第五章擠出成型5.1概述一、擠出成型也稱擠壓模塑或擠塑，即借助螺桿或柱塞的擠壓作用，使受熱熔化的塑料在壓力推動下，強行通過口模而成為具有恒定截面的連續(xù)型材的一種成型方法。擠出法幾乎能成型所以熱塑性塑料和某些熱固性塑料。第五章擠出成型5.1概述一、擠出成型也稱擠壓模塑或擠塑15.1概述生產(chǎn)的制品：管材、板材、薄膜、線纜包覆物及塑料與其它材料的復(fù)合材料等。5.1概述生產(chǎn)的制品：管材、板材、薄膜、線纜包覆物及塑料與25.1概述擠出制品占熱塑性塑料制品的40～50％，此外還可以用于塑化造粒、著色和共混等。二、擠出成型分類1.按塑化方式分：（1）干法：靠加熱（2）濕法：僅用于硝酸纖維素和少數(shù)醋酸纖維素等。用溶劑將塑料充分軟化。5.1概述擠出制品占熱塑性塑料制品的40～50％，此外還可35.1概述2.按加壓方式分：（1）連續(xù)式：螺桿式擠出機單螺桿雙螺桿借助螺桿旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生壓力和剪切力，使物料充分塑化和混合均勻，通過型腔（口模）而成型。5.1概述2.按加壓方式分：（1）連續(xù)式：螺桿式擠出機單螺45.1概述（2）間歇式：柱塞式擠出機借助柱塞壓力，將事先塑化好的物料擠出口模而成型。5.1概述（2）間歇式：柱塞式擠出機借助柱塞壓力，將事先塑55.2擠出設(shè)備擠出設(shè)備一般是由擠出機、機頭和口模、輔機等幾部分組成的。5.2.1螺桿擠出機擠出機由擠出裝置（螺桿和料筒）、傳動機構(gòu)和加熱冷卻系統(tǒng)等主要部分組成。一、單螺桿擠出機單螺桿擠出機是由一根阿基米德螺桿在加熱的料筒中旋轉(zhuǎn)構(gòu)成的。大小一般用螺桿直徑來表示。5.2擠出設(shè)備擠出設(shè)備一般是由擠出機、機頭和口模、輔機等65.2.1螺桿擠出機5.2.1螺桿擠出機75.2.1螺桿擠出機1.傳動裝置帶動螺桿轉(zhuǎn)動的部分。通常由電動機、減速箱和軸承等組成。在擠出過程中，要求螺桿轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，不隨螺桿負(fù)荷的變化而變化，以保證制品質(zhì)量均勻一致。但在不同的場合下，又要求螺桿能變速，以達(dá)到一臺設(shè)備能適應(yīng)擠出不同塑料或不同制品的要求。5.2.1螺桿擠出機1.傳動裝置帶動螺桿轉(zhuǎn)動的部分。通常由8傳動部分采整流子電動機、直流電動機等裝置達(dá)到無級變速。螺桿轉(zhuǎn)速為：10～100轉(zhuǎn)/分鐘。設(shè)有良好的潤滑系統(tǒng)和迅速制動的裝置。5.2.1螺桿擠出機2.加料裝置供料一般采用粒料、粉料和帶狀料等幾種。裝料設(shè)備通常使用錐形加料斗，其容積至少能容納1小時的用料。傳動部分采整流子電動機、直流電動機等裝置達(dá)到無級變速。5.295.2.1螺桿擠出機料斗底部有截斷裝置，以便調(diào)整和切斷料流。側(cè)面有視孔和標(biāo)定計量的裝置。有些料斗帶有減壓或加熱裝置、攪拌器、自動上料或加料裝置。5.2.1螺桿擠出機料斗底部有截斷裝置，以便調(diào)整和切斷料流105.2.1螺桿擠出機5.2.1螺桿擠出機115.2.1螺桿擠出機3.料筒擠出機的主要部件之一。為一金屬圓筒，一般用耐溫耐壓、強度較高、堅固耐磨、耐腐的合金鋼或內(nèi)襯合金鋼的復(fù)合鋼筒制成。塑料的塑化和加壓過程都在其中進(jìn)行。外部設(shè)有分區(qū)加熱和冷卻裝置。加熱：電阻、電感或其它方式。冷卻：風(fēng)冷或水冷。5.2.1螺桿擠出機3.料筒擠出機的主要部件之一。為一金屬125.2.1螺桿擠出機5.2.1螺桿擠出機135.2.1螺桿擠出機4.螺桿擠出機的關(guān)鍵部件，直接關(guān)系到擠出機的應(yīng)用范圍和生產(chǎn)率。通過螺桿的轉(zhuǎn)動，對塑料產(chǎn)生擠壓作用，塑料在料筒中才能產(chǎn)生移動、增壓和從摩擦取得部分熱量，塑料在移動過程中得到混合和塑化，粘流態(tài)的熔體在被壓實而流經(jīng)口模時，取得所需形狀而成型。5.2.1螺桿擠出機4.螺桿擠出機的關(guān)鍵部件，直接關(guān)系到擠145.2.1螺桿擠出機由于塑料品種很多、性質(zhì)各異，因此為適應(yīng)加工不同塑料的需要，螺桿的種類很多，結(jié)構(gòu)上也有差異，以便能對塑料產(chǎn)生較大的輸送、擠壓、混合和塑化作用。表示螺桿結(jié)構(gòu)特征的基本參數(shù)有直徑、長徑比、壓縮比、螺距、螺槽深度、螺旋角、螺桿與料筒的間隙等。5.2.1螺桿擠出機由于塑料品種很多、性質(zhì)各異，因此為適應(yīng)155.2.1螺桿擠出機5.2.1螺桿擠出機16（1）螺桿的直徑（D）長徑比（L/D）5.2.1螺桿擠出機①螺桿直徑（D）根據(jù)所制制品的形狀、大小及需要的生產(chǎn)率來決定的。一般45～150mm，螺桿直徑增大，加工能力提高，擠出機的生產(chǎn)率與螺桿直徑D的平方成正比。（1）螺桿的直徑（D）長徑比（L/D）5.2.1螺桿擠175.2.1螺桿擠出機②長徑比（L/D）螺桿工作部分有效長度與直徑之比。通常為18～25。L/D大，能改善物料溫度分布，有利于塑料的混合和塑化，并能減少漏流和逆流，提高擠出機的生產(chǎn)能力。L/D大，螺桿適應(yīng)能力強，能用于多種塑料的擠出。5.2.1螺桿擠出機②長徑比（L/D）螺桿工作部分有效長185.2.1螺桿擠出機但L/D過大，使塑料受熱時間增長而降解；螺桿自重增加，自由端撓曲下垂，引起料筒與螺桿間擦傷，使制造加工困難，增大功率消耗。過短的螺桿，容易引起混煉的塑化不良。5.2.1螺桿擠出機但L/D過大，使塑料受熱時間增長而降解19（2）螺旋角（）螺紋與螺桿橫斷面的夾角。5.2.1螺桿擠出機隨增大，擠出機的生產(chǎn)能力提高，但剪切作用和擠壓力減小通常在10～30?之間。等距螺桿：螺距等于直徑，＝17?41’（2）螺旋角（）螺紋與螺桿橫斷面的夾角。5.2.1螺桿擠205.2.1螺桿擠出機（3）壓縮比螺桿加料段最初一個螺槽容積與均化段最后一個螺槽容積之比。表示塑料通過螺桿全長范圍時被壓縮的倍數(shù)。壓縮比愈大，塑料受到的擠壓作用愈大螺槽淺時，能對塑料產(chǎn)生較高的剪切速率，有利于料筒壁和物料間的傳熱，物料混合和塑化的效率高，但生產(chǎn)率降低。螺槽深時，情況相反。5.2.1螺桿擠出機（3）壓縮比螺桿加料段最初一個螺槽容積215.2.1螺桿擠出機因此，熱敏性塑料，宜用深螺槽螺桿（如PVC）；熔體粘度高，熱穩(wěn)定性較高的塑料，宜用淺螺槽螺桿（如PA）。（4）螺桿的結(jié)構(gòu)形式5.2.1螺桿擠出機因此，熱敏性塑料，宜用深螺槽螺桿（如P225.2.1螺桿擠出機①漸變型：等距不等深5.2.1螺桿擠出機①漸變型：等距不等深235.2.1螺桿擠出機②漸變型：等深不等距5.2.1螺桿擠出機②漸變型：等深不等距245.2.1螺桿擠出機③突變型5.2.1螺桿擠出機③突變型255.2.1螺桿擠出機④魚雷頭螺桿5.2.1螺桿擠出機④魚雷頭螺桿265.2.1螺桿擠出機（5）螺桿各段的功能物料沿螺桿前移時，經(jīng)歷著溫度、壓力、粘度等的變化，這種變化在螺桿全長范圍內(nèi)是不同的，根據(jù)物料的變化特征，將螺桿分為以下三段：①加（送）料段將料斗供給的料送往壓縮段。塑料在移動過程中，一般保持固體狀態(tài)，由于受熱而部分熔化。5.2.1螺桿擠出機（5）螺桿各段的功能物料沿螺桿前移時，275.2.1螺桿擠出機擠出結(jié)晶聚合物最長，硬性無定形聚合物次之，軟性無定形聚合物最短。螺槽容積可以保持不變。②壓縮段（遷移段、過渡段）壓實物料，使物料由固體轉(zhuǎn)為熔融體，并排除物料中的空氣。為適應(yīng)將物料壓實，將氣體推回加料段和物料熔化時體積減小等特點，本段應(yīng)對塑料產(chǎn)生較大的剪切作用和壓縮，通常使螺槽容積逐漸縮減，縮減的程度由塑料的壓縮率決定。5.2.1螺桿擠出機擠出結(jié)晶聚合物最長，硬性無定形聚合物次285.2.1螺桿擠出機③均化段（計量段）將熔融的物料，定容（定量）定壓地送入機頭使其在口模中成型。螺槽容積恒定不變。為避免物料因滯留在螺桿頭端面死角處引起分解，螺桿頭部常設(shè)計成錐形或半圓形。有些螺桿的均化段是一表面完全平滑的桿體，稱為“魚雷頭”，但也有刻上凹槽或銑刻成花紋的。5.2.1螺桿擠出機③均化段（計量段）將熔融的物料，定容295.2.1螺桿擠出機5.2.1螺桿擠出機305.2.1螺桿擠出機魚雷頭具有攪拌和節(jié)制物料、消除流動脈沖現(xiàn)象的作用，并能增大物料的壓力，降低料層厚度，改善加熱狀況，且能進(jìn)一步提高螺桿塑化效率。5.2.1螺桿擠出機魚雷頭具有攪拌和節(jié)制物料、消除流動脈沖315.2.1螺桿擠出機5.機頭和口模機頭的作用是將處于旋轉(zhuǎn)運動的塑料熔體轉(zhuǎn)變?yōu)槠叫兄本€運動，使塑料進(jìn)一步塑化均勻，并將熔體均勻而平穩(wěn)地導(dǎo)入口模，賦予必要的成型壓力，使塑料易于成型和取得制品密實。口模為具有一定截面形狀的通道，塑料熔體在口模中流動時取得所需形狀，并被口模外的定型裝置和冷卻系統(tǒng)冷卻硬化而成型。5.2.1螺桿擠出機5.機頭和口模機頭的作用是將處于旋轉(zhuǎn)運325.2.1螺桿擠出機機頭與口模的組成部件包括過濾網(wǎng)、多孔板、分流器、模芯、口模和機頸等部件。（1）圓孔口模擠出塑料圓棒、單絲和造粒。具有圓形出口的橫截面。典型的一維流動，同心圓上的軸向流速是相同。（2）扁平口模擠出法生產(chǎn)平膜和片材。5.2.1螺桿擠出機機頭與口模的組成部件包括過濾網(wǎng)、多孔板335.2.1螺桿擠出機出口具有狹縫形的橫截面。具有分配腔直管式口模：聚烯烴、聚酯魚尾形口模：無死角，熔體粘度高，熱穩(wěn)定性差衣架式口模：停留時間一致，硬PVC5.2.1螺桿擠出機出口具有狹縫形的橫截面。具有分配腔直管345.2.1螺桿擠出機（3）環(huán)形口模擠出管子、管狀薄膜、吹塑用型坯、涂布電線。出口具有環(huán)形截面。由口模套和芯模組成，有支架式直角式螺旋芯模式儲料缸式5.2.1螺桿擠出機（3）環(huán)形口模擠出管子、管狀薄膜、吹塑355.2.1螺桿擠出機（4）異形口模異型制品（型材）：從任一口模（異形口模）擠出而得到具有不規(guī)則截面的半成品。有中空和開放式兩大類。5.2.1螺桿擠出機（4）異形口模異型制品（型材）：從任一365.2.1螺桿擠出機二、雙螺桿擠出機指在一根兩相連孔道組成∞截面的料筒內(nèi)由兩根相互嚙合或相切的螺桿組成的擠出裝置。5.2.1螺桿擠出機二、雙螺桿擠出機指在一根兩相連孔道組成375.2.1螺桿擠出機雙螺桿結(jié)構(gòu)設(shè)計的差別：（1）嚙合還是非嚙合；（2）對嚙合螺桿：同向轉(zhuǎn)動還是反向轉(zhuǎn)動；（3）螺桿是圓柱形還是錐形；（4）壓縮比的實現(xiàn)是靠：螺紋高度或?qū)С蹋桓鶑接尚∽兇蠡蛲鈴接纱笞冃。宦菁y頭數(shù)變化。（5）螺桿是整體的還是組合的。5.2.1螺桿擠出機雙螺桿結(jié)構(gòu)設(shè)計的差別：（1）嚙合還是非385.2.1螺桿擠出機螺桿類型：（1）Colombo螺桿：螺桿分為三段，每一段有一混合室。加料段的外徑和螺距最大；壓縮段次之；均化段為最小。同一段中，螺桿是等徑等距的。5.2.1螺桿擠出機螺桿類型：（1）Colombo螺桿：螺395.2.1螺桿擠出機（2）錐形雙螺桿向外反向轉(zhuǎn)動。從加料段到計量段，螺桿的外徑和根徑均勻地由大到小變化。螺桿各部分的長度、螺紋頭數(shù)、螺槽數(shù)、螺棱寬度、螺棱形狀等均有變化。5.2.1螺桿擠出機（2）錐形雙螺桿向外反向轉(zhuǎn)動。405.2.1螺桿擠出機（3）組合型雙螺桿由不同數(shù)目的具有不同功能的螺桿元件按一定要求和順序裝到帶導(dǎo)鍵或三角形芯軸上組合而成的。可以連續(xù)輸送、塑化、均化、加壓、排氣。5.2.1螺桿擠出機（3）組合型雙螺桿由不同數(shù)目的具有不同415.2.1螺桿擠出機（4）非嚙合型雙螺桿類似兩根平行單螺桿在料筒中轉(zhuǎn)動，但兩根螺桿反向轉(zhuǎn)動并相切。分為單階和雙階兩種形式。5.2.1螺桿擠出機（4）非嚙合型雙螺桿類似兩根平行單螺桿425.2.1螺桿擠出機5.2.1螺桿擠出機435.2.1螺桿擠出機三、擠出機的輔助設(shè)備1.原料輸送、干燥等預(yù)處理設(shè)備；2.定型和冷卻設(shè)備，如定型裝置、水冷卻裝置、空氣冷卻裝置；3.用于連續(xù)地、平穩(wěn)地將制品接出的可調(diào)速牽引裝置；4.成品切斷和輥卷裝置；5.控制設(shè)備等。5.2.1螺桿擠出機三、擠出機的輔助設(shè)備1.原料輸送、干燥445.2.1螺桿擠出機四、擠出機的一般操作方法1.開車前準(zhǔn)備的工作；2.機器運行開始的工作；3.停車時的工作；4.清理設(shè)備。注意：電、熱、機械轉(zhuǎn)動、笨重部件裝卸等。5.2.1螺桿擠出機四、擠出機的一般操作方法1.開車前準(zhǔn)備455.3單螺桿擠出原理5.3.1固體輸送以固體對固體的摩擦力靜平衡為基礎(chǔ)。假設(shè)：（1）物料與螺槽和料筒內(nèi)壁所有邊緊密接觸，形成固體塞或固體床，并以恒定的速率移動；（2）略去螺棱與料筒的間隙，物料重力和密度變化等的影響；5.3單螺桿擠出原理5.3.1固體輸送以固體對固體的摩擦465.3.1固體輸送（3）螺槽深度是恒定的，壓力只是螺槽長度的函數(shù)，摩擦系數(shù)與壓力無關(guān)；（4）螺槽中固體物料像彈性固體塞一樣移動，受周圍的螺桿和料筒表面之間的摩擦力控制，只有物料與螺桿之間的摩擦力小于物料與料筒之間的摩擦力時物料才能沿軸向前進(jìn)，否則物料將與螺桿一起轉(zhuǎn)動。5.3.1固體輸送（3）螺槽深度是恒定的，壓力只是螺槽長度475.3.1固體輸送P：螺槽中體系的壓力；Ab、As：固體塞與料筒和螺桿間的壓力；fb、fs：摩擦系數(shù)；Fb、Fs：摩擦力。5.3.1固體輸送P：螺槽中體系的壓力；485.3.1固體輸送固體輸送率Qs：Rs、Rb：螺槽底部和頂部半徑；e:螺棱寬度；a：平均螺旋角；i:螺紋頭數(shù)。5.3.1固體輸送固體輸送率Qs：Rs、Rb：螺槽底部和頂495.3.1固體輸送5.3.1固體輸送505.3.1固體輸送則：N：螺桿轉(zhuǎn)數(shù)；b：料筒表面處的螺旋角；Db：螺桿外徑；Hf：螺槽深度。5.3.1固體輸送則：N：螺桿轉(zhuǎn)數(shù)；515.3.1固體輸送可見：固體輸送率與螺桿的幾何尺寸和移動角有關(guān)。通常在0≤≤90゜范圍，＝0時，Qs為零，－90゜時，Qs為最大。5.3.1固體輸送可見：固體輸送率與螺桿的幾何尺寸和移動角525.3.1固體輸送因此，為了增大輸送量，可以采取以下措施：（1）螺桿直徑不變時，增大螺槽寬度（2）減小聚合物與螺桿的摩擦系數(shù)fs（3）增大聚合物與料筒的摩擦系數(shù)fb，如：料筒內(nèi)開設(shè)縱向溝槽；錐形開槽料筒（4）減小螺旋角b，使為最大（5）從工藝角度上考慮送料段料筒和螺桿的溫度5.3.1固體輸送因此，為了增大輸送量，可以采取以下措施：535.3.2固體熔化塑料在擠出機中的塑化過程是很復(fù)雜的。1.冷卻實驗和熔化機理本色塑料著色塑料（3～5％）加熱擠出穩(wěn)態(tài)停車迅速冷卻塑料凝固剝下塑料進(jìn)行分析5.3.2固體熔化塑料在擠出機中的塑化過程是很復(fù)雜的。1.545.3.2固體熔化由實驗觀察到在一個螺槽中固體物料的熔化過程：與料筒表面接觸的固體粒子，由于料筒的傳導(dǎo)熱和摩擦熱的作用，首先熔化，并形成一層薄膜，稱為熔膜。這些不斷熔融的物料，在螺桿與料筒的相對運動下，不斷向螺紋推進(jìn)面匯集，從而形成漩渦狀的流動區(qū)，稱為溶池。5.3.2固體熔化由實驗觀察到在一個螺槽中固體物料的熔化過555.3.2固體熔化在溶池的前邊充滿著受熱軟化和半熔融后粘結(jié)在一起的固體粒子和尚未完全熔結(jié)和溫度較低的固體粒子，統(tǒng)稱為固體床。沿螺槽前移的過程中，固體床寬度逐漸減小，直至全部消失。從熔化開始到固體床的寬度下降到零的總長度，稱為熔化區(qū)的長度。一般的，熔化速率越高，熔化長度越短。5.3.2固體熔化在溶池的前邊充滿著受熱軟化和半熔融后粘結(jié)565.3.2固體熔化綜上可知：塑料的整個熔化過程是在螺桿熔融區(qū)進(jìn)行的，塑料的整個熔化過程直接反映了固相寬度沿螺槽方向變化的規(guī)律，這種變化規(guī)律，決定于螺桿參數(shù)、操作條件和塑料的物性等。5.3.2固體熔化綜上可知：塑料的整個熔化過程是在螺桿熔融575.3.3熔體輸送一、簡化的流動方程1.熔體在均化段輸送中的流動形式（1）正流沿著5.3.3熔體輸送一、簡化的流動方程1.熔體在均化段輸送中58塑料成型工藝學(xué)第五章課件595.4單螺桿結(jié)構(gòu)設(shè)計的改進(jìn)一、排氣式螺桿可連續(xù)從聚合物中抽出揮發(fā)物、單體、低聚物、縮聚反應(yīng)物、配料時的揮發(fā)組分、水分。在料筒上設(shè)置一個或多個排氣孔。二、屏障型螺桿在壓縮段的螺紋旁再加一道輔助螺紋，將主螺紋的前緣分為熔體槽，后緣分為固體槽，實現(xiàn)熔體與固體的分離。5.4單螺桿結(jié)構(gòu)設(shè)計的改進(jìn)一、排氣式螺桿可連續(xù)從聚合物中抽605.4單螺桿結(jié)構(gòu)設(shè)計的改進(jìn)Mailefer螺桿5.4單螺桿結(jié)構(gòu)設(shè)計的改進(jìn)Mailefer螺桿615.4單螺桿結(jié)構(gòu)設(shè)計的改進(jìn)Barr螺桿5.4單螺桿結(jié)構(gòu)設(shè)計的改進(jìn)Barr螺桿625.4單螺桿結(jié)構(gòu)設(shè)計的改進(jìn)Kim螺桿5.4單螺桿結(jié)構(gòu)設(shè)計的改進(jìn)Kim螺桿635.4單螺桿結(jié)構(gòu)設(shè)計的改進(jìn)三、銷釘型螺桿在靠近熔化段末端到計量段這一區(qū)間設(shè)置一組或幾組起混合作用的銷釘。使料流發(fā)生攪動，產(chǎn)生局部的高剪切以增進(jìn)固體粒子的熔化；有利于內(nèi)壓力提高，保證螺槽被充滿和壓實。缺點：產(chǎn)率減少，熔體溫度提高。5.4單螺桿結(jié)構(gòu)設(shè)計的改進(jìn)三、銷釘型螺桿在靠近熔化段末端到64塑料成型工藝學(xué)第五章課件655.4單螺桿結(jié)構(gòu)設(shè)計的改進(jìn)四、波型螺桿螺槽根部是偏心的，偏心部位沿軸向按螺旋形移動。軸向波型螺桿，帶有輔助螺紋。5.4單螺桿結(jié)構(gòu)設(shè)計的改進(jìn)四、波型螺桿螺槽根部是偏心的，偏66塑料成型工藝學(xué)第五章課件675.4單螺桿結(jié)構(gòu)設(shè)計的改進(jìn)五、混合螺桿1.分配混合元件：密集的銷釘、溝槽、凹穴等。2.分散混合元件：剪切元件。5.4單螺桿結(jié)構(gòu)設(shè)計的改進(jìn)五、混合螺桿1.分配混合元件：密685.5雙螺桿擠出原理5.5.1分類R.Erdmerger從理論上將雙螺桿分為12類：5.5雙螺桿擠出原理5.5.1分類R.Erdmerger695.5.1分類1.橫向開口：指垂直螺棱方向，物料能越過螺棱，在一根螺桿的各個螺棱之間進(jìn)行物料交換。2.縱向開口：指自加料口到口模有一通道，物料從一根螺桿流往另一根螺桿。3.非嚙合雙螺桿在縱、橫向都是開口的。4.全嚙合、反向轉(zhuǎn)動的雙螺桿在縱、橫向都是閉合的，不考慮機械間隙，能形成封閉室。5.5.1分類1.橫向開口：指垂直螺棱方向，物料能越過螺棱705.5.1分類6.捏合盤在縱向、橫向都是開口的。7.部分嚙合的雙螺桿，要區(qū)分縱向開口和橫向封閉系統(tǒng)與縱、橫向開口系統(tǒng)。5.全嚙合、同向轉(zhuǎn)動的雙螺桿是縱向開口、橫向封閉的。5.5.1分類6.捏合盤在縱向、橫向都是開口的。7.部分嚙715.5.2反向嚙合型雙螺桿擠出機封閉式反向轉(zhuǎn)動嚙合（CICT）型雙螺桿擠出機的螺桿幾何形狀：5.5.2反向嚙合型雙螺桿擠出機封閉式反向轉(zhuǎn)動嚙合（CIC725.5.2反向嚙合型雙螺桿擠出機特點：兩根螺桿螺槽間的開口是很小的；具有滾壓式嚙合，嚙合區(qū)的螺桿速度都在同一個方向；進(jìn)入嚙合區(qū)的物料有強制通過該嚙合區(qū)的傾向。5.5.2反向嚙合型雙螺桿擠出機特點：兩根螺桿螺槽間的開口735.5.2反向嚙合型雙螺桿擠出機適用范圍：CICT擠出機一般適合在低速下運行。CICT擠出機的最大允許螺桿速度是機器正位移輸送特性的良好指標(biāo)。低的最大螺桿轉(zhuǎn)速：20～40r/min，型材擠出；高的最大螺桿轉(zhuǎn)速：100～200r/min，配料、連續(xù)化學(xué)反應(yīng)和特定聚合物加工。5.5.2反向嚙合型雙螺桿擠出機適用范圍：CICT擠出機一745.5.2反向嚙合型雙螺桿擠出機假設(shè)螺槽被物料完全充滿而且無漏流，則CICT擠出機的理論最大產(chǎn)量為：i:平行螺紋數(shù)；：C形室的體積；N：螺桿轉(zhuǎn)數(shù)。實際上存在著漏流：（1）螺棱漏流，Qf（2）壓沿漏流，Qc（3）側(cè)面漏流，Qs（4）四面體漏流，Qt5.5.2反向嚙合型雙螺桿擠出機假設(shè)螺槽被物料完全充滿而且75則實際產(chǎn)量為：5.5.2反向嚙合型雙螺桿擠出機則實際產(chǎn)量為：5.5.2反向嚙合型雙螺桿擠出機765.5.3同向、嚙合型雙螺桿擠出機有低速和高速兩種，低速同向轉(zhuǎn)動雙螺桿擠出機適于型材擠出；高速擠出機適于特定聚合物的加工作業(yè)。一、封閉式嚙合型擠出機封閉式嚙合螺桿（CICO）的幾何形狀：其中一根螺桿的螺紋插入另一根螺桿的螺槽而且緊密配合，即共扼螺桿輪廓。5.5.3同向、嚙合型雙螺桿擠出機有低速和高速兩種，低速同775.5.2反向嚙合型雙螺桿擠出機特點：兩根螺桿的螺槽之間存在著相當(dāng)大的開口；具有滑動式嚙合，嚙合區(qū)螺桿的速度是相反的；物料呈8字形運動，同時沿軸向運動；CICO型擠出機物料在進(jìn)入嚙合區(qū)處產(chǎn)生高的壓力，因此必須在低速下運轉(zhuǎn)。5.5.2反向嚙合型雙螺桿擠出機特點：兩根螺桿的螺槽之間存785.5.2反向嚙合型雙螺桿擠出機二、自潔式擠出機高速同向擠出機（CSCO），具有封閉式匹配的螺紋輪廓，從一個螺槽到相鄰螺槽有頗大的開口。具有封閉式自潔作用。特點：嚙合區(qū)不產(chǎn)生的壓力降，可以高速運轉(zhuǎn)：600r/min，不適于直接擠出型材，物料大部分按8字形運動。5.5.2反向嚙合型雙螺桿擠出機二、自潔式擠出機高速同向擠795.5.3非嚙合型雙螺桿擠出機NOCT，反向轉(zhuǎn)動的非嚙合型雙螺桿。其輸送與單螺桿相似，差別在于物料從一根螺桿到另一根螺桿。主要用于共混、排氣和化學(xué)反應(yīng)。5.5.3非嚙合型雙螺桿擠出機NOCT，反向轉(zhuǎn)動的非嚙合型805.6擠出成型工藝與過程通常的程序：成型物料預(yù)處理擠出造型制品的定型與冷卻制品的牽引與卷取（切割）后處理包裝一、成型物料預(yù)處理通常包括干燥、預(yù)熱、著色、混入各種添加劑和廢品的回收利用等。水分：影響擠出過程的正常進(jìn)行和制品的質(zhì)量。制品出現(xiàn)氣泡、表面晦暗、物理機械性能下降、甚至無法擠出。控制含水量0.5％以下。同時不含有任何可見雜質(zhì)。5.6擠出成型工藝與過程通常的程序：成型物料預(yù)處理擠出造型815.6擠出成型工藝與過程二、擠出成型擠出過程中螺桿轉(zhuǎn)數(shù)、料筒壓力、溫度應(yīng)視具體情況而加以調(diào)整。1.物料溫度：來源于料筒加熱器和螺桿對物料的剪切。5.6擠出成型工藝與過程二、擠出成型擠出過程中螺桿轉(zhuǎn)數(shù)、料825.6擠出成型工藝與過程料溫升高：粘度降低，利于塑化；熔體流量大，出料加快，機頭和口模溫度過高，擠出物形狀穩(wěn)定性差，制品收縮率增加，甚至制品發(fā)黃、出現(xiàn)氣泡。擠出不能正常進(jìn)行。溫度降低：熔體粘度大，機頭壓力增加，制品密實、形狀穩(wěn)定性好，但離模膨脹嚴(yán)重，應(yīng)適當(dāng)增大牽引速度。料溫過低：塑化較差，功率消耗增加。口模與模芯溫差過大：擠出制品出現(xiàn)向內(nèi)或向外翻或扭歪情況。5.6擠出成型工藝與過程料溫升高：粘度降低，利于塑化；溫度835.6擠出成型工藝與過程2.增大螺桿的轉(zhuǎn)速：強化對物料的剪切作用，利于物料的混合和塑化，提高物料的壓力。5.6擠出成型工藝與過程2.增大螺桿的轉(zhuǎn)速：強化對物料的剪845.6擠出成型工藝與過程三、制品的定型與冷卻熱塑性塑料擠出制品，在離開機頭口模后，應(yīng)進(jìn)行冷卻定型。定型不及時，自身重力作用下，會發(fā)生形變。大多數(shù)情況下定型與冷卻往往同時進(jìn)行。擠出管材和各種異型材時才有定型過程，擠出薄膜、單絲、線纜包覆物等不需定型。擠出板材和片材時，有時還通過一對壓輥壓平，也有定型和冷卻作用。5.6擠出成型工藝與過程三、制品的定型與冷卻熱塑性塑料擠出855.6擠出成型工藝與過程四、牽引（拉伸）和熱處理制品從口模擠出后，產(chǎn)生離模膨脹，擠出物尺寸和形狀發(fā)生改變。重量增大、不引出、造成堵塞、生產(chǎn)停滯、破壞擠出連續(xù)性，后面擠出物變形。常用管材牽引設(shè)備：滾輪式、履帶式。牽引速度應(yīng)與擠出速度很快地配合，且速度均勻。一般牽引速度大于擠出速度，以消除離模膨脹。有些制品需熱處理：如由狹縫扁平口模直接擠出片材經(jīng)拉伸而得的薄膜，以減小熱收縮率，提高尺寸穩(wěn)定性。五、合格制品按要求進(jìn)行切割或卷取5.6擠出成型工藝與過程四、牽引（拉伸）和熱處理制品從口模865.7擠出成型的發(fā)展趨勢1.大型化：單螺桿擠出機的L/D可達(dá)42；螺桿直徑可達(dá)300～420mm，甚至達(dá)750mm；多螺桿擠出機直徑可達(dá)600mm（臥式），300mm（立式），長度可達(dá)875mm。2.高擠出速度：直徑65的擠出機螺桿轉(zhuǎn)速高達(dá)800～1000r/min。3.多效能：以擠出機為主機，加上輔機，可生產(chǎn)多種制品。4.自動化：擠出溫度及壓力等工藝條件采用PID（比例、積分、微分）測控等。5.連續(xù)化：從粉料開始直到制品實現(xiàn)全自動化連續(xù)流水線。5.7擠出成型的發(fā)展趨勢1.大型化：單螺桿擠出機的L/D可875.8幾種制品的擠出工藝5.8.1管材的擠出擠出管材所用設(shè)備有擠出機、機頭、定型裝置、冷卻槽、牽引設(shè)備、切斷設(shè)備以及擴口設(shè)備等。1.機頭和口模大體上分為：偏移式：內(nèi)徑尺寸要求準(zhǔn)確的生產(chǎn)直通式：常用。擠出機擠出的熔融塑料進(jìn)入機頭由芯模及口模外套所構(gòu)成的環(huán)隙通道流出后即成為管狀物。5.8幾種制品的擠出工藝5.8.1管材的擠出擠出管材所用885.8.1管材的擠出5.8.1管材的擠出895.8.1管材的擠出2.定型擠出的管狀物首先應(yīng)通過定型裝置，使之冷卻變硬而定型。定型方法：（1）外徑定型：在管狀物外壁和定徑套內(nèi)壁緊密接觸的情況下進(jìn)行冷卻而實現(xiàn)的。結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，為我國普遍采用。（2）內(nèi)徑定型：是將定徑套的冷卻水管從芯棒處伸進(jìn)，必須使用偏移式機頭。用這種方法制得的管材內(nèi)壁比較光滑。5.8.1管材的擠出2.定型擠出的管狀物首先應(yīng)通過定型裝置905.8.1管材的擠出5.8.1管材的擠出915.8.1管材的擠出3.冷卻可用的裝置有冷卻水槽和噴淋水箱兩種。為防止管材冷卻過程中發(fā)生彎曲變形，采用沿管材圓周上均勻布置噴水頭對管材進(jìn)行噴淋冷卻。5.8.1管材的擠出3.冷卻可用的裝置有冷卻水槽和噴淋水箱925.8.1管材的擠出4.牽引常用牽引管材的裝置有滾輪式和履帶式兩種。5.8.1管材的擠出4.牽引常用牽引管材的裝置有滾輪式和履935.8.2.吹塑薄膜的擠出塑料熔體由環(huán)隙形口模擠成管狀物后，即牽引裝置牽引上升（少數(shù)采用水平、向下）并同時進(jìn)行吹脹，至一定距離后，通過導(dǎo)向夾板而被牽引輥夾攏。吹塑法廣應(yīng)用于生產(chǎn)聚乙烯和聚氯乙烯等塑料薄膜。優(yōu)點：1.設(shè)備緊湊，單位產(chǎn)率所需的投資少；2.在一定范圍內(nèi)可以方便調(diào)整薄膜的寬度和（或厚度）；3.無邊緣影響，免除整邊裝置，減少廢料損失；4.雙軸定向，強度較高。5.8.2.吹塑薄膜的擠出塑料熔體由環(huán)隙形口模擠成管狀物后，945.8.2.吹塑薄膜的擠出缺點：1.冷卻速度偏小，薄膜透明度差；2.厚薄偏差較大。一、擠出機單螺桿擠出機，大小隨所制薄膜的寬度和厚度而定。產(chǎn)率受冷卻和牽引兩種速率控制。一種擠出機只適于生產(chǎn)少數(shù)幾種規(guī)格的產(chǎn)品。二、機頭和口模機頭類型轉(zhuǎn)向式的直角型：應(yīng)用較多水平向的直通型：適于熔體粘度較大，熱敏性塑料。5.8.2.吹塑薄膜的擠出缺點：1.冷卻速度偏小，薄膜透明度955.8.2.吹塑薄膜的擠出三、冷卻應(yīng)控制較低的料溫。冷卻方法：利用壓縮空氣通過風(fēng)向環(huán)向泡狀物各點直接吹送。還可以用冷凍空氣、二次風(fēng)環(huán)、芯棒內(nèi)冷等技術(shù)。四、牽引吹脹的泡狀物，在機頭的頂部，進(jìn)入導(dǎo)向板并由牽引輥將其夾封，牽引而導(dǎo)至卷裝置。五、操作注意吹脹比與牽引比相等，通用的吹脹比為2~3。5.8.2.吹塑薄膜的擠出三、冷卻應(yīng)控制較低的料溫。冷卻方法96塑料成型工藝學(xué)第五章課件97塑料成型工藝學(xué)第五章課件985.8.3雙向拉伸薄膜的平擠采用扁平機頭。平擠的擠出物經(jīng)過冷卻，輾光等所取得的薄膜厚薄公差小，生產(chǎn)率高，應(yīng)用廣泛，但強度和透明度較差，但輔以拉伸（即平擠拉伸）的成型方法，取得雙軸定向，則薄膜性能較優(yōu)越。塑料熔體由扁平機頭擠成厚片后，被送至不同轉(zhuǎn)速的一組拉伸輥上進(jìn)行縱向拉伸，經(jīng)縱向拉伸的薄膜再送至拉幅機上作橫向拉伸，薄膜離開拉幅機后即進(jìn)行冷卻和卷取。5.8.3雙向拉伸薄膜的平擠采用扁平機頭。平擠的擠出物經(jīng)過995.8.3雙向拉伸薄膜的平擠1.擠出機大小符合要求，保證物料塑化、溫度均勻，料流無脈動。2.機頭和口模采用中心進(jìn)料窄縫形機頭。3.厚片的冷卻對結(jié)晶性聚合物（聚酯、PP等）立即實行急冷。采用冷卻轉(zhuǎn)鼓進(jìn)行冷卻。口模與冷卻轉(zhuǎn)鼓最好順向排列。厚片厚度為拉伸薄膜的12~16倍。5.8.3雙向拉伸薄膜的平擠1.擠出機大小符合要求，保證物1005.8.3雙向拉伸薄膜的平擠4.縱向拉伸拉伸倍數(shù)等于兩拉伸輥的線速比。拉伸輥溫度為80~120℃。縱拉后的薄膜需冷卻：目的是使結(jié)晶迅速停止，固定取向結(jié)構(gòu)；張緊厚片，避免回縮。冷卻輥溫度控制在塑料的玻璃化溫度左右。5.橫向拉伸拉幅機預(yù)熱段：重新加熱到玻璃化溫度以上。拉伸段：10左右的張角5.8.3雙向拉伸薄膜的平擠4.縱向拉伸拉伸倍數(shù)等于兩拉伸1015.8.3雙向拉伸薄膜的平擠拉伸倍數(shù)為拉幅機出口寬度與縱拉后薄膜寬度之比。在2.5~4之間。6.熱定型和冷卻溫度至少應(yīng)比聚合物最大結(jié)晶速率溫度大10℃。緩沖段：防止熱定型段溫度直接影響拉伸段，使拉伸段溫度得到嚴(yán)格控制。熱定型后需冷卻至室溫，以消除熱量。7.切邊和卷取8.操作5.8.3雙向拉伸薄膜的平擠拉伸倍數(shù)為拉幅機出口寬度與縱拉102塑料成型工藝學(xué)第五章課件1031、每一個成功者都有一個開始。勇于開始，才能找到成功的路。12月-2212月-22Sunday,December11,20222、成功源于不懈的努力，人生最大的敵人是自己怯懦。16:20:1016:20:1016:2012/11/20224:20:10PM3、每天只看目標(biāo)，別老想障礙。12月-2216:20:1016:20Dec-2211-Dec-224、寧愿辛苦一陣子，不要辛苦一輩子。16:20:1016:20:1016:20Sunday,December11,20225、積極向上的心態(tài)，是成功者的最基本要素。12月-2212月-2216:20:1016:20:10December11,20226、生活總會給你另一個機會，這個機會叫明天。11十二月20224:20:10下午16:20:1012月-227、人生就像騎單車，想保持平衡就得往前走。十二月224:20下午12月-2216:20December11,20228、業(yè)余生活要有意義，不要越軌。2022/12/1116:20:1016:20:1011December20229、我們必須在失敗中尋找勝利，在絕望中尋求希望。4:20:10下午4:20下午16:20:1012月-2210、一個人的夢想也許不值錢，但一個人的努力很值錢。12/11/20224:20:10PM16:20:1011-12月-2211、在真實的生命里，每樁偉業(yè)都由信心開始，并由信心跨出第一步。12/11/20224:20PM12/11/20224:20PM12月-2212月-22謝謝大家1、每一個成功者都有一個開始。勇于開始，才能找到成功的路。1104第五章擠出成型5.1概述一、擠出成型也稱擠壓模塑或擠塑，即借助螺桿或柱塞的擠壓作用，使受熱熔化的塑料在壓力推動下，強行通過口模而成為具有恒定截面的連續(xù)型材的一種成型方法。擠出法幾乎能成型所以熱塑性塑料和某些熱固性塑料。第五章擠出成型5.1概述一、擠出成型也稱擠壓模塑或擠塑1055.1概述生產(chǎn)的制品：管材、板材、薄膜、線纜包覆物及塑料與其它材料的復(fù)合材料等。5.1概述生產(chǎn)的制品：管材、板材、薄膜、線纜包覆物及塑料與1065.1概述擠出制品占熱塑性塑料制品的40～50％，此外還可以用于塑化造粒、著色和共混等。二、擠出成型分類1.按塑化方式分：（1）干法：靠加熱（2）濕法：僅用于硝酸纖維素和少數(shù)醋酸纖維素等。用溶劑將塑料充分軟化。5.1概述擠出制品占熱塑性塑料制品的40～50％，此外還可1075.1概述2.按加壓方式分：（1）連續(xù)式：螺桿式擠出機單螺桿雙螺桿借助螺桿旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生壓力和剪切力，使物料充分塑化和混合均勻，通過型腔（口模）而成型。5.1概述2.按加壓方式分：（1）連續(xù)式：螺桿式擠出機單螺1085.1概述（2）間歇式：柱塞式擠出機借助柱塞壓力，將事先塑化好的物料擠出口模而成型。5.1概述（2）間歇式：柱塞式擠出機借助柱塞壓力，將事先塑1095.2擠出設(shè)備擠出設(shè)備一般是由擠出機、機頭和口模、輔機等幾部分組成的。5.2.1螺桿擠出機擠出機由擠出裝置（螺桿和料筒）、傳動機構(gòu)和加熱冷卻系統(tǒng)等主要部分組成。一、單螺桿擠出機單螺桿擠出機是由一根阿基米德螺桿在加熱的料筒中旋轉(zhuǎn)構(gòu)成的。大小一般用螺桿直徑來表示。5.2擠出設(shè)備擠出設(shè)備一般是由擠出機、機頭和口模、輔機等1105.2.1螺桿擠出機5.2.1螺桿擠出機1115.2.1螺桿擠出機1.傳動裝置帶動螺桿轉(zhuǎn)動的部分。通常由電動機、減速箱和軸承等組成。在擠出過程中，要求螺桿轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，不隨螺桿負(fù)荷的變化而變化，以保證制品質(zhì)量均勻一致。但在不同的場合下，又要求螺桿能變速，以達(dá)到一臺設(shè)備能適應(yīng)擠出不同塑料或不同制品的要求。5.2.1螺桿擠出機1.傳動裝置帶動螺桿轉(zhuǎn)動的部分。通常由112傳動部分采整流子電動機、直流電動機等裝置達(dá)到無級變速。螺桿轉(zhuǎn)速為：10～100轉(zhuǎn)/分鐘。設(shè)有良好的潤滑系統(tǒng)和迅速制動的裝置。5.2.1螺桿擠出機2.加料裝置供料一般采用粒料、粉料和帶狀料等幾種。裝料設(shè)備通常使用錐形加料斗，其容積至少能容納1小時的用料。傳動部分采整流子電動機、直流電動機等裝置達(dá)到無級變速。5.21135.2.1螺桿擠出機料斗底部有截斷裝置，以便調(diào)整和切斷料流。側(cè)面有視孔和標(biāo)定計量的裝置。有些料斗帶有減壓或加熱裝置、攪拌器、自動上料或加料裝置。5.2.1螺桿擠出機料斗底部有截斷裝置，以便調(diào)整和切斷料流1145.2.1螺桿擠出機5.2.1螺桿擠出機1155.2.1螺桿擠出機3.料筒擠出機的主要部件之一。為一金屬圓筒，一般用耐溫耐壓、強度較高、堅固耐磨、耐腐的合金鋼或內(nèi)襯合金鋼的復(fù)合鋼筒制成。塑料的塑化和加壓過程都在其中進(jìn)行。外部設(shè)有分區(qū)加熱和冷卻裝置。加熱：電阻、電感或其它方式。冷卻：風(fēng)冷或水冷。5.2.1螺桿擠出機3.料筒擠出機的主要部件之一。為一金屬1165.2.1螺桿擠出機5.2.1螺桿擠出機1175.2.1螺桿擠出機4.螺桿擠出機的關(guān)鍵部件，直接關(guān)系到擠出機的應(yīng)用范圍和生產(chǎn)率。通過螺桿的轉(zhuǎn)動，對塑料產(chǎn)生擠壓作用，塑料在料筒中才能產(chǎn)生移動、增壓和從摩擦取得部分熱量，塑料在移動過程中得到混合和塑化，粘流態(tài)的熔體在被壓實而流經(jīng)口模時，取得所需形狀而成型。5.2.1螺桿擠出機4.螺桿擠出機的關(guān)鍵部件，直接關(guān)系到擠1185.2.1螺桿擠出機由于塑料品種很多、性質(zhì)各異，因此為適應(yīng)加工不同塑料的需要，螺桿的種類很多，結(jié)構(gòu)上也有差異，以便能對塑料產(chǎn)生較大的輸送、擠壓、混合和塑化作用。表示螺桿結(jié)構(gòu)特征的基本參數(shù)有直徑、長徑比、壓縮比、螺距、螺槽深度、螺旋角、螺桿與料筒的間隙等。5.2.1螺桿擠出機由于塑料品種很多、性質(zhì)各異，因此為適應(yīng)1195.2.1螺桿擠出機5.2.1螺桿擠出機120（1）螺桿的直徑（D）長徑比（L/D）5.2.1螺桿擠出機①螺桿直徑（D）根據(jù)所制制品的形狀、大小及需要的生產(chǎn)率來決定的。一般45～150mm，螺桿直徑增大，加工能力提高，擠出機的生產(chǎn)率與螺桿直徑D的平方成正比。（1）螺桿的直徑（D）長徑比（L/D）5.2.1螺桿擠1215.2.1螺桿擠出機②長徑比（L/D）螺桿工作部分有效長度與直徑之比。通常為18～25。L/D大，能改善物料溫度分布，有利于塑料的混合和塑化，并能減少漏流和逆流，提高擠出機的生產(chǎn)能力。L/D大，螺桿適應(yīng)能力強，能用于多種塑料的擠出。5.2.1螺桿擠出機②長徑比（L/D）螺桿工作部分有效長1225.2.1螺桿擠出機但L/D過大，使塑料受熱時間增長而降解；螺桿自重增加，自由端撓曲下垂，引起料筒與螺桿間擦傷，使制造加工困難，增大功率消耗。過短的螺桿，容易引起混煉的塑化不良。5.2.1螺桿擠出機但L/D過大，使塑料受熱時間增長而降解123（2）螺旋角（）螺紋與螺桿橫斷面的夾角。5.2.1螺桿擠出機隨增大，擠出機的生產(chǎn)能力提高，但剪切作用和擠壓力減小通常在10～30?之間。等距螺桿：螺距等于直徑，＝17?41’（2）螺旋角（）螺紋與螺桿橫斷面的夾角。5.2.1螺桿擠1245.2.1螺桿擠出機（3）壓縮比螺桿加料段最初一個螺槽容積與均化段最后一個螺槽容積之比。表示塑料通過螺桿全長范圍時被壓縮的倍數(shù)。壓縮比愈大，塑料受到的擠壓作用愈大螺槽淺時，能對塑料產(chǎn)生較高的剪切速率，有利于料筒壁和物料間的傳熱，物料混合和塑化的效率高，但生產(chǎn)率降低。螺槽深時，情況相反。5.2.1螺桿擠出機（3）壓縮比螺桿加料段最初一個螺槽容積1255.2.1螺桿擠出機因此，熱敏性塑料，宜用深螺槽螺桿（如PVC）；熔體粘度高，熱穩(wěn)定性較高的塑料，宜用淺螺槽螺桿（如PA）。（4）螺桿的結(jié)構(gòu)形式5.2.1螺桿擠出機因此，熱敏性塑料，宜用深螺槽螺桿（如P1265.2.1螺桿擠出機①漸變型：等距不等深5.2.1螺桿擠出機①漸變型：等距不等深1275.2.1螺桿擠出機②漸變型：等深不等距5.2.1螺桿擠出機②漸變型：等深不等距1285.2.1螺桿擠出機③突變型5.2.1螺桿擠出機③突變型1295.2.1螺桿擠出機④魚雷頭螺桿5.2.1螺桿擠出機④魚雷頭螺桿1305.2.1螺桿擠出機（5）螺桿各段的功能物料沿螺桿前移時，經(jīng)歷著溫度、壓力、粘度等的變化，這種變化在螺桿全長范圍內(nèi)是不同的，根據(jù)物料的變化特征，將螺桿分為以下三段：①加（送）料段將料斗供給的料送往壓縮段。塑料在移動過程中，一般保持固體狀態(tài)，由于受熱而部分熔化。5.2.1螺桿擠出機（5）螺桿各段的功能物料沿螺桿前移時，1315.2.1螺桿擠出機擠出結(jié)晶聚合物最長，硬性無定形聚合物次之，軟性無定形聚合物最短。螺槽容積可以保持不變。②壓縮段（遷移段、過渡段）壓實物料，使物料由固體轉(zhuǎn)為熔融體，并排除物料中的空氣。為適應(yīng)將物料壓實，將氣體推回加料段和物料熔化時體積減小等特點，本段應(yīng)對塑料產(chǎn)生較大的剪切作用和壓縮，通常使螺槽容積逐漸縮減，縮減的程度由塑料的壓縮率決定。5.2.1螺桿擠出機擠出結(jié)晶聚合物最長，硬性無定形聚合物次1325.2.1螺桿擠出機③均化段（計量段）將熔融的物料，定容（定量）定壓地送入機頭使其在口模中成型。螺槽容積恒定不變。為避免物料因滯留在螺桿頭端面死角處引起分解，螺桿頭部常設(shè)計成錐形或半圓形。有些螺桿的均化段是一表面完全平滑的桿體，稱為“魚雷頭”，但也有刻上凹槽或銑刻成花紋的。5.2.1螺桿擠出機③均化段（計量段）將熔融的物料，定容1335.2.1螺桿擠出機5.2.1螺桿擠出機1345.2.1螺桿擠出機魚雷頭具有攪拌和節(jié)制物料、消除流動脈沖現(xiàn)象的作用，并能增大物料的壓力，降低料層厚度，改善加熱狀況，且能進(jìn)一步提高螺桿塑化效率。5.2.1螺桿擠出機魚雷頭具有攪拌和節(jié)制物料、消除流動脈沖1355.2.1螺桿擠出機5.機頭和口模機頭的作用是將處于旋轉(zhuǎn)運動的塑料熔體轉(zhuǎn)變?yōu)槠叫兄本€運動，使塑料進(jìn)一步塑化均勻，并將熔體均勻而平穩(wěn)地導(dǎo)入口模，賦予必要的成型壓力，使塑料易于成型和取得制品密實。口模為具有一定截面形狀的通道，塑料熔體在口模中流動時取得所需形狀，并被口模外的定型裝置和冷卻系統(tǒng)冷卻硬化而成型。5.2.1螺桿擠出機5.機頭和口模機頭的作用是將處于旋轉(zhuǎn)運1365.2.1螺桿擠出機機頭與口模的組成部件包括過濾網(wǎng)、多孔板、分流器、模芯、口模和機頸等部件。（1）圓孔口模擠出塑料圓棒、單絲和造粒。具有圓形出口的橫截面。典型的一維流動，同心圓上的軸向流速是相同。（2）扁平口模擠出法生產(chǎn)平膜和片材。5.2.1螺桿擠出機機頭與口模的組成部件包括過濾網(wǎng)、多孔板1375.2.1螺桿擠出機出口具有狹縫形的橫截面。具有分配腔直管式口模：聚烯烴、聚酯魚尾形口模：無死角，熔體粘度高，熱穩(wěn)定性差衣架式口模：停留時間一致，硬PVC5.2.1螺桿擠出機出口具有狹縫形的橫截面。具有分配腔直管1385.2.1螺桿擠出機（3）環(huán)形口模擠出管子、管狀薄膜、吹塑用型坯、涂布電線。出口具有環(huán)形截面。由口模套和芯模組成，有支架式直角式螺旋芯模式儲料缸式5.2.1螺桿擠出機（3）環(huán)形口模擠出管子、管狀薄膜、吹塑1395.2.1螺桿擠出機（4）異形口模異型制品（型材）：從任一口模（異形口模）擠出而得到具有不規(guī)則截面的半成品。有中空和開放式兩大類。5.2.1螺桿擠出機（4）異形口模異型制品（型材）：從任一1405.2.1螺桿擠出機二、雙螺桿擠出機指在一根兩相連孔道組成∞截面的料筒內(nèi)由兩根相互嚙合或相切的螺桿組成的擠出裝置。5.2.1螺桿擠出機二、雙螺桿擠出機指在一根兩相連孔道組成1415.2.1螺桿擠出機雙螺桿結(jié)構(gòu)設(shè)計的差別：（1）嚙合還是非嚙合；（2）對嚙合螺桿：同向轉(zhuǎn)動還是反向轉(zhuǎn)動；（3）螺桿是圓柱形還是錐形；（4）壓縮比的實現(xiàn)是靠：螺紋高度或?qū)С蹋桓鶑接尚∽兇蠡蛲鈴接纱笞冃。宦菁y頭數(shù)變化。（5）螺桿是整體的還是組合的。5.2.1螺桿擠出機雙螺桿結(jié)構(gòu)設(shè)計的差別：（1）嚙合還是非1425.2.1螺桿擠出機螺桿類型：（1）Colombo螺桿：螺桿分為三段，每一段有一混合室。加料段的外徑和螺距最大；壓縮段次之；均化段為最小。同一段中，螺桿是等徑等距的。5.2.1螺桿擠出機螺桿類型：（1）Colombo螺桿：螺1435.2.1螺桿擠出機（2）錐形雙螺桿向外反向轉(zhuǎn)動。從加料段到計量段，螺桿的外徑和根徑均勻地由大到小變化。螺桿各部分的長度、螺紋頭數(shù)、螺槽數(shù)、螺棱寬度、螺棱形狀等均有變化。5.2.1螺桿擠出機（2）錐形雙螺桿向外反向轉(zhuǎn)動。1445.2.1螺桿擠出機（3）組合型雙螺桿由不同數(shù)目的具有不同功能的螺桿元件按一定要求和順序裝到帶導(dǎo)鍵或三角形芯軸上組合而成的。可以連續(xù)輸送、塑化、均化、加壓、排氣。5.2.1螺桿擠出機（3）組合型雙螺桿由不同數(shù)目的具有不同1455.2.1螺桿擠出機（4）非嚙合型雙螺桿類似兩根平行單螺桿在料筒中轉(zhuǎn)動，但兩根螺桿反向轉(zhuǎn)動并相切。分為單階和雙階兩種形式。5.2.1螺桿擠出機（4）非嚙合型雙螺桿類似兩根平行單螺桿1465.2.1螺桿擠出機5.2.1螺桿擠出機1475.2.1螺桿擠出機三、擠出機的輔助設(shè)備1.原料輸送、干燥等預(yù)處理設(shè)備；2.定型和冷卻設(shè)備，如定型裝置、水冷卻裝置、空氣冷卻裝置；3.用于連續(xù)地、平穩(wěn)地將制品接出的可調(diào)速牽引裝置；4.成品切斷和輥卷裝置；5.控制設(shè)備等。5.2.1螺桿擠出機三、擠出機的輔助設(shè)備1.原料輸送、干燥1485.2.1螺桿擠出機四、擠出機的一般操作方法1.開車前準(zhǔn)備的工作；2.機器運行開始的工作；3.停車時的工作；4.清理設(shè)備。注意：電、熱、機械轉(zhuǎn)動、笨重部件裝卸等。5.2.1螺桿擠出機四、擠出機的一般操作方法1.開車前準(zhǔn)備1495.3單螺桿擠出原理5.3.1固體輸送以固體對固體的摩擦力靜平衡為基礎(chǔ)。假設(shè)：（1）物料與螺槽和料筒內(nèi)壁所有邊緊密接觸，形成固體塞或固體床，并以恒定的速率移動；（2）略去螺棱與料筒的間隙，物料重力和密度變化等的影響；5.3單螺桿擠出原理5.3.1固體輸送以固體對固體的摩擦1505.3.1固體輸送（3）螺槽深度是恒定的，壓力只是螺槽長度的函數(shù)，摩擦系數(shù)與壓力無關(guān)；（4）螺槽中固體物料像彈性固體塞一樣移動，受周圍的螺桿和料筒表面之間的摩擦力控制，只有物料與螺桿之間的摩擦力小于物料與料筒之間的摩擦力時物料才能沿軸向前進(jìn)，否則物料將與螺桿一起轉(zhuǎn)動。5.3.1固體輸送（3）螺槽深度是恒定的，壓力只是螺槽長度1515.3.1固體輸送P：螺槽中體系的壓力；Ab、As：固體塞與料筒和螺桿間的壓力；fb、fs：摩擦系數(shù)；Fb、Fs：摩擦力。5.3.1固體輸送P：螺槽中體系的壓力；1525.3.1固體輸送固體輸送率Qs：Rs、Rb：螺槽底部和頂部半徑；e:螺棱寬度；a：平均螺旋角；i:螺紋頭數(shù)。5.3.1固體輸送固體輸送率Qs：Rs、Rb：螺槽底部和頂1535.3.1固體輸送5.3.1固體輸送1545.3.1固體輸送則：N：螺桿轉(zhuǎn)數(shù)；b：料筒表面處的螺旋角；Db：螺桿外徑；Hf：螺槽深度。5.3.1固體輸送則：N：螺桿轉(zhuǎn)數(shù)；1555.3.1固體輸送可見：固體輸送率與螺桿的幾何尺寸和移動角有關(guān)。通常在0≤≤90゜范圍，＝0時，Qs為零，－90゜時，Qs為最大。5.3.1固體輸送可見：固體輸送率與螺桿的幾何尺寸和移動角1565.3.1固體輸送因此，為了增大輸送量，可以采取以下措施：（1）螺桿直徑不變時，增大螺槽寬度（2）減小聚合物與螺桿的摩擦系數(shù)fs（3）增大聚合物與料筒的摩擦系數(shù)fb，如：料筒內(nèi)開設(shè)縱向溝槽；錐形開槽料筒（4）減小螺旋角b，使為最大（5）從工藝角度上考慮送料段料筒和螺桿的溫度5.3.1固體輸送因此，為了增大輸送量，可以采取以下措施：1575.3.2固體熔化塑料在擠出機中的塑化過程是很復(fù)雜的。1.冷卻實驗和熔化機理本色塑料著色塑料（3～5％）加熱擠出穩(wěn)態(tài)停車迅速冷卻塑料凝固剝下塑料進(jìn)行分析5.3.2固體熔化塑料在擠出機中的塑化過程是很復(fù)雜的。1.1585.3.2固體熔化由實驗觀察到在一個螺槽中固體物料的熔化過程：與料筒表面接觸的固體粒子，由于料筒的傳導(dǎo)熱和摩擦熱的作用，首先熔化，并形成一層薄膜，稱為熔膜。這些不斷熔融的物料，在螺桿與料筒的相對運動下，不斷向螺紋推進(jìn)面匯集，從而形成漩渦狀的流動區(qū)，稱為溶池。5.3.2固體熔化由實驗觀察到在一個螺槽中固體物料的熔化過1595.3.2固體熔化在溶池的前邊充滿著受熱軟化和半熔融后粘結(jié)在一起的固體粒子和尚未完全熔結(jié)和溫度較低的固體粒子，統(tǒng)稱為固體床。沿螺槽前移的過程中，固體床寬度逐漸減小，直至全部消失。從熔化開始到固體床的寬度下降到零的總長度，稱為熔化區(qū)的長度。一般的，熔化速率越高，熔化長度越短。5.3.2固體熔化在溶池的前邊充滿著受熱軟化和半熔融后粘結(jié)1605.3.2固體熔化綜上可知：塑料的整個熔化過程是在螺桿熔融區(qū)進(jìn)行的，塑料的整個熔化過程直接反映了固相寬度沿螺槽方向變化的規(guī)律，這種變化規(guī)律，決定于螺桿參數(shù)、操作條件和塑料的物性等。5.3.2固體熔化綜上可知：塑料的整個熔化過程是在螺桿熔融1615.3.3熔體輸送一、簡化的流動方程1.熔體在均化段輸送中的流動形式（1）正流沿著5.3.3熔體輸送一、簡化的流動方程1.熔體在均化段輸送中162塑料成型工藝學(xué)第五章課件1635.4單螺桿結(jié)構(gòu)設(shè)計的改進(jìn)一、排氣式螺桿可連續(xù)從聚合物中抽出揮發(fā)物、單體、低聚物、縮聚反應(yīng)物、配料時的揮發(fā)組分、水分。在料筒上設(shè)置一個或多個排氣孔。二、屏障型螺桿在壓縮段的螺紋旁再加一道輔助螺紋，將主螺紋的前緣分為熔體槽，后緣分為固體槽，實現(xiàn)熔體與固體的分離。5.4單螺桿結(jié)構(gòu)設(shè)計的改進(jìn)一、排氣式螺桿可連續(xù)從聚合物中抽1645.4單螺桿結(jié)構(gòu)設(shè)計的改進(jìn)Mailefer螺桿5.4單螺桿結(jié)構(gòu)設(shè)計的改進(jìn)Mailefer螺桿1655.4單螺桿結(jié)構(gòu)設(shè)計的改進(jìn)Barr螺桿5.4單螺桿結(jié)構(gòu)設(shè)計的改進(jìn)Barr螺桿1665.4單螺桿結(jié)構(gòu)設(shè)計的改進(jìn)Kim螺桿5.4單螺桿結(jié)構(gòu)設(shè)計的改進(jìn)Kim螺桿1675.4單螺桿結(jié)構(gòu)設(shè)計的改進(jìn)三、銷釘型螺桿在靠近熔化段末端到計量段這一區(qū)間設(shè)置一組或幾組起混合作用的銷釘。使料流發(fā)生攪動，產(chǎn)生局部的高剪切以增進(jìn)固體粒子的熔化；有利于內(nèi)壓力提高，保證螺槽被充滿和壓實。缺點：產(chǎn)率減少，熔體溫度提高。5.4單螺桿結(jié)構(gòu)設(shè)計的改進(jìn)三、銷釘型螺桿在靠近熔化段末端到168塑料成型工藝學(xué)第五章課件1695.4單螺桿結(jié)構(gòu)設(shè)計的改進(jìn)四、波型螺桿螺槽根部是偏心的，偏心部位沿軸向按螺旋形移動。軸向波型螺桿，帶有輔助螺紋。5.4單螺桿結(jié)構(gòu)設(shè)計的改進(jìn)四、波型螺桿螺槽根部是偏心的，偏170塑料成型工藝學(xué)第五章課件1715.4單螺桿結(jié)構(gòu)設(shè)計的改進(jìn)五、混合螺桿1.分配混合元件：密集的銷釘、溝槽、凹穴等。2.分散混合元件：剪切元件。5.4單螺桿結(jié)構(gòu)設(shè)計的改進(jìn)五、混合螺桿1.分配混合元件：密1725.5雙螺桿擠出原理5.5.1分類R.Erdmerger從理論上將雙螺桿分為12類：5.5雙螺桿擠出原理5.5.1分類R.Erdmerger1735.5.1分類1.橫向開口：指垂直螺棱方向，物料能越過螺棱，在一根螺桿的各個螺棱之間進(jìn)行物料交換。2.縱向開口：指自加料口到口模有一通道，物料從一根螺桿流往另一根螺桿。3.非嚙合雙螺桿在縱、橫向都是開口的。4.全嚙合、反向轉(zhuǎn)動的雙螺桿在縱、橫向都是閉合的，不考慮機械間隙，能形成封閉室。5.5.1分類1.橫向開口：指垂直螺棱方向，物料能越過螺棱1745.5.1分類6.捏合盤在縱向、橫向都是開口的。7.部分嚙合的雙螺桿，要區(qū)分縱向開口和橫向封閉系統(tǒng)與縱、橫向開口系統(tǒng)。5.全嚙合、同向轉(zhuǎn)動的雙螺桿是縱向開口、橫向封閉的。5.5.1分類6.捏合盤在縱向、橫向都是開口的。7.部分嚙1755.5.2反向嚙合型雙螺桿擠出機封閉式反向轉(zhuǎn)動嚙合（CICT）型雙螺桿擠出機的螺桿幾何形狀：5.5.2反向嚙合型雙螺桿擠出機封閉式反向轉(zhuǎn)動嚙合（CIC1765.5.2反向嚙合型雙螺桿擠出機特點：兩根螺桿螺槽間的開口是很小的；具有滾壓式嚙合，嚙合區(qū)的螺桿速度都在同一個方向；進(jìn)入嚙合區(qū)的物料有強制通過該嚙合區(qū)的傾向。5.5.2反向嚙合型雙螺桿擠出機特點：兩根螺桿螺槽間的開口1775.5.2反向嚙合型雙螺桿擠出機適用范圍：CICT擠出機一般適合在低速下運行。CICT擠出機的最大允許螺桿速度是機器正位移輸送特性的良好指標(biāo)。低的最大螺桿轉(zhuǎn)速：20～40r/min，型材擠出；高的最大螺桿轉(zhuǎn)速：100～200r/min，配料、連續(xù)化學(xué)反應(yīng)和特定聚合物加工。5.5.2反向嚙合型雙螺桿擠出機適用范圍：CICT擠出機一1785.5.2反向嚙合型雙螺桿擠出機假設(shè)螺槽被物料完全充滿而且無漏流，則CICT擠出機的理論最大產(chǎn)量為：i:平行螺紋數(shù)；：C形室的體積；N：螺桿轉(zhuǎn)數(shù)。實際上存在著漏流：（1）螺棱漏流，Qf（2）壓沿漏流，Qc（3）側(cè)面漏流，Qs（4）四面體漏流，Qt5.5.2反向嚙合型雙螺桿擠出機假設(shè)螺槽被物料完全充滿而且179則實際產(chǎn)量為：5.5.2反向嚙合型雙螺桿擠出機則實際產(chǎn)量為：5.5.2反向嚙合型雙螺桿擠出機1805.5.3同向、嚙合型雙螺桿擠出機有低速和高速兩種，低速同向轉(zhuǎn)動雙螺桿擠出機適于型材擠出；高速擠出機適于特定聚合物的加工作業(yè)。一、封閉式嚙合型擠出機封閉式嚙合螺桿（CICO）的幾何形狀：其中一根螺桿的螺紋插入另一根螺桿的螺槽而且緊密配合，即共扼螺桿輪廓。5.5.3同向、嚙合型雙螺桿擠出機有低速和高速兩種，低速同1815.5.2反向嚙合型雙螺桿擠出機特點：兩根螺桿的螺槽之間存在著相當(dāng)大的開口；具有滑動式嚙合，嚙合區(qū)螺桿的速度是相反的；物料呈8字形運動，同時沿軸向運動；CICO型擠出機物料在進(jìn)入嚙合區(qū)處產(chǎn)生高的壓力，因此必須在低速下運轉(zhuǎn)。5.5.2反向嚙合型雙螺桿擠出機特點：兩根螺桿的螺槽之間存1825.5.2反向嚙合型雙螺桿擠出機二、自潔式擠出機高速同向擠出機（CSCO），具有封閉式匹配的螺紋輪廓，從一個螺槽到相鄰螺槽有頗大的開口。具有封閉式自潔作用。特點：嚙合區(qū)不產(chǎn)生的壓力降，可以高速運轉(zhuǎn)：600r/min，不適于直接擠出型材，物料大部分按8字形運動。5.5.2反向嚙合型雙螺桿擠出機二、自潔式擠出機高速同向擠1835.5.3非嚙合型雙螺桿擠出機NOCT，反向轉(zhuǎn)動的非嚙合型雙螺桿。其輸送與單螺桿相似，差別在于物料從一根螺桿到另一根螺桿。主要用于共混、排氣和化學(xué)反應(yīng)。5.5.3非嚙合型雙螺桿擠出機NOCT，反向轉(zhuǎn)動的非嚙合型1845.6擠出成型工藝與過程通常的程序：成型物料預(yù)處理擠出造型制品的定型與冷卻制品的牽引與卷取（切割）后處理包裝一、成型物料預(yù)處理通常包括干燥、預(yù)熱、著色、混入各種添加劑和廢品的回收利用等。水分：影響擠出過程的正常進(jìn)行和制品的質(zhì)量。制品出現(xiàn)氣泡、表面晦暗、物理機械性能下降、甚至無法擠出。控制含水量0.5％以下。同時不含有任何可見雜質(zhì)。5.6擠出成型工藝與過程通常的程序：成型物料預(yù)處理擠出造型1855.6擠出成型工藝與過程二、擠出成型擠出過程中螺桿轉(zhuǎn)數(shù)、料筒壓力、溫度應(yīng)視具體情況而加以調(diào)整。1.物料溫度：來源于料筒加熱器和螺桿對物料的剪切。5.6擠出成型工藝與過程二、擠出成型擠出過程中螺桿轉(zhuǎn)數(shù)、料1865.6擠出成型工藝與過程料溫升高：粘度降低，利于塑化；熔體流量大，出料加快，機頭和口模溫度過高，擠出物形狀穩(wěn)定性差，制品收縮率增加，甚至制品發(fā)黃、出現(xiàn)氣泡。擠出不能正常進(jìn)行。溫度降低：熔體粘度大，機頭壓力增加，制品密實、形狀穩(wěn)定性好，但離模膨脹嚴(yán)重，應(yīng)適當(dāng)增大牽引速度。料溫過低：塑化較差，功率消耗增加。口模與模芯溫差過大：擠出制品出現(xiàn)向內(nèi)或向外翻或扭歪情況。5.6擠出成型工藝與過程料溫升高：粘度降低，利于塑化；溫度1875.6擠出成型工藝與過程2.增大螺桿的轉(zhuǎn)速：強化對物料的剪切作用，利于物料的混合和塑化，提高物料的壓力。5.6擠出成型工藝與過程2.增大螺桿的轉(zhuǎn)速：強化對物料的剪1885.6擠出成型工藝與過程三、制品的定型與冷卻熱塑性塑料擠出制品，在離開機頭口模后，應(yīng)進(jìn)行冷卻定型。定型不及時，自身重力作用下，會發(fā)生形變。大多數(shù)情況下定型與冷卻往往同時進(jìn)行。擠出管材和各種異型材時才有定型過程，擠出薄膜、單絲、線纜包覆物等不需定型。擠出板材和片材時，有時還通過一對壓輥壓平，也有定型和冷卻作用。5.6擠出成型工藝與過程三、制品的定型與冷卻熱塑性塑料擠出1895.6擠出成型工藝與過程四、牽引（拉伸）和熱處理制品從口模擠出后，產(chǎn)生離模膨脹，擠出物尺寸和形狀發(fā)生改變。重量增大、不引出、造成堵塞、生產(chǎn)停滯、破壞擠出連續(xù)性，后面擠出物變形。常用管材牽引設(shè)備：滾輪式、履帶式。牽引速度應(yīng)與擠出速度很快地配合，且速度均勻。一般牽引速度大于擠出速度，以消除離模膨脹。有些制品需熱處理：如由狹縫扁平口模直接擠出片材經(jīng)拉伸而得的薄膜，以減小熱收縮率，提高尺寸穩(wěn)定性。五、合格制品按要求進(jìn)行切割或卷取5.6擠出成型工藝與過程四、牽引（拉伸）和熱處理制品從口模1905.7擠出成型的發(fā)展趨勢1.大型化：單螺桿擠出機的L/D可達(dá)42；螺桿直徑可達(dá)300～420mm，甚至達(dá)750mm；多螺桿擠出機直徑可達(dá)600mm（臥式），300mm（立式），長度可達(dá)875mm。2.高擠出速度：直徑65的擠出機螺桿轉(zhuǎn)速高達(dá)800～1000r/min。3.多效能：以擠出機為主機，加上輔機，可生產(chǎn)多種制品。4.自動化：擠出溫度及壓力等工藝條件采用PID（比例、積分、微分）測控等。5.連續(xù)化：從粉料開始直到制品實現(xiàn)全自動化連續(xù)流水線。5.7擠出成型的發(fā)展趨勢1.大型化：單螺桿擠出機的L/D可1915.8幾種制品的擠出工藝5.8.1管材的擠出擠出管材所用設(shè)備有擠出機、機頭、定型裝置、冷卻槽、牽引設(shè)備、切斷設(shè)備以及擴口設(shè)備等。1.機頭和口模大體上分為：偏移式：內(nèi)徑尺寸要求準(zhǔn)確的生產(chǎn)直通式：常用。擠出機擠出的熔融塑料進(jìn)入機頭由芯模及口模外套所構(gòu)成的環(huán)隙通道流出后即成為管狀物。5.8幾種