工作过程中压力工作过程中压力3050MPa， 150300 机筒强度需强度高、耐腐蚀、耐磨损；机筒强度需强度高、耐腐蚀、耐磨
42、损； 机筒外采用电阻加热和水冷却。机筒外采用电阻加热和水冷却。c、筒端多孔板、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。压力，增大塑化的均匀性。 多孔板的孔径为多孔板的孔径为36mm，板厚为直径的，板厚为直径的1/5。11.5 挤出成型设备挤出成型设备 课件第11章 挤出成型工艺及设备三、双螺杆挤出机三、双螺杆挤出机 在在“”字形机筒内，装有两根互相啮合的螺杆。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
43、式，也可以是锥形，两螺段组装，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。杆的旋转方向分为同向和异向两种。双螺杆挤出机的特点双螺杆挤出机的特点 a、由摩擦产生的热量较少；、由摩擦产生的热量较少； b、物料受到的剪切力比较均匀；、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；、输出能力较大，挤出量比较稳定； d、机筒可以自动清洗。、机筒可以自动清洗。11.5 挤出成型设备挤出成型设备 课件第11章 挤出成型工艺及设备锥形双螺杆挤出机锥形双螺杆挤出机 11.5 挤出成型设备挤出成型设备 课件第11章 挤出成型工艺及设备作用：作用：将连续挤出的已获得初步形状
44、和尺寸的制品进行定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。成品。 一、制管和异型材的辅机一、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。装置等组成。11.5.3 辅机辅机11.5 挤出成型设备挤出成型设备 课件第11章 挤出成型工艺及设备（1） 机头机头 使来自挤出机的熔融物料由螺旋运动变为直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，线运动，并进一步塑化，产生必要
45、的成型压力，保证塑件密实，从而获得形状相似的连续型材。保证塑件密实，从而获得形状相似的连续型材。作用作用11.5 挤出成型设备挤出成型设备 课件第11章 挤出成型工艺及设备直通式挤管机头直通式挤管机头1-芯棒芯棒 2-口模口模 3-调节螺钉调节螺钉 4-分流支架分流支架 5-分流器分流器 6-加热器加热器 7-机头体机头体11.5 挤出成型设备挤出成型设备 课件第11章 挤出成型工艺及设备1-口模口模 2-调节螺钉调节螺钉 3-芯棒芯棒 4-机头体机头体 5-连接管连接管直角式挤管机头直角式挤管机头11.5 挤出成型设备挤出成型设备 课件第11章 挤出成型工艺及设备旁侧式挤管机头旁侧式挤管机头
46、11.5 挤出成型设备挤出成型设备 课件第11章 挤出成型工艺及设备微孔流道挤管机头微孔流道挤管机头11.5 挤出成型设备挤出成型设备 课件第11章 挤出成型工艺及设备（2） 定型装置定型装置 从机头挤出的制品处于熔融状态，从机头挤出的制品处于熔融状态，(温度很高温度很高)，在重，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。品定型。 定型装置分为外径定型和内径定型两种。定型装置分为外径定型和内径定型两种。1） 外径定型外径定型 是国内普遍采用的方法，又分为内压定型和真空定型是国内普遍采用的方法，又分为内压定型和真空定型11.5
47、 挤出成型设备挤出成型设备 课件第11章 挤出成型工艺及设备内压定型法：内压定型法：在机头芯棒的肋上打孔，向管内或型材内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。进一步冷却定型。1-芯棒芯棒 2-口模口模 3-定径管定径管11.5 挤出成型设备挤出成型设备 课件第11章 挤出成型工艺及设备真空定型法：真空定型法：由真空定型套、冷却水槽、真空泵、电机、管由真空定型套、冷却水槽、真空泵、电机、管道等
48、组成。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。却的方法。1-芯模；芯模；2-口模；口模；3-排水孔；排水孔；4-真空定径真空定径管；管；5-水槽；水槽；6-进水孔；进水孔；7-抽真空孔抽真空孔11.5 挤出成型设备挤出成型设备 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。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。的外表面光滑。11.5 挤出成型设备挤出成型设备 课件第11章 挤出成型工艺及设备内径定径法内径定径法1-管材管材 2-定睛芯模定睛芯模 3-芯棒芯棒 4-回水流道回水流道 5-进水管进水管6-排水管排水管 7-进水嘴进水嘴
